Le barche moderne dipendono molto dall'elettricità. Per questo motivo, quasi 4 anni fa, quando Yuka ed io abbiamo iniziato a immaginare la nostra vita su Oroboro, uno dei nostri obiettivi principali era costruire un sistema elettrico a batterie ben equilibrato. Così abbiamo annotato i nostri fabbisogni di energia e poi li abbiamo raddoppiati:
- Luce di fonda: 1,0 ampere
- Verricello dell'ancora: 300 ampere
- Frigorifero: 7 ampere
- Ecc. ecc...
Dovevamo calcolare il nostro fabbisogno energetico esatto per dimensionare correttamente tutti i sistemi. Poi abbiamo iniziato a progettare l'impianto elettrico e i suoi componenti. Abbiamo fatto installare tutto in aftermarket da MultiMarine a Cape Town, scegliendo prodotti di alta gamma.
Batterie
Esistono due tipi di batterie per una barca:
- Batterie motore
- Batterie di servizio
Le batterie motore vengono utilizzate esclusivamente per l'avviamento del motore. Sono progettate per erogare scariche rapide di energia (come l'avviamento dei motori) e non dovrebbero mai essere scaricate completamente. Possono essere qualsiasi tipo di batteria ad alto spunto di corrente adatta ai propri motori specifici.
Le batterie di servizio, invece, hanno meno energia istantanea ma una maggiore erogazione di energia a lungo termine. Possono sopportare un certo numero di cicli di scarica e devono quindi essere batterie a ciclo profondo. La domanda è: qual è la migliore batteria a ciclo profondo per uso marino — a celle bagnate, al gel, AGM (Absorbed Glass Mat) o al litio ferro fosfato? La risposta è litio ferro fosfato.
Purtroppo Robertson and Caine non offriva le batterie al litio ferro fosfato (LiFePO4) come opzione. Il piombo acido era l'opzione standard, e le AGM l'unico upgrade disponibile.
Abbiamo quindi optato per le AGM LifeLine Deep Cycle da 210 Ah:
Pensavamo di poter passare alle LiFePO4 in futuro, quando le batterie AGM avrebbero raggiunto fine vita.
Abbiamo 3 batterie di servizio da 210 Ah ciascuna, per un totale di 630 ampere-ora. Ma poiché non si possono scaricare le batterie AGM oltre il 30/40 percento se si vuole che durino a lungo, abbiamo in realtà solo 180 ampere-ora a nostra disposizione.
Se avessimo la stessa capacità in ampere-ora con batterie al litio ferro fosfato, potremmo utilizzare tutti i 630 ampere-ora, poiché queste batterie possono essere scaricate al 100% in totale sicurezza senza danneggiarle o ridurne la vita utile.
Non siamo sicuri di quanto dureranno queste batterie AGM — probabilmente 5 anni circa, se non le scarichiamo mai oltre il 30% come stiamo facendo ora.
E speriamo che tra 5 anni il prezzo delle batterie al litio sia significativamente più basso rispetto ad oggi. Per darvi un'idea dei costi: una batteria AGM LifeLine da 210 Ah costa circa 750,00 USD, mentre una batteria ReLion LiFePO4 da 200 Ah costa circa 2.500,00 USD.
Pannelli solari
Come ricarichiamo le batterie? Principalmente grazie ai nostri 3 pannelli solari rigidi, che ci forniscono una potenza nominale di 960 watt durante una giornata di sole.
Abbiamo deliberatamente scelto di non avere un gruppo elettrogeno, perché è pesante, costoso, rumoroso, occupa molto spazio, richiede manutenzione e semplicemente perché bruciare combustibile fossile per produrre energia non è né ecologico né efficiente.
Quando eravamo a Cape Town, abbiamo fatto costruire una struttura in acciaio inossidabile da un'azienda chiamata FormaTube. Sono veri artisti!
