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(la topa elettrica-3) bisogna scegliere motore e batterie. i consigli di palangio della pegaso. il cobat.

 (*) a venezia il termine topa non ha il significato che s’usa nell’italia centrale, e soprattutto in toscana. a venezia la topa è un tipo di barca tradizionale di legno – o anche in (puà) plastica.

terzo articolo.
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cliccando qui vai al quarto articolo, sulle sperimentazioni e sui problemi normativi della nautica elettrica.

 

per i canali di venezia gira un natante a uso privato della grande famiglia delle tope e dei sandoli.
in questo caso, è una barca riconducibile alla tipologia del sandolo sampierotto. è mia. e ha il motore elettrico.

sul mercato ci sono sostanzialmente tre fasce di fuoribordo elettrico.

ci sono i piccoli propulsori.
sono motorini da poche centinaia di watt e funzionano in genere con batterie da 12 volt.
sono usati dai tender, dalle barchette per pescare sul lago e da altre unità minime.
autonomie modeste, velocità modeste, semplicità d’uso massima.

poi ci sono i fuoribordo di taglia media, da 1 a 4 chilowatt, confrontabili con fuoribordo a benzina di piccola cilindrata.
lavorano a tensioni fra i 24 e i 48 volt.
la marca più diffusa è tedesca.

infine ci sono i fuoribordo di alta potenza, per esempio 20 o 40 chilowatt, come un modello assai prestante prodotto in austria o un’interessante produzione a venezia (l’huracan). in croazia la tema ha una gamma interessantissima di motorizzazioni elettriche per usi navali, ma non fuoribordo.
in genere sono produzioni sperimentali o semindustriali, con un portafoglio di esperienza ancora in divenire.

è stato facile individuare il motore elettrico adatto alla navigazione del natante di cui racconto.
in primo luogo, ho scelto un fuoribordo, perché per le norme italiane arroganti e discrezionali nei fatti è impossibile togliere un motore entrobordo a gasolio e istallare un motore elettrico.
il motore prescelto è un propulsore  commercialmente disponibile sul mercato di potenza di 2 chilowatt adatto a muovere con scioltezza i 7 metri di legname del natante, in modo comparabile al comune motore a benzina da 9,9 cavalli.

diversa invece è stata la scelta delle batterie.
le batterie sono importantissime.

rispetto al motore endotermico, nel motore elettrico il costo e il peso vengono spostati dall’uso alla disponibilità.

a parità di peso, ho visto che un banco di batterie come quelle che uso io ha una densità energetica 4-5 volte minore di un serbatoio di benzina.

ciò significa che nell’elettrico per avere una quantità di energia pari a quella contenuta nel carburante petrolifero ho bisogno di un “serbatoio” (gli accumulatori) che pesano 4-5 volte tanto.
oppure significa che, a parità di peso, ho a disposizione un quarto o un quinto dell’energia offerta dai carburanti petroliferi.
per fare un esempio pratico, per avere il  contenuto energetico pari a un serbatoio da 30 litri – il quale, pieno di benzina, pesa circa 30 chili – devo montare batterie per un peso di 120-150 chili.

inoltre, si sposta anche il costo.
in un sistema termico, la spesa è sul carburante e sulla manutenzione della complessità meccanica.
scrivevo prima: si paga l’uso.
un motore cilindri e pistoni *non costa* se sta spento, ma costa uno sproposito quando lavora, e più lavora più costa.

in un sistema elettrico invece la spesa non è sull’uso, ma sull’immagazzinamento dell’energia.
al contrario dei motori a scoppio, la spesa è indipendente dall’uso.
un motore ad accumulatori *non costa* se si usa molto o poco. spento o acceso, si paga la disponibilità d’energia, non l’energia.

quindi, per un fuoribordo convenzionale la massima attenzione deve essere sulla scelta del motore (che sia sicuro nel funzionamento, sobrio nei consumi, poco esigente nella complessa manutenzione, efficiente nel lavoro), mentre il serbatoio del carburante è tutto sommato secondario.
per un motore elettrico il “serbatoio” (cioè l’accumulatore) richiede la massima cura nella scelta.

