Il fotovoltaico, questo sconosciuto!

Ormai il fotovoltaico è sempre più presente sulle nostre barche, quando si tratta di effettuare un acquisto però si è incerti sulla potenza, nella tecnologia da scegliere e su come realizzare l’impianto.

Che siate un velista o un motorista, durante la rada o il bagno, vi sarà capitato sicuramente di svegliarvi con un cigalino che vi ricordava di mettere in moto per ricaricare le batterie, se non avevate un sistema di gestione della carica, invece, vi sarà capitato di scaricare troppo le batterie con una consequenziale diminuzione della vita delle stesse e in alcuni casi un problema ben più grosso se non avete un batteria dedicata solo al motore: “come metto in moto adesso?”

Se anche si è stati sempre accorti nella gestione della carica, di certo non è piacevole stare alla fonda con un motore in funzione per disparate ore per poter ricaricare le batterie.

Questo articolo vuole essere una guida pratica alla scelta di un modo ecologico e soprattutto efficiente per ricaricare le batterie che è appunto il Fotovoltaico.

Iniziamo con il parlare di quali sono i primi quesiti che ci si trova ad affrontare: quale tecnologia scelgo?

In questo articolo si sorvolerà su quelle che sono gli adattamenti che fanno alcuni diportisti che installano sulle proprie imbarcazioni pannelli realizzati per uso civile che una volta a bordo si degradano velocemente e hanno efficienze bassissime.

Lo stato dell’arte, offre oggi per la nautica pannelli fotovoltaici flessibili e calpestabili ad altissima efficienza che possono essere installati in vario modo e che si adattano a tutte le esigenze: zip, strappo, tenax, occhielli, biadesivo strutturale ecc. ecc.; rimanderemo l’analisi di questi metodi di fissaggio a un successivo articolo.

In merito alla tecnologia da scegliere il primo dilemma che si ha è: Monocristallino o Policristallino?

Purtroppo, se si chiede ai realizzatori di pannelli, si avranno risposte discordanti e questo è legato al fatto che ciascuno spinge (per motivi di natura prettamente commerciale) su un prodotto o sull’altro.

La differenza sostanziale sta nella tecnica di produzione della cella che ne decreta il rendimento: le celle policristalline sono infatti prodotte con gli scarti delle celle monocristalline ed hanno perciò rendimenti più bassi.

Attualmente per le efficienze, per un buon pannello di realizzazione Italiana o Europea, arriviamo ad efficienze del 22,5% per le celle monocristalline e del 16% circa per quelle policristalline: ciò vuol dire che a parità di esposizione una cella policristallina per la sua natura e progettazione è tenuta a produrre almeno il 6% circa di energia in meno.

L’efficienza rappresenta uno degli aspetti fondamentali nella scelta del pannello, non fatevi attrarre dalla potenza…

Infatti un modulo fotovoltaico trasforma in energia elettrica, l’energia solare che si irradia sulla superficie dello stesso: il parametro di scelta deve essere quindi l’efficienza ma anche la compattezza.

Ad esempio, un pannello con efficienza del 20% da 100watt e con una superficie di un metro quadro, produce la stessa energia di un pannello con efficienza del 10% con una potenza di 200watt e due metri quadrati di superficie.

Inoltre le potenze dichiarate dalle case costruttrici sono potenze di picco difficilmente raggiungibili alle nostre latitudini: la produzione media di un pannello di buona qualità si attesta infatti al 60% della sua potenza.

A peggiorare il rendimento del pannello si addizionano però ulteriori aspetti come ad esempio l’orientamento che nella nautica non può essere quello ottimale visto che molto spesso una barca alla fonda nell’arco di una giornata varierà ripetutamente la propria direzione.

Nasce da quest’ultima riflessione un ulteriore problema: come oriento il mio pannello? In che zona devo montarlo?

In realtà da tutti gli studi effettuati, si è potuto constatare come al variare dell’orientamento e dell’esposizione, in primis un pannello monocristallino è sempre più efficiente di un policristallino e che inoltre la posizione orizzontale è da preferire a tutte le altre posizioni; inutile stare dietro al Sole e spostare sempre il pannello…nell’arco della giornata infatti la posizione orizzontale è quella che vince sulle altre in termini di energia prodotta.

La cosa alla quale va prestata la massima attenzione sono invece le zone d’ombra: sembra strano ma anche una singola cella in ombra può modificare in maniera importante il rendimento del singolo pannello; bisogna pensare ad un pannello fotovoltaico come una serie di lampadine: cosa succede se una delle lampadine (cella in ombra) smette di funzionare?

Esistono comunque pannelli realizzati su brevetto italiano, (Giocosolution ad esempio), che sono progettati nella logica di garantire il più possibile il funzionamento del pannello anche con alcune celle in ombra o guaste; anche in questo caso l’operatività del pannello si riduce comunque notevolmente arrivando anche al 50% del funzionamento ottimale, ma è sicuramente un valore aggiunto…

Altro quesito che sicuramente vi sarete posti è: “oltre al pannello di cosa ho bisogno?”

