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DIMENSIONAMENTO DELL'IMPIANTO ELETTRICO: CONSUMI: Il punto di partenza di tutto il ragionamento è la determinazione del consumo elettrico delle apparecchiature di bordo; solitamente si ragiona in termini di consumo nell'arco di 24 ore, accettando di ricaricare una volta al giorno perché ricaricare più spesso comporta un sensibile accorciamento della vita delle batterie, e ricaricare meno spesso richiederebbe un ingombro eccessivo delle batterie e delle apparecchiature di ricarica. In questa pagina trovate alcuni esempi di bilancio energetico, tutti riferiti alla configurazione elettronica di Shaula4 (su Shaula3 i consumi erano ancora più alti a causa della maggiore complessità dell'elettronica disponibile all'epoca (...e parliamo di appena 8 anni di differenza!). Abbiamo preso in considerazione 2 scenari: barca ferma (in rada o in un porto senza disponibilità di elettricità dalla banchina) e barca in navigazione 24 ore su 24: ovviamente, la principale differenza è che nel primo scenario la maggior parte dell'elettronica è spenta, e di notte è accesa solo la luce di fonda, invece delle 3 luci di via regolamentari. Il CASO 1 (imbarcazione equipaggiata in modo "standard") ci mostra dei valori di consumo giornaliero decisamente allarmanti: quasi 100 Ampere-ore per la barca ferma, ed un impressionante 250 Ah per la barca in navigazione! DIMENSIONAMENTO DELLE BATTERIE: La pratica comunemente accettata è di non scaricare le batterie sotto al 50% per non diminuire drasticamente la loro durata; inoltre è poco realistico supporre di ricaricare le batterie fino al 100%, perché questo richiederebbe troppo tempo (man mano che si caricano, le batterie assorbono sempre meno): in pratica dunque si suppone di andare da un 80% di carica giù fino al 50%, quindi di utilizzare le batterie solo per il 30% della loro capacità nominale. Per esempio nel caso di una batteria da 100 Ah, le si farà erogare un massimo di circa 30 Ah. Applichiamo questa regola ai dati di consumo del CASO 1, ed abbiamo che per lo scenario della barca ferma in rada occorrerebbero 3 batterie "servizi" (alle quali bisogna sempre aggiungerne 1 per l'avviamento-motore) e per la barca in movimento un impressionante parco di 7 batterie+1 (oppure un più realistico 3+1 accettando di ricaricare 2 volte al giorno!).
Per quanto possano essere sorprendenti, questi dati sono molto
normali, ed infatti su barche oceaniche "grosse" non è per niente strano trovare
parchi di 8-10 batterie: il problema è per le barche medio-piccole, dove
non c'è proprio modo di alloggiare tutta questa roba! Naturalmente,
si possono mettere un numero minore di batterie di capacità maggiore, ma queste
sono più grosse, quindi non si risolve un gran ché!
L'alloggiamento del parco batterie (3+1) su Shaula3... e su Shaula 4 (2+1) Oltre al problema dell'ingombro, nasce anche un altro problema, ovvero: DURATA DELLA RICARICA: La maggior parte dei motori "marini" sono derivati da motori automobilistici e sono equipaggiati con un normalissimo alternatore anch'esso di derivazione automobilistica, ovvero concepito per caricare una batteria...già carica! Anzi, il problema diventa quello di non rovinare la batteria sovraccaricandola durante le lunghe percorrenze a motore. Non è una sorpresa dunque che, dopo pochi minuti dalla messa in moto, l'alternatore già eroghi molto meno della sua potenza nominale (un valore tipico è 600 Watt, vale a dire una erogazione di 50 Ampere). Da notare che un alternatore del genere può essere sufficiente per caricare un banco di 3+1 batterie, ma certamente non un banco costituito da 7 o 8 batterie!
Tipicamente ogni batteria assorbe la carica ad un ritmo pari al 10% della sua capacità nominale (vale a dire 10 Ampere per una batteria da 100 Ah), se ci sono 2 o 3 batterie in parallelo possiamo aspettarci che l'alternatore eroghi qualcosa tra i 20 ed i 30 A, il ché porta alla conclusione che per ricaricare le batterie ci vogliono come minimo 3 ore! NON CI SIAMO!! bisogna trascorrere 3 ore al giorno col motore acceso, praticamente senza carico (l'alternatore fa un po' di resistenza, ma alla fine assorbe meno di 1 HP), condizione questa che è molto dannosa per il motore, a maggior ragione se ripetuta quotidianamente, accumulando 1000 ore-motore all'anno e probabilmente consumando qualcosa come 500 litri all'anno di carburante!!
