Domanda
Quale pannello solare (o quanti) devo installare per rendere la mia barca a vela autosufficiente e non dover accendere il motore per ricaricare le batterie?
Risposta
Flessibilità, leggerezza e resistenza all'acqua marina sono le caratteristiche principali che fanno dei pannelli solari Tregoo una scelta perfetta per installazioni, anche fai da te, di impianti fotovoltaici su barche a vela.
i consumi energetici della propria barca a vela?
Il fabbisogno energetico per la barca a vela varia sicuramente dalla tipologia d'imbarcazione (dimensione, numero di servizi a bordo, numero di passeggeri medio, potenza del motore, ecc.) e dalle abitudini del navigatore e del suo equipaggio.
Tuttavia si può conoscere quale dimensione deve avere l'impianto solare ottimale (intendendo per "impianto" l'insieme di pannello solare e batterie di accumulo) calcolando il consumo medio e NON il consumo massimo energetico.
La procedura più corretta di dimensionamento consiste nell'annotare i consumi (W) dichiarati dai costruttori delle componente elettriche a boardo e moltiplicarli per le ore (h) di utilizzo al giorno. Si consiglia di fare una media giornaliera sulla base di un periodo di monitoraggio di almeno una settimana. Si otterrà così il consumo (Wh) medio giornaliero per singola utenza. Sommando tutte le (N) utenze si ottiene la stima del consumo medio giornaliero della propria barca a vela.
∑ (i=1,N) Wi x hi= Totale Wh
Ecco un esempio di tabella con i consumi energetici di una barca a vela da 37 piedi, calcolati in base alle ore effettive d'utilizzo di un velista che abbiamo coinvolto nel test.
Tabella dei consumi energetici giornalieri su una barca a vela
| Utenze | Quantità | Watt | Min/Giorno | H/Giorno | Wh/Giorno | |
| Bagno Prua | ||||||
| Plafoniere | 2 | 15 | 15 | 0,25 | 7,5 | |
| Pompa esaurimento | 1 | 60 | 5 | 0,08 | 5,0 | |
| Cabina Prua | ||||||
| Plafoniere | 5 | 7 | 30 | 0,50 | 17,5 | |
| Quadrato | ||||||
| Plafoniere | 8 | 7 | 30 | 0,50 | 28,0 | |
| Pompa sentina | 1 | 60 | 5 | 0,08 | 5,0 | |
| Cucina | ||||||
| Plafoniere | 2 | 7 | 100 | 1,67 | 23,3 | |
| Autoclave | 1 | 70 | 20 | 0,33 | 23,3 | |
| Frigorifero | 1 | 60 | 480 | 8,00 | 480,0 | |
| Carteggio | ||||||
| Plafoniere | 3 | 8,75 | 60 | 1,00 | 26,3 | |
| Radio (tramite inverter) | 1 | 50 | 60 | 1,00 | 50,0 | |
| Gps | 1 | 43,75 | 300 | 5,00 | 218,8 | |
| Bagno Poppa | ||||||
| Plafoniere | 1 | 10 | 30 | 0,50 | 5,0 | |
| Pompa esaurimento | 1 | 60 | 10 | 0,17 | 10,0 | |
| Cabina Poppa Dx | ||||||
| Plafoniere | 2 | 7 | 30 | 0,50 | 7,0 | |
| Cabina Poppa Sx | ||||||
| Plafoniere | 2 | 7 | 30 | 0,50 | 7,0 | |
| Vano Motore | ||||||
| Plafoniere | 1 | 7 | 5 | 0,08 | 0,6 | |
| Avviamento | 4 | 2000 | 0,5 | 0,01 | 66,7 | |
| Pozzetto | ||||||
| Plafoniere | 2 | 7 | 150 | 2,50 | 35,0 | |
| Timoniera | ||||||
| Luci strumenti | 1 | 40 | 40 | 0,67 | 26,7 | |
| Log | 1 | 3 | 300 | 5,0 | 15,0 | |
| GPS | 1 | 60 | 300 | 5,00 | 300,0 | |
| VHF in ricezione | 1 | 15 | 300 | 5,00 | 75,0 | |
| VHF in trasmissione | 1 | 20 | 10 | 0,17 | 3,3 | |
| Ecoscandaglio | 1 | 15 | 300 | 5,00 | 75,0 | |
| Strument. vento | 1 | 5 | 300 | 5,00 | 25,0 | |
| Autopilota | 1 | 25 | 150 | 2,50 | 62,5 | |
| Gavoni Poppa | ||||||
| Plafoniere | 2 | 10 | 5 | 0,08 | 1,7 | |
| Pompa sentina | 1 | 60 | 3 | 0,05 | 3,0 | |
| Coperta | ||||||
| Salpa ancora | 1 | 1500 | 20 | 0,33 | 500,0 | |
| Winch drizza randa | 1 | 1500 | 3 | 0,05 | 75,0 | |
| Luci coperta | 1 | 7 | 5 | 0,08 | 0,6 | |
| Luci motore | 1 | 7 | 20 | 0,33 | 2,3 | |
| Luci via | 3 | 7 | 20 | 0,33 | 7,0 | |
| Luci fonda | 1 | 7 | 600 | 10,00 | 70,0 | |
| TOTALE CONSUMI | 2.258 Wh | |||||
Considerando i consumi sopra riportati (2258 Wh) sono sufficienti 4 pannelli solari Tregoo TL130, per comprire i consumi in meno di 5 ore di radiazione nominale (4 x 130W x 5h = 2600Wh).
