Quasi ogni imbarcazione a vela o motore ha a bordo un impianto elettrico più o meno complesso ed un numero variabile di batterie. Questo a seconda della dimensione della barche, degli strumenti installati e dell’equipaggiamento di bordo. Qualsiasi sia il livello di complessità valgono gli stessi principi base.

I circuiti elettrici di una barca a vela e le batterie

I circuiti elettrici a bordo di un’imbarcazione innanzitutto differiscono dai circuiti elettrici domestici per il tipo di corrente utilizzata. La corrente è continua anziché alternata e differisce per il voltaggio. Gli impianti delle barche sono a 12 o 24 volt, anziché i 220 delle prese domestiche.

Sulle barche a vela più piccole solitamente troviamo circuiti elettrici a 12 volt. Sulle barche a vela dai 15 metri in su’ e sulle barche a motore troviamo circuiti elettrici a 24 volt. Quando comprate un nuovo strumento o apparecchio elettrico verificate dunque la compatibilità con il vostro impianto di bordo.

Molta dell’elettronica come per esempio un GPS cartografico avrà un meccanismo automatico di selezione del voltaggio corretto. Altri tipi di equipaggiamento, come una pompa di sentina o un dissalatore, vengono forniti separatamente per sistemi a 12 o 24 volt.

Quando analizziamo per la prima volta il circuito elettrico di una nuova barca qual’è la difficoltà più grande? Non è tanto nella comprensione dei principi base di un sistema elettrico. Spesso e volentieri il compito più arduo è districarsi in matasse di fili elettrici senza etichette.

Se siete voi a mettere le mani sul vostro impianto elettrico imparate ad etichettare ogni filo. Non tanto per eleganza ma per poter risolvere un problema rapidamente in caso di emergenza.

Per arrivare a capire un impianto di bordo dovremo innanzitutto capire I circuiti di base, semplificati al massimo, separati in categorie.

Motore Entrobordo Marino

Batterie per l’entrobordo

Dal polo positivo della batteria dell’entrobordo troveremo un cavo elettrico rosso di dimensione molto spessa che raggiunge il motorino di avviamento del motore. Da questo, un cavo nero ritornerà al polo negativo. Un secondo filo di minor diametro sara’ collegato con la chiave sul pannello di controllo.

Quando girate la chiave questo circuito secondario chiuderà il circuito primario dell’avviamento che ruotando farà partire l’entrobordo. Certo questa e’ una semplificazione, su un diesel troveremo molti altri circuiti e fili che fanno parte del circuito di base.

Come I sensori di temperatura acqua di raffreddamento e pressione dell’olio. Nonché il circuito delle candelette di pre-riscaldamento delle camere di combustione di ogni cilindro.

Se eliminassimo tutto il resto a bordo della barca questo e’ il circuito minimo che consente di avviare il nostro sistema di propulsione. Sapere quali sono I cavi elettrici di riferimento del motorino di avviamento vi risparmierà molte perdite di tempo se qualcosa non funzionasse in mare.

La causa più frequente di problemi su questo circuito sono l’ossidazione di contatti. L’ossidazione impedisce all’avviamento di avere lo spunto necessario a far partire il l’entrobordo. Infatti quando avviamo un diesel, l’assorbimento istantaneo iniziale è altissimo.

Ogni problema di ossidazione dei contatti può pregiudicare il corretto funzionamento dell’impianto. Altri problemi comuni sono causati da malfunzionamenti dell’avviamento. Purtroppo sui modelli di entrobordo moderni c’e’ poco da fare, non e’ possibile farli partire a mano. Dunque abbiate cura di controllare lo stato del vostro sistema di avviamento regolarmente.

Alternatore con smart regulator

Il circuito dell’alternatore

Continuando con la nostra semplificazione estrema dei circuiti elettrici di un’imbarcazione passiamo al circuito dell’alternatore. Su un piccolo diesel troveremo una cinghia di distribuzione azionata da una puleggia sull’asse dell’albero a camme. Questa è responsabile di far girare sia la pompa dell’acqua di raffreddamento sia l’alternatore.

L’alternatore, concettualmente non e’ che un altro impianto di avviamento. Ma anziché essere stimolato dalla corrente per girare, questo produrrà corrente quando viene fatto girare dal motore.

Fintanto che il propulsore girerà contribuirà a ricaricare le batterie. L’alternatore e’ una componente abbastanza delicata e complessa e se non siete esperti e’ poco probabile che riuscirete a risolvere problemi in mare.

