"Quando si parla di completa autosufficienza, spesso dobbiamo mitigare le aspettative degli armatori", afferma Arne Gründel di Ferropilot. Sulle normali imbarcazioni del Nord Europa non c'è abbastanza spazio per coprire l'intero fabbisogno energetico di uno yacht equipaggiato in modo confortevole". Per verificare i vantaggi di un sistema solare, Gründel consiglia di redigere un bilancio energetico e di utilizzare un monitor per batterie con un sistema multishunt.
Questo non solo registra il consumo totale di energia dello yacht, ma può anche essere suddiviso in base alle singole utenze. "In questo modo è possibile riconoscere rapidamente quale sistema sta consumando più energia e spegnerlo in modo mirato", spiega Gründel.
Il consumo di energia dipende dal comportamento di utilizzo
Sebbene esistano valori indicativi per il consumo di energia, se si vuole essere sicuri che l'energia sia sempre sufficiente, non si può prescindere da una valutazione individuale; il fabbisogno di energia di molte utenze dipende in larga misura dal comportamento di utilizzo.
Di norma, il raffreddamento è uno dei maggiori consumatori di energia, con circa 16 ampere-ora al giorno, ma anche con il pilota automatico è difficile fare una stima generale. A seconda del carico e della durata di utilizzo, è necessario stimare tra i dieci e gli 80 ampere-ora. Gli strumenti e i plotter consumano altri dieci ampere-ora, mentre l'illuminazione a LED e il Posis consumano sette ampere-ora.
Ciò significa che è necessario un rabbocco di circa 40 ampereora, che corrisponde a un consumo energetico di 480 wattora. Gli yacht economici se la cavano con 300 wattora. La potenza generata dai moduli solari dipende principalmente dalla potenza nominale in watt di picco, dall'orientamento e dall'irraggiamento, che a sua volta dipende dal periodo dell'anno, dalle condizioni meteorologiche e dalla latitudine.
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Previsione per modulo solare da 100 watt e giorno
Per la stima si possono utilizzare i valori medi di irraggiamento. Ad esempio, utilizzando il sistema informativo fotovoltaico PVIGIS della Commissione Europea (re.jrc.ec.europa. eu/pvg_tools/en/tools.html). Prevede un raccolto di 250 wattora per 100 watt di modulo solare al giorno per Kiel nel periodo da maggio a settembre.
Lo yacht di esempio dovrebbe quindi avere a bordo circa 200 watt di energia solare. Nel Mediterraneo è disponibile il doppio di questa quantità di energia, con oltre 500 wattora. Tuttavia, il calcolo presuppone condizioni ottimali e prive di ombre, cosa che non accade praticamente mai quando si installa sul ponte. In pratica, sarà necessario fornire una potenza nominale maggiore.
Nelle giornate di bel tempo da giugno ad agosto, un sistema da 150 watt di picco fornisce già più energia del necessario che, in combinazione con una batteria al litio da 2.400 watt-ora, garantisce un'ampia indipendenza da altre fonti di energia. Sistemi di questo tipo possono essere installati anche su normali imbarcazioni da crociera, come il nostro Officina spettacoli.
Ben regolato: MPPT o PWM?
La maggior parte dei moduli solari è dotata di 36-42 celle collegate in serie che, con una tensione nominale di 0,5 volt per cella, sono sufficienti per caricare direttamente una batteria al piombo da 12 volt. Per evitare di danneggiare la batteria, è sufficiente uno spegnimento automatico. Questo è esattamente ciò che fa un cosiddetto regolatore a modulazione di larghezza di impulsi (PWM). Interrompe il flusso di corrente alla batteria quando viene raggiunta la tensione di fine carica. Poiché la tensione del pannello solare viene abbassata fino alla tensione della batteria, il modulo non funziona necessariamente al punto di funzionamento ottimale. Come si può vedere dalla curva caratteristica sopra riportata, le celle solari forniscono una corrente costante in un ampio intervallo di tensione. L'area sotto la curva indica la potenza. Più alta è la tensione di funzionamento delle celle, maggiore è la potenza erogata.
È proprio qui che entra in gioco la tecnologia MPPT, abbreviazione di Maximum Powerpoint Tracking. Si tratta di un convertitore di tensione che assicura che la tensione di lavoro del modulo solare sia disaccoppiata dalla tensione della batteria. Ciò consente al modulo di lavorare a una tensione più elevata in base all'irraggiamento e alla temperatura e quindi di fornire una maggiore potenza (area grigia nel grafico sopra). Ciò è compensato dalle perdite durante la conversione della tensione. Un regolatore MPPT dovrebbe quindi essere dimensionato in modo da funzionare almeno all'80% della sua potenza.
