martedì, Maggio 28, 2024

Elettricità

Una delle preoccupazioni che abbiamo a bordo è controllare il consumo di energia elettrica, e conseguentemente come ricaricare le batterie.  Chi possiede una barca a vela dovrebbe conoscere i consumi delle proprie attrezzature di bordo, così il frigorifero, il pilota automatico, il plotter, il radar e da non dimenticare i riproduttori di musica e le radio di bordo.  Oggi vi propongo questo interessante articolo di Dave Proctor che riassume le risorse oggi disponibili per generare corrente a bordo. Lo spunto, come per molti articoli che vi propongo, è dato dagli approfondimenti che ogni skipper affronta sulle dotazioni che ogni imbarcazione in un giro del mondo dovrebbe avere, e comunque previste e contemplate dal regolamento di regata della Global Solo Challenge (GSC).

Teniamo presente che un “solitario” deve garantirsi autonomia per 4/5 mesi navigando per oltre 25.000 miglia attraversando i tre oceani e passando sotto i tre grandi capi del Mondo: Capo Horn, Capo di Buona Speranza e sotto la Tasmania…

Come si genera l’elettricità in un giro del mondo?

Il mondo della vela, specie quello delle regate, è caratterizzato dal supporto che la tecnologia offre nel campo della i sicurezza e dalle informazioni che ormai consideriamo standard quando siamo in mare, ma occorre tenere presente che ognuno di questi dispositivi consuma elettricità.

L’autopilota elettronico, il plotter, il radar, la radio e gli altri strumenti richiedono energia, così come i tradizionali dispositivi elettrici come il frigo, il congelatore, le luci, il dissalatore.

Sulle imbarcazioni, questa elettricità viene di norma da una serie di batterie, e in genere ci sono due impianti distinti. Il primo è la batteria del motore, utilizzata come in auto per avviare la macchina, e l’altro è l’impianto “casa” o “hotel” e consiste in una serie di batterie che alimentano tutti gli altri servizi. Queste batterie sono di norma in banco e il numero e la potenza dipendono dalle esigenze specifiche dell’imbarcazione.

Come ricaricare queste batterie e fornire abbastanza energia per mantenerle in carica, è un argomento che tutti, armatori, velisti e navigatori, dovrebbero conoscere, specie i regatanti che in un giro del mondo e per diversi mesi si troveranno lontani da ogni fonte di energia da terra e in condizioni climatiche molto differenti da un oceano all’altro.

Di solito, le batterie vengono caricate semplicemente facendo funzionare il motore o usando un generatore diesel; l’alimentazione viene assorbita tramite l’alternatore per ricaricare entrambi gli impianti di batterie.

Oltre ai generatori diesel, alcune imbarcazioni più piccole si avventurano nell’uso di generatori a benzina; questi sono tuttavia pericolosi sia per i fumi di scarico che per il rischio legato al trasporto di taniche di un carburante che, a differenza del diesel, è esplosivo e i cui fumi sono altamente infiammabili.

Alla GSC non sono vietati l’utilizzo del motore e dei combustibili fossili per produrre elettricità, ma per una questione di sostenibilità ambientale è stato introdotto, per questa edizione, un tetto di 300 litri di carburante per barca. Molti degli skipper utilizzeranno parte del diesel per riscaldare la cabina nelle tratte più fredde della navigazione, e quindi, nel complesso, questa quantità di carburante non sarà sufficiente per completare il giro e soddisfare la richiesta energetica, soprattutto per le imbarcazioni più lente.

Questo è uno stimolo per i partecipanti a esplorare metodi alternativi per produrre energia (e calore per scaldarsi).

Il sistema più immediato per caricare le batterie consiste nell’usare l’energia del sole, ed un pannello solare è collocato sulla superficie della barca e orientato verso il sole per creare energia. Quasi tutti i navigatori della GSC hanno a bordo un impianto a energia solare, ma il problema principale in questa regata è che per la maggior parte del tempo della loro circumnavigazione si troveranno nell’oceano meridionale, in una zona conosciuta per il suo cielo quasi sempre grigio e scuro e per la mancanza di sole. Questo significa che per questa parte della gara bisognerà ricorrere ad altre fonti di energia.