il motore da 2 chilowatt funziona con una tensione di 24 volt con batterie da trazione della capacità di almeno 200 ampère ora (24v 200ah).
si possono usare più tipi di batteria, cioè quelle al silicio, quelle al litio e le diverse tipologie di batterie piombo-acido.
attenzione: devono essere accumulatori da trazione dei muletti industriali, che sono accumulatori da fondo e maratona, e non le batterie d’avviamento, che sono centometristi dallo scatto rapidissimo che si esaurisce in breve.
le batterie da trazione pesano un terzo in più rispetto a quelle d’avviamento.

mi sono rivolto a nicola palangio, l’imprenditore che ha creato e sviluppato la pegaso,  azienda di roma che è fra le più fornite nelle tecnologie di conservazione e stoccaggio dell’elettricità.
in particolare, palangio e la pegaso hanno sviluppato una divisione specializzata nelle batterie per usi marini.
per esempio, pegaso ha fornito gli accumulatori per un vaporino elettrico sperimentale a venezia.

ma quali batterie usare su una barca?
in un’intervista pubblicata da ottantadue (la rivista del cobat, il consorzio di ricupero e riciclo degli accumulatori), palangio spiega alcune caratteristiche che devono avere gli accumulatori per uso marino.
“stiamo assistendo a un cambiamento epocale nel mondo della mobilità”, osserva palangio nell’intervista. per esempio le batterie a ioni di litio “garantiscono una buona autonomia con facilità di ricarica con 220v normale / industriale 380v. a mio avvisto il mondo dell’accumulo di energia ha aperto la prima fase di trasformazione, la rapidità sarà in funzione della effettiva volontà di proteggere il nostro ambiente”.

comodissime per leggerezza, densità energetica, profondità di scarica (cioè èrogano molta energia anche quando sono quasi vuote) e per numero di cicli di ricarica che possono sopportare, sono le batterie al silicio e quelle al litio.
insomma quelle dei telefonini.

le batterie al litio però hanno alcuni problemi.
il primo problema – più importante – è il loro costo spropositato.
una batteria-sottiletta per un telefonino ha un costo accettabile, un accumulatore da trazione per un motore da 2 chilowatt è decisamente più impegnativo.
a titolo di confronto, un pacco batterie al litio per il mio motore può costare due volte il costo del motore.

poi c’è un problema ambientale. le batterie piombo-acido hanno un paio di secoli di esperienza, e si sa alla perfezione come riciclarle quando sono finite.
quelle al litio, no.

non a caso nelle scorse settimane il consorzio cobat ha stipulato con il cnr (consiglio nazionale delle ricerche) un accordo per individuare una tecnologia efficace, efficiente ed ecosostenibile per il riciclo e il trattamento delle batterie al litio.
gli accumulatori al litio, poco noti fino a pochi anni fa, si sono rapidamente diffusi in tutto il mondo. dal 2001 al 2013 il loro utilizzo è quasi decuplicato, al punto che oggi la quasi totalità delle batterie che alimentano i telefoni cellulari è di questo tipo e anche le auto elettriche o ibride di ultima generazione le utilizzano per la trazione elettrica.
non esiste però ancora una tecnologia affidabile per il riciclo di queste pile, il cui elemento base è altamente infiammabile e, in particolari condizioni, a contatto con l’acqua funziona da catalizzatore, creando una miscela esplosiva di idrogeno e ossigeno. cnr e cobat  collaboreranno per individuare soluzioni innovative e processi di lavorazione sicuri, che consentano il recupero completo dei materiali che compongono questo tipo di batterie.
“l’accordo con il cobat punta a realizzare un progetto di grande rilevanza tecnoscientifica che avrà ricadute positive per l’ambiente e per l’economia del settore – spiega il presidente del cnr, luigi nicolais. – il cnr metterà a disposizione il proprio patrimonio di conoscenze e competenze interdisciplinari per sviluppare e realizzare tecnologie avanzate ed ecosostenibili per gestire al meglio e in sicurezza il trattamento e il riciclo di questo delicato materiale”.

