June 22, 2015

Solare fotovoltaico eolico idrogeneratore

 Pannelli-Eolico-2013
Nella nostra personale ricerca all’indipendenza energetica, abbiamo più volte parlato della possibilità di produrre energia elettrica grazie al sole con i pannelli fotovoltaici, grazie al vento con il generatore eolico e al mare grazie all’utilizzo di un idrogeneratore.
Sono tutti strumenti che ormai da decenni sono presenti a bordo di moltissime imbarcazioni organizzate per la crociera a lungo raggio, sono strumenti ormai facili da trovare sul mercato ed i prezzi per l’acquisto li hanno resi ormai accessibili a molti.
I pannelli fotovoltaici sono diventati molto efficienti e la scelta è davvero ampia, i generatori eolici sono divenuti molti potenti e finalmente silenziosi e gli idrogeneratori sono ormai affidabili e facili da utilizzare grazie all’esperienza maturata nelle regate intorno al mondo senza scalo.
Infine, da non sottovalutare, sono tutti strumenti che hanno un bassissimo impatto dal punto di vista della manutenzione.
Dobbiamo però sottolineare, che l’energia prodotta con questi strumenti è energia utilizzabile per la ricarica delle batterie di bordo, per poter utilizzare la strumentazione elettronica di bordo, il notebook, le luci, la radio, il frigorifero, non sono quindi strumenti di produzione di energia adatta a far funzionare accessori quali il climatizzatore, il forno a microonde o l’asciugacapelli.
Perché scrivere ancora ancora un post riguardo alla produzione di energia attraverso queste fonti rinnovabili se è decenni che viene utilizzata? la risposta è: perché c’è ancora troppa disinformazione e si rischia di installare un prodotto che non vi soddisferà fino in fondo oppure non produrrà quanto vi aspettavate.
E’ molto importante capire quanta energia realmente viene prodotta e come ottenere il massimo da ogni fonte di produzione che avremo scelto.
ASPETTATIVE
Come prima cosa dobbiamo calcolare nel dettaglio il consumo della nostra barca. E’ il primo passo verso l’indipendenza energetica, conoscere il quantitativo di energia Ah (ampere ora) che la nostra imbarcazione consuma nelle 24 ore, quando è ancorata in rada oppure quando è in navigazione. Questo valore esprimerà quanto dovrete produrre per ripristinare la carica nelle vostre batterie.
Invece di fare un meticoloso calcolo di ogni singola apparecchiatura, una via più rapida è quella di verificare attraverso un battery monitor – uno strumento che controlla nel dettaglio la carica della batteria – la corrente consumata nelle 24 ore. Noi a bordo abbiamo un Victron BMV-600.
Ampere da ricaricareStato di carica in percentuale delle batterie Volt delle batterieAmperometro in tempo reale
Mentre siete in una bella rada, senza mai ricaricare le batterie, dovrete verificare quanta energia è stata consumata, mi raccomando non accendere il motore per ricaricare.
La mia barca, che ha un banco batterie servizi di 560Ah, che a breve diventeranno 800Ah,  nelle 24 ore consuma circa 180Ah, vale a dire il 32% della capacità del banco batterie. Ciò significa che ogni giorno dovrò generare poco più di 180Ah per mantenere cariche le mie batterie e gli accessori in funzione.
Avrete notato che gli strumenti per la produzione di energia esprimono sempre la potenza in watt e non in Ampere/ora come per le batterie, viene indicato sempre la potenza per ogni ora di funzionamento. Senza addentrarci troppo nello spiegare i motivi, vi indico semplicemente come trasformare il nostro consumo in watt per potere effettuare dei giusti raffronti.
Normalmente le nostre barche sono alimentate a 12v, è sufficiente moltiplicare questo numero per il consumo ed ottenere i watt necessari per la ricarica delle batterie, 12Volt X 180Ah=2.160 watt consumati nella giornata.
Cominciamo quindi a capire come utilizzare le nostre sorgenti di energia.
I pannelli fotovoltaici producono energia solo in presenza di sole, e solo quando questo è alto in cielo, in tutti gli altri momenti, il pannello fotovoltaico non produrrà mai il massimo di energia del quale è capace.
I generatori eolici producono solo in presenza di vento e normalmente la produzione massima avviene a circa 25kt di vento relativo, non rafficato.
Allo stesso modo gli idrogeneratori, producono energia solo con la barca in movimento e solo ad una determinata velocità, normalmente per le barche da crociera circa 6/7kt.
Per poter quindi capire quanto viene generato dal nostro impianto, dobbiamo effettuare delle moltiplicazione e addizioni in base all’utilizzo durante la giornata.