Tuttavia quello sopra riportato è un dimensionamento "abbondante", ovvero parte dal presupposto che i pannelli debbano coprire tutti i consumi. In realtà in questo modo si ha un'autonomia che nel pratico non serve, per due ragioni principali: la prima è che si ha a disposizione anche l'energia accumulata nelle batterie e la seconda è che non si è sempre lontani dal porto, ma di solito per un numero di giorni ben determinato.
Ecco quindi che conviene introdurre un dimensionamento basato su più variabili:
- Quantità di energia accumulata nelle batterie (Eb)
- Consumo medio giornaliero delle utenze (Eu)
- Quantità di energia prodotta ogni giorno dai pannelli solari (Ep)
- Numero di ore di irraggiamento solare (Ns)
- Numero di giorni per i quali si vuole essere autonomi dalla rete elettrica (Nd)
Considerando che l'energia delle batterie Eb più quella prodotta dei pannelli solari Ep deve coprire l'energia assorbita dalle utenze Eu possiamo scrivere l'equazione:
Eb + Ep = Eu
Considerando che la quantità di energia si esprime in Wattora (Wh) ed è uguale all'energia instantanea (in Watt "W") per il tempo di produzione/utilizzo (in ore "h"), possiamo riformulare l'equazione in questo modo:
Whb + (Wp*Ns) = Whu
Ovvero, l'energia immagazzinata delle batterie (Eb=Whb) più quella prodotta dei pannelli solari in Ns ore di sole giornaliere (Ep=Wp*Ns), deve coprire l'energia assorbita dalle utenze in un giorno (Eu=Whu).
Se introduciamo la variabile indicante i giorni di autonomia (Nd), che è fondamentale per il nostro esercizio di dimensionamento, la nostra equazione sara:
Whb + [(Wp*Ns)]*Nd = Nd*Whu
Arriviamo così ad avere la relazione tra autonomia della barca a vela in giorni (Nd) e potenza dei pannello solari da installare per avere tale autonomia (Wp).
Nd = (Whb) / [Whu - (Wp*Ns)]
Questa equazione, usando i dati fissi della capacità del pacco batterie (Whb), dell'assorbimento delle utenze (Whu) e delle ore di radiazione solare nominale (Ns), diventa una funzione a due variabili (Nd e Wp), che può essere rappresentata graficamente da un ramo di iperbole.
ESEMPIO PRATICO DIMENSIONAMENTO IMPIANTO SOLARE
Supponiamo di avere nella nostra barca-tipo un pacco batterie a 24Volt da 520Ah totali. A seconda del tipo di batterie (piombo, piombo-gel, litio, litio-ferro-fosfato, ecc.) c'è un diverso grado di "possibilità di utilizzo" dell'energia nominale dovuto alla massima profondità di scarica tollerata dalla batteria (DoD - Depth Of Discharge). Per qualsiasi tipo di batteria è buona prassi non andare in scarica profonda, così da preservarne la durata. Nel nostro caso supponiamo di avere a disposizione circa il 70% degli Ah nominali delle batterie, diciamo 360Ah.
Tramite la relazione tra Potenza, Tensione e Intensità di Corrente, sappiamo che Watt=Volt*Ampere e naturalmente Wh=V*Ah. Quindi il nostro pacco di batterie da 360Ah totali reali, ha una potenza in Wattora di 24V*360Ah= 8640Wh. Inoltre, prendendo i consumi nella tabella di esempio sopra riportata, abbiamo Whu=2258Wh. Poniamo infine che i pannelli solari siano in grado di dare il rendimento nominale per 6 ore al giorno, quindi Ns=6h. Date queste costanti e approssimando i Wattora in Kilowattora, la nostra iperbole di variabili Y=Nd e X=Wp sarà di questo tipo:
Y = 8,6 / [2,3 - (X*6)]
Guardando il grafico e usando la formula, è facile determinare il dimensionamento del proprio impianto solare. Se ad esempio si vuole arrivare ad avere una settimana di autonomia nella nostra barca, quindi Nd=Y=7gg, avremo bisogno di pannelli solari che eroghino almeno 170Watt di potenza (guardano le dimensioni dei modelli Tregoo, basterebbero due moduli fotovoltaici TL90 da 90 Watt l'uno).
Nel caso in cui si volessero due settimane di indipendenza assoluta dalla rete elettrica, o dall'accenzione del motore per ricaricare le batterie, il grafico ci dice che avremmo bisogno di 280W (due TL130 oppure per stare più larghi quattro TL80).
L'asintoto dell'iperbole mostra infine che dai 376Watt in poi di potenza installata la nostra barca acquista un'autonomia teorica infinita, perché l'energia dei pannelli solari copre tutti i consumi. In tal caso con 3 pannelli solari TL130 da 130Watt e 6 ore di sole al giorno, ci si è garantiti la vacanza in mare aperto per tutta la vita!