quindi, nicola palangio della pegaso mi ha indirizzato verso accumulatori al piombo.
le batterie hanno una particolarità.
se collegate fra loro, possono sommarsi per diventare un “superaccumulatore”; secondo il tipo di collegamento (se “in serie” o “in parallelo”) possono tenere costante la “riserva di energia” (gli ampère-ora) ma sommare la tensione cioè il voltaggio, oppure possono tenere costante il voltaggio e sommare la quantità di riserva d’energia.

il mio fuoribordo elettrico lavora con una tensione di 24 volt (24v) e ha bisogno di accumulatori per una capacità di almeno 200 ampere-ora (200ah).
servirebbe una batteria da trazione 24v 200ah.
ma è un accumulatore molto pesante. sopra il quintale.
una volta posato nella barca, un dispositivo del genere non si sposta più.

sono più agevoli, ma non troppo, le batterie da 12 volt. per raggiungere i 24 volt bisogna sommarne due, ma pesano fra i 60 e i 70 chili l’una.
anche in questo caso, dopo essere state montate sulla barca non possono essere spostate se non per interventi di manutenzione e altri casi rari.
nelle imbarcazioni cabinate e ben stazzate, due accumulatori di questo tipo possono essere collocati in gavoni.
un’altra particolarità delle batterie da 12 o 24 volt, così mi si dice, è il fatto che hanno una capacità di scarico più ridotta, cioè sotto il 50% della carica cominciano a faticare a erogare l’energia.

ancora più agevoli sono le batterie da 6 volt, quelle che ho scelto. per salire a 24v ne servono quattro.
hanno una maggiore capacità di “svuotamento” e pesano “appena” 34-36 chili l’una. cioè, seppure con fatica, il peso ragionevole di ogni accumulatore consente di spostarlo e adeguarlo secondo le diverse necessità di centraggio dei pesi e di bilanciamento della barca.
infatti i quattro accumulatori possono essere disposti nel modo migliore per avere il baricentro sempre ben collocato.
i dispositivi possono essere allineati in centro alla barca, sia in senso longitudinale (una fila che s’allunga fra prua e poppa) che trasversale (una fila che s’allunga da destra a sinistra); oppure possono essere raggruppati un un pacco di quattro; oppure possono essere distribuiti in modo separato per equilibrare a piacere i pesi.

io per esempio ho fatto un pacco compatto.

topaelettrica - il banco batterie 20140601-00083

nicola palangio ha consigliato accumulatori di tipo agm ermetici.
questo tipo di accumulatori possono stare in qualsiasi posizione (in piedi, distesi, rovesciati: non risentono della disposizione), non soffrono la temperatura, non subiscono l’acqua, hanno una capacità profonda di erogazione e scarica, non muoiono se vengono scaricati fino in fondo, reggono innumerevoli cicli di ricarica.

così ho dotato il natante di quattro accumulatori pegaso marine di tipologia agm, marca zenith, 6 volt e 250 ah.

gli svantaggi delle batterie quindi sono due.
il primo è il peso.
il secondo è il costo, che viene spostato dal combustibile (cioè dall’uso) al serbatoio (cioè alla disponibilità).
un terzo svantaggio (ma non sempre è uno svantaggio) è il tempo necessario a fare rifornimento. servono ore.

e i vantaggi?
il vantaggio degli accumulatori è l’estrema disponibilità di elettricità ovunque e la flessibilità di ricarica.
una fonte elettrica è ovunque. non solamente all’ormeggio nella marina del porto turistico.

la rete elettrica è disponibile in cantiere, a casa, nella rimessa dell’auto, in giardino.
è disponibile sulla veranda del ristorantino sul molo.
poi l’elettricità può essere prodotta là dove serve, per esempio con un piccolo generatore. oppure con i pannelli solari.

ma quanto dura una carica di batterie?
dipende.