Occorre necessariamente agire sui due lati dell'equazione,
ovvero: 1) RIDURRE IL CONSUMO: Cosa possiamo fare? Prima di tutto, ci sono alcune soluzioni "tecnologiche", come l'adozione di lampadine a LED sia per l'illuminazione interna alla cabina e sia per le luci di fonda e di navigazione. Le luci a LED sono migliorate molto in questi ultimi anni, ed oggigiorno garantiscono una luce molto viva per un consumo quasi trascurabile, nel nostro esempio (CASO 2) il risparmio è dell'ordine delle 30 Ah/giorno. Un'altra strategia è quella di usare l'elettronica in modo ragionato: per esempio, in navigazione in mare aperto non c'è nessun bisogno di tenere il radar sempre acceso, e può essere sufficiente accendere uno solo dei due chartplotter (io terrei acceso quello in pozzetto); alcuni strumenti di ultima generazione dispongono poi di modalità "a basso consumo", mettendo tutto insieme si può ridurre il consumo dovuto agli strumenti a soli 30-35 Ah/giorno. Uno degli apparecchi che consumano di più è il frigorifero: non indispensabile certo, alla peggio si può anche spegnerlo del tutto, ma un buon isolamento termico attorno all'involucro abbinato con un buon raffreddamento del compressore (magari ad acqua di mare, specialmente per barche che navigano in zone tropicali) possono contribuire ad abbassare notevolmente il consumo senza adottare soluzioni più drastiche! Inoltre si può ridurre ulteriormente il consumo spegnendo il frigorifero di notte, specialmente in modelli dotati di piastra di accumulo. Infine, l'altro grande consumatore di energia elettrica: il pilota automatico! Certo, l'alternativa di timonare a mano ed utilizzare l'autopilota solo quando si va a motore o come aiuto durante le manovre non è molto attraente, ma è certamente possibile. In effetti, su una barca destinata a grandi navigazioni, diventa molto interessante disporre anche di un timone a vento, che può condurre la barca senza consumare nulla! Tutte le misure sopracitate ci portano ad una situazione come nel nostro CASO 3: finalmente, 2 o al massimo 3 batterie servizi da 100 Ah ciascuna sono sufficienti!!
Rimane un problema però: continuano a volerci 3 ore per
ricaricare le batterie con il motore! 2) VELOCIZZARE LA RICARICA: 2a) AUMENTARE L'EROGAZIONE DALL'ALTERNATORE, che si può ottenere in due modi: - installando un "regolatore intelligente" al posto del regolatore "automobilistico" originale: questi regolatori gestiscono l'erogazione dall'alternatore in modo sofisticato, simile al comportamento dei moderni carica-batteria da banchina, aumentando l'erogazione durante la carica e poi gestendo in modo sofisticato la carica prolungata (per esempio in caso di lunga navigazione a motore). Il problema con questi regolatori è che non possono fare miracoli, possono aumentare un pochino l'erogazione dell'alternatore standard e possono garantire un ciclo di carica che non danneggi le batterie, ma questo è tutto.