Per questo e’ consigliabile avere un impianto di carica di banchi avviamento e servizi con due alternatori. Questo specie per le lunghe navigazioni. Il circuito dell’alternatore e’ parallelo a quello di avviamento ma anch’esso parte e ritorna alla batteria per l’avviamento. Questi due circuiti sono la base per avere un entrobordo funzionante.

Batterie banco servizi

Il circuito dei servizi

Il circuito dei servizi e’ totalmente separato ed indipendente dai due circuiti descritti sopra. L’unico punto comune e’ la fase di ricarica. In un impianto tipico di una piccola barca a vela o motore l’alternatore ricaricherà innanzitutto la il banco per l’avviamento dell’energia spesa per avviare l’entrobordo.

Poi tramite un ripartitore di carica inizierà a riversare l’ulteriore energia prodotta nelle sul banco servizi. Questo alimenterà tutto l’impianto elettrico degli strumenti e dell’attrezzatura elettrica di bordo. Se riusciremo a identificare questi tre circuiti siamo già un passo avanti.

L’energia per avviare l’entrobordo

La batteria del motore solitamente e’ una sola e deve essere di dimensioni e caratteristiche adatte a fornire lo spunto necessario ad avviare il entrobordo. Per esempio su una tipica barca a vela con un 30 cavalli troverete una capacità sugli 80 ampere ma questo e’ solo un esempio.

Le caratteristiche sono le stesse di quelle richieste su una macchina. Quindi una comune acido-piombo della dimensione adatta di tipo sigillato  comprata dal carrozziere farà al caso vostro.

Il banco servizi

Il banco servizi viene usate in maniera esattamente opposta alla nostra unità dedicata all’entrobordo. La batteria motore deve essere in grado di fornire un picco corrente molto intensa per un breve momento.

Il banco servizi deve invece rilasciare relativamente poca corrente per periodi anche molto lunghi. Specie quando navighiamo a vela o siamo all’ancora, sia con una barca a vela sia con una barca a motore.

Dovete immaginare le batterie dei servizi come un contenitore di corrente con un rubinetto aperto. Il contenitore si svuota lentamente fino a che non avrete modo di rimpiazzare quanto consumato ricaricando il banco con l’entrobordo o con altri metodi.

Il dimensionamento del banco servizi

Per poter determinare la dimensione minima del vostro banco servizi dovrete calcolare il consumo atteso su un periodo prestabilito, per esempio 24 ore.

Indipendentemente dal tipo di circuito, 12 o 24 volt, calcolate gli ampere che utilizza il vostro equipaggiamento di bordo con questa formula.

Per esemipio una luce di via ad incandescenza con lampadina a 12W consuma, su un circuito a 12V un ampere ogni ora. In media, in estate, la luce d’ancora sara’ accesa per 8 ore notturne, consumando pertando 8 ampere ogni 24 ore.

Ripetete l’esercizio per tutti gli impianti di bordo, potete fare due ipotesi, calcolo consumi a barca ferma in rada o in navigazione. Per esempio:

  • Luci di via al LED: 0.5A x 8h = 4A
  • Radar: 2.2A x 24h = 52.8A
  • Pilota automatico: 2.5A x 18h = 45A
  • Luvi interne al LED: 1A x 2h = 0.5A
  • GPS AIS: 0.75A x 24h = 18h
  • PC portatile: 2.5A x 4h = 10A
  • Telefonini tablet: 2A x 4h = 8A
  • eccetera

Quando avete finito sommate la colonna degli ampere ottenendo cosi’ un consumo giornaliero totale. Il vostro banco di batterie servizi deve essere almeno il doppio o il triplo di questa cifra.

Questo appunto perché non dobbiamo guardare alla capacità nominale del banco, bisogna calcolare quanti ampere sono effettivamente sfruttabili.

Batteria AGM

Ciclo di carica e scarica delle batterie

Le batterie, quando sono completamente cariche dovrebbero avere la capacita’ indicata dal produttore, per esempio 100 Ampere. Una batteria viene definita completamente scarica quando giunge al 40% della capacita’. Dunque con una batteria da 100 Ampere, la capacita’ effettiva massima sfruttabile e’ di soli 60A.