Con il nostro array di 3 pannelli solari rigidi SunPower E20 (320 watt ciascuno) sulla struttura in acciaio inossidabile sopra i davit, e i 4 pannelli flessibili SunBeam (100 watt ciascuno) sul tetto, produciamo più elettricità di quanta ne consumiamo: 960 watt + 400 = 1.330 watt!
I pannelli solari rigidi sono gestiti dal Victron Blue Solar MPPT 75/15. I pannelli solari flessibili sono gestiti da 2 Victron BlueSolar PWM Light 12/24V-20A.
Quando andiamo a letto la sera, le nostre batterie sono di solito al 95% della carica. Quando ci svegliamo al mattino, le batterie sono all'86%.
Alternatore
Un altro modo per ricaricare le batterie è tramite l'alternatore del motore quando navighiamo a motore. Sul nostro motore Yanmar abbiamo il classico alternatore Valeo da 125 ampere:
Per ricaricare le batterie più rapidamente, abbiamo installato uno Sterling Alternator to Battery Charger su entrambi i motori:
Questo dispositivo è piuttosto ingegnoso: il sistema applica un "carico" sull'alternatore per abbassarne la tensione di uscita. Questo inganna l'alternatore facendogli credere che ci sia un forte assorbimento nel sistema, e di conseguenza il regolatore standard lavora a piena corrente per caricare il banco batterie a una tensione molto più alta rispetto alla tensione base del sistema.
In questo modo il tempo necessario per caricare completamente le batterie viene dimezzato. Durante una giornata nuvolosa, se il solare non riesce a caricare completamente le batterie, possiamo avviare il motore e ricaricarle rapidamente.
Inverter
Per trasformare i 12 volt in corrente continua forniti dalle batterie nei 220 volt in corrente alternata necessari per alimentare gli elettrodomestici, utilizziamo un inverter. Si tratta di un Victron MultiPlus da 3000 watt, il migliore della categoria:
Il nostro scaldabagno, ad esempio, è collegato direttamente all'inverter. In questo modo, di solito intorno a mezzogiorno quando le batterie sono quasi cariche, possiamo accendere lo scaldabagno per 20 minuti e poter fare una doccia calda la sera. Lo scaldabagno ha un consumo energetico elevato di circa 1.400 watt, quindi è fondamentale avere un inverter grande come il nostro.
L'inverter funziona anche come caricabatterie quando ci colleghiamo all'alimentazione a terra in marina. Utilizzando un cavo di alimentazione dalla banchina possiamo prendere i 220 volt dalla marina per alimentare la barca e allo stesso tempo mantenere le batterie completamente cariche.
Monitor batterie
Per monitorare quanta elettricità viene prodotta e consumata a bordo dai sistemi e dagli apparecchi della barca, utilizziamo il Victron Venus GX:
Il Venus GX è il centro di comunicazione del nostro impianto. Dialoga con tutti i componenti del sistema (inverter, regolatori MPPT, ecc.) e si assicura che lavorino in armonia. Possiamo monitorare i dati in tempo reale e modificare le impostazioni tramite smartphone con un'app open-source:
Come sistema secondario di monitoraggio delle batterie, utilizziamo il Victron BMV 712 Smart Battery Monitor. La sua funzione essenziale è calcolare gli ampere-ora consumati e lo stato di carica della batteria.
Pensatelo come il nostro "indicatore del livello del carburante" per le batterie. È possibile collegarlo anche a un'app sullo smartphone tramite Bluetooth.
Conclusione
In questi 2 anni che abbiamo vissuto a bordo, non ci siamo mai trovati in "modalità risparmio energetico". L'elettricità è semplicemente un pensiero secondario, grazie al nostro sistema elettrico a batterie ben equilibrato.
Quando siamo all'ancora, la grande maggioranza delle barche intorno a noi deve far girare il gruppo elettrogeno la sera per ricaricare le batterie, mentre quando andiamo a letto le nostre batterie sono di solito al 95% della carica.
E il piacere di una doccia calda la sera, anche sotto i tropici, non ha prezzo!