Il regolatore "intelligente" della ADVERC installato su Shaula3 - sostituendo l'alternatore con uno più potente (o installando un secondo alternatore, se c'è lo spazio): esistono sul mercato alternatori progettati appositamente per uso nautico, ma bisogna valutare attentamente la possibilità di installarne uno: generalmente occupano spazio e sollecitano molto la cinghia di trasmissione, per cui può essere necessario sostituirla con una per carichi pesanti, sostituendo anche le pulegge e forse i supporti dell'alternatore. Alla fine, rimane sempre una soluzione costosa e parziale ed il motore continua a girare con poco carico, una condizione non desiderabile. 2b) AGGIUNGERE FONTI DI RICARICA ADDIZIONALI:
- GRUPPO ELETTROGENO: per molti anni l'unico modo per produrre
energia elettrica in modo efficiente è stato l'utilizzo di un generatore
dedicato. Al momento sul mercato non esistono piccoli gruppi a motore diesel da pochi HP e concepiti per installazione fissa, quelli che esistono sono tipicamente portatili e perloppiù alimentati a benzina, possono essere utili per altri scopi (come alimentare degli attrezzi elettrici) ma non sono particolarmente pratici per ricaricare le batterie tutti i giorni su una barca in navigazione. - GENERATORI A VENTO: capaci di erogare pochi Ampere, ma in modo continuato sulle 24 ore, possono dare un contributo importante al bilancio energetico giornaliero, arrivando a fornire 40/60 Ah/giorno, che permettono di ridurre sensibilmente la erogazione dalle batterie e quindi ridurre il tempo di ricarica. E tutto questo a gratis! Gli inconvenienti sono pochi e non insormontabili: - estetica discutibile, elica un po' pericolosa (va tenuto in alto, dove non può fare danni troppo facilmente, il che non aiuta sul fronte estetico) - rumorosità (varia da modello a modello, certi sono ragionevolmente silenziosi): possono essere fastidiosi di notte a barca ferma
- eroga solo se c'è vento (poco
efficace navigando col vento in poppa, totalmente inutile se c'è calma piatta)
Il generatore a vento ed il pannello solare installati sul
portale poppiero di Shaula3 - IDROGENERATORI: simili ai generatori a vento, tanto che alcuni modelli possono essere usati in entrambe le modalità, invece della grossa elica da elicottero hanno un'elichetta che viene immersa a poppa della barca (o trainata attaccata ad una lunga cima) e che viene fatta girare dal flusso dell'acqua quando la barca è in navigazione. Rispetto ai generatori a vento hanno il pregio di funzionare anche col vento in poppa (basta che la barca si muova!) ma: - fanno perdere velocità (da 0,5 ad 1 nodo, non trascurabile in una lunga navigazione, corrispondono a 10-20 miglia di percorrenza giornaliera in meno) - ovviamente non funzionano quando la barca è ferma all'ancora - i modelli rimorchiati sono più semplici e robusti ma complicati da riportare a bordo - i modelli rimorchiati non vanno d'accordo con lenze da pesca a loro volta rimorchiate da poppa Negli ultimi anni sono usciti alcuni modelli "bivalenti", che possono più o meno agevolmente essere trasformati da generatore eolico ad idrogeneratore secondo necessità: interessanti, ma costosi e spesso fragili, è comunque una tecnologia da tenere d'occhio. - PANNELLI SOLARI: il sogno di tutti i naviganti, energia elettrica gratuita prodotta da una apparecchiatura statica, niente parti in movimento, niente rumore, niente manutenzione, il tutto per un costo non esagerato. Qualche problema però c'é: - per ottenere una erogazione significativa, occorrono pannelli molto grandi (solo 7-8 A per metro quadrato?) - problematica installazione a bordo a causa delle dimensioni e della necessità di orientare il pannello verso il sole (probabilmente la collocazione migliore è su un arco a poppa) - l'erogazione ottimale si ottiene solo nelle ore centrali della giornata (40-50 Ah/giorno?) - l'erogazione è molto diminuita se il cielo è nuvoloso, se cadono ombre sul pannello, se l'angolo verso il sole non è ottimale Non è certamente un caso se su moltissime barche oceaniche troviamo sia pannelli solari che generatori a vento, coi quali è possibile avvicinarsi molto alla autosufficienza elettrica! ESPERIENZA PRATICA: Su Shaula3 avevamo per l'appunto un generatore a vento ed un pannello solare da 100W, coi quali solitamente ci bastava tenere acceso il motore un'oretta al giorno (o più spesso due volte al giorno per una mezz'oretta); anche mettendo in servizio l'idrogeneratore, non siamo quasi mai riusciti a fare di meglio ed anzi, quando verso la fine del viaggio abbiamo dovuto ridurre l'utilizzo del generatore a vento a causa dei cuscinetti logorati ed abbiamo fatto meno uso del timone a vento, abbiamo spesso dovuto caricare col motore per un paio d'ore al giorno! - NUOVE TECNOLOGIE: negli ultimi anni si sono affacciate sul mercato nuove tecnologie che potrebbero diventare interessanti, come ad esempio le CELLE A COMBUSTIBILE o nuovi tipi di batterie che usano le stesse tecnologie delle piccole pile ricaricabili. Ancora molto costose, per il momento.
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Webmaster: Gianfranco Balducci - email: gfbalduc@tin.it Last Update: 07/09/2017
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