Un’altro principio da ricordare e’ che la capacita’ di una batteria di essere ricaricata, la capacita di assorbimento, e’ inversamente proporzionale allo stato di carica. Una batteria molto scarica assorbe molto di più di una batteria già quasi carica. Pertanto sara’ difficile in navigazione immaginare di ricaricare le batterie fino al 100%.

Sara’ più efficiente scaricare le batterie al 40% per poi ricaricarle fino per esempio all’80% della capacità. Dunque la capacità reale sfruttabile di una batteria non e’ che del 40% della capacità nominale.

Su una barca da crociera e’ normale trovare banchi di batterie di centinaia di Ampere. Proprio perché la capacita’ effettiva disponibile non e’ molta e deve essere commisurata ai consumi. Se consumate 200 Ampere al giorno avreste bisogno di un banco batterie servizi da 500 Ampere. Questo semplicemente per potervi permettere di ricaricare le batterie una sola volta al giorno.

Se potete, ottimizzate l’uso della corrente a bordo spegnendo sempre tutto ciò che non vi serve. Altrimenti, sarete costretti a far andare il vostro entrobordo più volte al giorno solo per caricare il banco servizi. In alternativa dovrete integrare il vostro impianto elettrico con altri sistemi di ricarica, quali pannelli solari, eolico, idroelettrico etc.

Tipi di batterie

Esistono in commercio molti tipi e modelli, le più comuni sono quelle all’acido piombo. Esistono anche le tecnologie al GEL e le AGM con costi molto superiori. Il top di gamma sono le super leggere batterie al litio usate su alcune barche da regata.

Le batterie all’acido piombo sigillate tradizionali, che trovate installate su un camper o un camion spesso sono economiche e perfettamente adeguate. Prima di spendere cifre enormi per batterie con prestazioni presunte altamente superiori fate una scaletta delle vostre priorità di spesa.

Potrete per esempio maltrattare batterie all’acido piombo e rimpiazzarle frequentemente. Batterie nuove anche economiche acido-piombo saranno sempre efficienti. Installare invece tecnologia al Gel implica avere sempre paura di danneggiarle. E vi ritroverete a tenerle installate per tanti anni per ammortarne il costo triplo di acquisti iniziale.

Regolatore standard alternatore

L’utilizzo del’entrobordo come sistema di ricarica

Prima di passare in rassegna metodi alternativi e più ecologici, parliamo un momento dell’entrobordo.

Su una barca a vela o motore vi state portando dietro centinaia di chili di entrobordo e in certi casi altrettanti di gasolio. Non e’ difficile arrivare alla conclusione che questo e’ il sistema più potente che avete a disposizione per ricaricare i vostri banchi. Un entrobordo da soli 30 cavalli ha una potenza nominale di 23 kilo Watts.

Questi corrisponderebbero a oltre 1900 Ampere, se fossimo in grado di convertire questa potenza in energia elettrica ed immagazzinarla immediatamente. In teoria saremmo in grado di generare I nostri 200 Ampere di cui necessitiamo giornalmente in meno di 10 minuti di motore al giorno.

Purtroppo il sistema di ricarica non e’ cosi’ efficiente. Se avete un solo alternatore regolato dal regolatore di fabbrica la realtà e vi ci vorranno 5 o 6 ore. Questo magari suddiviso in più rumorose sessioni per ottenere I vostri 200 ampere, uno spreco incredibile.

Regolatore esterno alternatore

Regolatore dell’alternatore esterno

Prima di investire in qualsiasi altra tecnologia ecologica o meno e’ importante dunque sfruttare al massimo ciò che già avete. Installate un regolatore del vostro alternatore, un apparecchio elettronico non molto costoso che controlla il campo magnetico dell’alternatore.

Nel controllarlo massimizza la corrente prodotta e gestisce il ciclo di carica delle vostre batterie. Con questa semplice installazione dimezzerete immediatamente I tempi di carica.

Istintivamente vi verrebbe da pensare che installando un alternatore ancora più potente potrete ridurre ulteriormente I tempi di carica. Ma, ricordate, che l’assorbimento massimo è dettato dalla dimensione del vostro banco. Quindi per poter ricaricare più rapidamente con un alternatore piu’ grande avrete anche bisogno di un banco servizi  più grande.

Valutate in base alla vostra navigazione ed esigenze l’opportunità di installare un secondo alternatore. Non tanto per ridurre I tempi di carica ma soprattutto per avere un impianto con ridondanza.