PRODUZIONE PANNELLO FOTOVOLTAICO
Sulla mia barca ho installato 360 watt di pannelli solari.
Se considero di aver installato tutto nel modo corretto e con le giuste accortezze, nelle mie zone di navigazione in sud Italia (circa 40° Nord), voglio considerare che i pannelli lavorino all’70% della produzione massima, questa perdita la considerò in virtù delle ombre derivanti dall’albero, dalla non corretta posizione dei pannelli rispetto al sole – ideale sarebbe esporli sempre ortogonalmente al sole - e alla latitudine, sicuramente ai tropici lavorerebbero meglio.
Durante la stagione estiva, consideriamo che la produzione di energia sia dalle 9.00 alle 16.00, ovvero 8 ore. E’ vero che il sole in estate il sole sorge prima e tramonta più tardi, ma per rendere facile il conteggio e per essere conservativi considero solo questo periodo.
Quindi 70% X 7ore X 360 watt = 1.764 watt
E’ quindi chiaro che questa configurazione non è sufficiente a ripristinare il consumo della barca, se volessi utilizzare solo energia solare dovrei aumentare di oltre 100Watt il mio impianto, oppure spostarmi verso una latitudine più tropicale oppure accendere il motore per ricaricare completamente le batterie.
Questo calcolo è dettato dalla mia personale esperienza e da verifiche continue che effettuo sul mio impianto.
Se volete effettuare un calcolo più scientifico è necessario munirsi dei dati di irraggiamento solare della zona nella quale verranno installati.
PRODUZIONE GENERATORE EOLICOIl calcolo dell’energia erogata dal generatore eolico è simile, ma un poco più complesso per due aspetti fondamentali:
1) il vento non è mai perfettamente stabile, sono normalmente presenti raffiche che ne aumentano la produzione
2) La differenza di produzione energetica nelle turbine di nuova generazione, segue una curva non proporzionale, pertanto la produzione di energia in un vento con velocità tra 20kt e 15kt è inferiore anche di oltre il 30%
Il mio generatore eolico ha una potenza massima di 400watt con un vento di 27kt, a 20kt produce 150watt, a 15kt circa 80watt e solo 35watt a 10kt.
Nel mediterraneo le zone con vento stabile sono davvero poche, ma nel mediterraneo orientale il vento è abbastanza facile da prevedere sia in direzione che in intensità.
Ad esempio, se ci troviamo a navigare in una zona dove il vento nelle 24 ore è stabile a 15kt per 12 ore, con un 20% di raffiche a 20kt, mentre il resto della giornata è calma piatta o quasi, possiamo cosi calcolare: 30% X 24h X 80watt PIU’ 20% X 24h X 150watt = 1.296 Watt.
Ovviamente è un calcolo che presenta enormi incertezze e con ipotesi difficili da verificarsi, per questo motivo mi piace dimezzare il calcolo teorico della produzione, che diventa quindi 648 Watt.
Questo calcolo deve esservi utile per farvi comprendere quanto sia fondamentale scegliere il giusto strumento di produzione energetica in base alla zona di navigazione per arrivare ad essere realmente indipendenti nella produzione della vostra energia.
PRODUZIONE IDROGENERATORE
La produzione di energia grazie al movimento della barca è forse uno dei metodi meno utilizzati in mediterraneo, in quanto le distanze da percorrere sono difficilmente oltre le 24/36 ore di navigazione, ma in altre località è uno strumento utilizzato moltissimo e dalla grande affidabilità. Pensiamo alle traversate atlantiche o navigazioni oltre i 4/5 giorni.
Sulla mia barca è comunque presente un idrogeneratore chiamato Aquagen 4, è un modello ormai andato in disuso sostituito dai più moderni con una forma a ‘piede’ di fuoribordo. A breve installeremo il Watt&Sea di cui faremo un post dedicato.
Il mio idrogeneratore ha un produzione abbastanza ‘standard’ e facile da calcolare, fornisce circa 12 watt ogni nodo di velocità a partire da 3kt.
E’ quindi molto semplice effettuare un calcolo di rendimento.
In una recente navigazione che ho effettuato da Corfù allo Stretto di Messina, dal giornale di bordo leggo che abbiamo navigato a 7kt per 6 ore, a 6kt per 10 ore e le restanti 8 ore a 5 kt.
Il calcolo è presto fatto: 6ore X 84watt PIU’ 10ore X 72watt PIU’ 8ore X 60watt = 1.708 watt
E’ tutto più chiaro oppure abbiamo creato ulteriore confusione ?
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