Un’alternativa è installare un generatore eolico, e infatti di recente questo sistema si è dimostrato molto apprezzato, ma tuttavia presenta dei limiti di efficacia, soprattutto quando la barca è spinta da venti portanti. I partecipanti alla GSC sperano di trascorrere la maggior parte del tempo correndo spinti dall’aliseo mentre navigano intorno al mondo.

Occorre precisare che i generatori eolici funzionano meglio con vento più sostenuto, ma quello che conta è il vento apparente, ovvero la velocità del vento che lo skipper percepisce a bordo. Se siamo spinti da un vento reale di 20 nodi e navighiamo alla velocità di 12 nodi, il vento apparente percepito sulla barca risulta di solo 8 nodi. Il vento colpirebbe le pale del generatore con questa intensità, probabilmente insufficiente per mantenere la carica delle batterie.

Un’alternativa più recente è quella di installare uno o due generatori idroelettrici. Questo impianto si basa su un’elica inversa (una girante) azionata dal movimento della barca in navigazione. La rotazione viene trasmessa a un alternatore che produce corrente alternata. Questa corrente viene poi rettificata in continua per caricare le batterie.

I primi esemplari di questi impianti venivano letteralmente trainati dalle barche, ma questo creava non pochi problemi: le eliche si incrostavano facilmente e alcuni pesci di grandi dimensioni le scambiavano per esche e se le mangiavano!

I modelli più recenti sono più compatti, vengono installati a poppa e sembrano un piccolo motore fuoribordo. Spesso le barche si affidano a due di questi generatori. Questo tipo di impianto è stato usato per la prima volta nel 2008 in occasione della Vendée Globe, installato su un discreto numero di Imoca 60 che vi partecipavano.

Di sicuro si crea un po’ di attrito, ma occorre considerare il risparmio di peso ottenuto evitando di caricare troppo carburante. La resistenza è stata valutata spesso nell’ordine di ½ nodo scarso, e bisogna aggiungere che quando la potenza extra fornita da queste unità non è richiesta, si possono sollevare dall’acqua, come un normale fuoribordo.

Su uno yacht di 40’, con le tecnologie moderne e più efficaci si possono produrre con facilità 200 Ah ogni 24 ore, navigando a 6 nodi; il consumo previsto su una barca di questo tipo e a questa velocità va dai 180 ai 240 Ah al giorno.

Il principale difetto di questo impianto è che non risulta particolarmente efficiente quando la barca naviga a velocità più basse, ma si ritiene che in caso di poco vento, e quindi di velocità ridotta, le barche possano utilizzare l’energia solare per mantenere le batterie in carica, o gli skipper possano scegliere di utilizzare il motore viste le condizioni.

Almeno uno dei partecipanti alla GSC sta studiando un metodo combinato saildrive – Servoprop, che utilizza un sistema brevettato per cui l’imbarcazione è fornita di un motore elettrico che, quando non è utilizzato come tale, funziona come un generatore idroelettrico. Questo sistema sarà poi integrato con un impianto fotovoltaico.

Anche le celle a combustibile che vanno a etanolo sono già disponibili e anzi molto diffuse sui Mini 6.50: la marca più conosciuta è EFOY, i prodotti sono costosi ma molto efficienti, silenziosi e producono solo un rivolo di acqua come scarto – ovviamente occorre trasportare il carburante per utilizzare queste celle, ma la quantità sarebbe comunque inferiore al diesel necessario per far funzionare il motore per ricaricare gli alternatori.

La maggioranza degli iscritti alla GSC utilizzerà una combinazione di almeno due dei sistemi descritti sopra.

Le tecnologie più all’avanguardia stanno introducendo unità alimentate da celle a idrogeno, ma probabilmente deve passare ancora qualche anno prima che queste siano disponibili sul mercato e accessibili a tutti.