Sistemi per generare energia elettrica

Se avete già ottimizzato al massimo I vostri consumi elettrici non vi resta che installare sistemi alternativi al motore per ricaricare le vostre batterie. Per esempio avrete già sostituito le vostre luci di cabina e di via ad incandescenza con luci ai LED.

Se volete evitare di passare troppe ore in rada con il motore acceso per caricare le batterie vediamo le opzioni.

Generatore Eolico

Generatori eolici

Certamente non sono molto comuni in mediterraneo dove d’estate soprattutto sono più I giorni di bonaccia che quelli con un po’ di vento. Sono molto adatti alla navigazione di bolina, molto potenti ed efficienti.

Ne esistono di vari modelli e potenza e sono molto diffusi fra I croceristi soprattutto ai Caraibi dove gli alisei soffiano regolari. Un piccolo generatore eolico vi consentirà di soddisfare in maniera pulita tutto il vostro fabbisogno energetico giornaliero.

Pannelli solari

I pannelli solari hanno tantissimi pregi ed un importante grande difetto. Sono senz’altro il sistema che ha il costo più alto di istallazione iniziale e richiede grandi superfici per generare energia significativa.

Su una barca a vela o motore un piccolo pannello vi consentirà di tenere le batterie cariche quando tornate a casa. Specie se non avete una presa della corrente al vostro posto barca o temete possa essere slacciata. In quanto alla corrente prodotta non aspettatevi molto.

Un pannello solare da 120W in teoria dovrebbe generare circa 100 Ampere al giorno. Ma visto che non ci sara’ mai sole splendente verticalmente sul pannello la realtà sarà diversa. Il vostro pannello contribuirà circa 30-40 Ampere in un giorno di sole, meno con le nuvole. Avreste bisogno di una barca con grandi superfici ricoperte di pannelli per essere autosufficienti.

Fuel Cell

Fuel Cells

Esistono in commercio dei generatori ad alcool, silenziosissimi e in grado di produrre anche 200 Ampere al giorno (dipende dai modelli). Questo con un dispendio di appena un paio di litri di alcool al giorno.

Sono molto diffuse sulle barche da regata che non hanno un motore entrobordo. Fra questi i mitici Mimi 650: per il diportista sono poco interessanti visto l’altissimo costo. Un costo che non e’ giustificabile se minimizzare I pesi non costituisce la priorità principale.

Idro-generatore

Idro-generatori

Negli ultimi ultimi anni si sono diffusi prima sulle barche da regata e poi anche sulle barche a vela da crociera gli idro-generatori. Questi non sono altro che piccole eliche montate su una gamba simile a quella di un fuoribordo che si immerge in acqua dietro la barca.

La perdita di velocità e’ poco significativa anche per un regatante e del tutto irrilevante per un crocerista. Questi idro-generatori sono ancora piuttosto cari ma la loro efficacia li porta in testa alle soluzioni più adatte a chi naviga su lunghe rotte.

Conclusioni

Un sistema elettrico di bordo va reso efficiente sia nei consumi sia nei metodi di ricarica. Un regolatore dell’alternatore ed un banco di batterie servizi ben dimensionato sono il punto di partenza. Questo è valido sia per un impianto adatto all’uso della vostra barca sia in navigazione sia all’ancora.

Per evitare di utilizzare troppo il motore per caricare le vostre batterie, potrete integrare le ore motore con sistemi alternativi. Fra questi il generatore eolico, molto efficacie dove soffiano venti costanti, o I pannelli solari. Questi ultimi non richiedendo alcuna manutenzione ma sono piuttosto cari da installare. Se invece siete in movimento potete valutare un idro-generatore.

Qualsiasi sia la vostra scelta ricordatevi di testare tutto con largo anticipo. Per esempio l’installazione dell’idro-generatore può richiedere modifiche ed adattamenti. Non partite per una lunga navigazione con attrezzatura che non avete testato e di cui non conoscete l’esatto funzionamento.

Fate i vostri calcoli per capire come gestire le contingenze. Un piccolo pannello solare su una lunga navigazione vi fornirà energia per gli strumenti essenziali. Dovete avere ridondanza fra i vari sistemi e non dipendere unicamente da una sola soluzione. In mare tutto si può rompere e, per esperienza, tutto si romperà, prima o poi.

Potrebbero interessarti

Barca a Vela non è solo un sito di notizie!Il meglio per la nautica scelto da chi vive il mare.
Scopri il negozio