il propulsore endotermico, per esempio a benzina, ha una costanza di erogazione e di consumo.
fino all’ultima goccia di benzina èroga (male e con inefficienza) la potenza che viene data dalla manetta.
è costante e, finito il carburante, stacca di colpo.

il motore elettrico e le batterie invece è costante finché ha carica sufficiente, e poi cominciano ad avere un andamento calante con l’esaurirsi della carica.
quando è agli ultimi, l’accumulatore non stacca di colpo ma diventa sempre più flebile.

inoltre le batterie si consumano più velocemente quanto più alta è la richiesta di energia.
quindi, l’autonomia non è calcolabile in ore di funzionamento, ma in apertura della manetta.

farò un esempio pratico dettato dalla mia esperienza.
ad accumulatori carichi, se faccio sibilare il motore al minimo, scivolando sull’acqua a 4-6 chilometri l’ora, l’autonomia è di 60-80-100 e più chilometri.
a velocità medie (attorno ai 10-12 chilometri l’ora) l’autonomia è sui 30-40 chilometri. con un uso normale, al termine di una navigazione sulla ventina di chilometri ho consumato un terzo della carica (e ne ho disponibili ancora i due terzi).
a batterie cariche, se do piena manetta l’autonomia stimata dal sistema di gestione del motore è non più di un paio di chilometri.

a chi si presta, e a chi no, questo tipo di propulsione?

a chi conviene il motore elettrico
si presta come motore primario a chi fa un uso intensivo professionale della barca (pesca, trasporto) per via dei costi di gestione bassissimi e della manutenzione zero e per il fatto che a sera l’unità rientra all’ormeggio per ricaricare.
si presta come motore primario a chi fa un uso sporadico della barca, pochi giorni l’anno, perché in questo caso il proprietario non deve impazzire. tiene le batterie in carica nella rimessa dell’auto, e quando parte da casa verso il mare con barca e carrello porta con sé le batterie già bell’e cariche.
si presta come motore primario per barche dislocanti, anche mediograndi, e per usi da weekend, con canne da pesca, tuffi o spiaggetta.
si presta come secondo motore (di riserva, d’emergenza o di servizio) per ogni tipo di barca, a motore o a vela, perché parte sempre al primo colpo e si stiva con facilità in un gavone.

a chi non conviene il motore elettrico
non si presta come primo motore per grandi barche plananti, motoscafi cabinati, ferri da stiro e gommoni oltre una certa dimensione.
non si presta per un uso della barca in periodi lunghi e concentrati come la settimana di crociera estiva, a meno che le soste notturne non siano nei porti turistici per la ricarica.

 (3 – continua. terzo articolo. cliccando qui vai al primo articolo, l’ecologia parlata e l’ecologia praticata. cliccando qui vai al secondo articolo, sui vantaggi dei motori elettrici nella nautica. cliccando qui vai al quarto articolo, sulle sperimentazioni e sui problemi normativi della nautica elettrica.)

  • Jacopo Giliberto |

    non so, gentile elena, se il suo open è uno scafo planante (e in questo caso il motore elettrico classico si presta poco) o dislocante (perfetto per un motore elettrico).
    tuttavia vi sono da qualche tempo modelli di motori elettrici di nuova concezione che sono progettati anche per gli scafi plananti. la tedesca torqeedo (cerchi su internet), che ha diversi modelli di motore elettrico delle diverse tipologie, ha lanciato di recente una versione per scafi plananti. sul sito della torqeedo troverà anche i rivenditori nelle diverse città italiane.

    le ricordo la caratteristica più evidente della motorizzazione elettrica: più costosa all’acquisto, più economica (assai più economica) nell’uso.
    quindi – raffrontati i prezzi – consideri le differenze di costo dopo l’acquisto.

  • elena |

    Interessante articolo! Vorrei sapere che motore elettrico ha montato e dove lo ha acquistato. Vorrei infatti montarne uno sulla mia open di 5 metri. Grazie!

  • mori alessandro |

    Grazie per le preziose informazioni.Penso che tra i vantaggi elencati si possa aggiungere l eta avanzata.

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