Il cuore del sistema oltre ad un buon pannello, è sicuramente il Regolatore di Carica di cui si è detto e scritto ogni cosa; al regolatore è affidato il compito di trasformare la corrente a voltaggio non costante del pannello, in corrente con voltaggio corretto per la carica del proprio pacco batteria.

In commercio esistono essenzialmente due tipologie di Regolatori: PWM e MPPT.

Ormai tutti i rivenditori decantano esclusivamente gli MPPT poiché si tratta di regolatori che riescano a caricare il pacco batteria a qualsiasi voltaggio del modulo fotovoltaico; di contro questi regolatori sono molto costosi e incidono negativamente sul costo iniziale del sistema.

Quello che bisogna sapere però è che un regolatore MPPT è realmente utile solo quando il voltaggio nominale del pannello è molto diverso da quello del pacco batterie; ad esempio pannello a 16V e Batterie a 12-24V oppure pannello a 8V e batterie a 12-24V.

Per moduli con voltaggi nominali molto vicini a quello del pacco batterie, invece, funzionano in maniera egregia anche i PWM (parliamo di percentuali di perdita della carica del 5% circa rispetto agli MPPT) a fronte di un costo iniziale del 50% in meno rispetto a un regolatore MPPT di medesima potenza.

In entrambi i casi il regolatore effettuerà una ricarica completa così come avviene con un normale caricabatterie.

Possiamo quindi riassumere che per il regolatore di carica bisognerà tener conto dei seguenti aspetti:

• Il Numero di celle del pannello devono essere gestite dal regolatore.
• Il voltaggio a circuito aperto del pannello deve essere congruo.
• Deve essere dotato di sistema di gestione per il surriscaldamento del pannello.
• Deve essere dotato di sistema di gestione per il sovravoltaggio del pannello.
• La potenza massima gestita deve essere almeno del 20% superiore a quella del pannello.
• Deve avere un programma di ricarica specifico per la batteria in possesso (batterie a vaso aperto, AGM o al Litio hanno programmi di ricarica differenti).
• Deve avere la sonda della temperatura per consentire la compensazione della ricarica rispetto alla temperatura ambientale.
• Deve essere dotato di sistema di protezione dai corto circuiti.

Infine la domanda che sicuramente vi starete ponendo: “Ma quanta potenza mi Serve?”

Di seguito riportiamo orientativamente, una tabella riassuntiva che vi consentirà di orientarvi alla scelta migliore e vi garantirà la piena autonomia sempre che il vostro pacco batterie completamente carico vi consenta di trascorrere un’intera notte in rada.

Di norma, visto i grossi benefici dell’uso dei pannelli in barca, consiglio sempre di dotarsi almeno di un pannello da 75-95 watt poiché il costo del regolatore di carica in questo caso, sarebbe praticamente lo stesso.

L’istallazione di un singolo pannello fotovoltaico è un’operazione molto semplice e può essere effettuata da chiunque ha un minimo di manualità e praticità nell’impiantistica di bordo; la parte più complessa è il cablaggio poiché il cavo positivo e negativo provenienti dal pannello, devono essere portati il più vicino possibile alle batterie nei pressi delle quali va installato il regolatore di carica.

Rimangono poi da collegare le batterie al regolare con altri due cavi, uno negativo e l’altro positivo, il consiglio è quello di non eccedere mai il metro di lunghezza per questo tipo di connessione e se nel dubbio della sezione del cavo da utilizzare vale la regola: “più doppio è meglio è…”

Per la sezione del cavo, comunque, potete chiedere direttamente al rivenditore che solitamente è in grado di vendervi sia il cavo che i connettori necessari a collegare pannello e regolatore; solitamente si preferisce non fare alcuna interruzione dei cavi elettrici e di usare un cavo rosso per il positivo e uno nero per il negativo (come dal tronde è richiesto dalla normativa).

Consiglio inoltre di utilizzare, almeno per la parte esterna, cavi resistenti ai raggi UV e alle intemperie, utilizzate lo stesso cavo anche in barca se gli stessi non passeranno per l’intero percorso all’interno di canaline o tubi corrugati.

Alcuni regolatori hanno anche un’ulteriore uscita indicata come Load (carico), sono uscite programmabili per alimentare piccole utenze come lampadine crepuscolari: naturalmente durante la notte o anche di giorno se l’utenza assorbe più di quanto produce il pannello la corrente sarà prelevata direttamente dalle batterie a cui il regolatore è collegato; tale opzione è solitamente trascurata per l’utilizzo nautico.

L’ultimo consiglio che vi lascio è: se siete stati attratti dal prezzo accattivante dei pannelli del cinese sotto casa lasciate perdere, vi portereste a casa un prodotto di pessima qualità che nella migliore delle ipotesi sarà un peso morto che vi portate dietro, nella peggiore rappresenterà un pericolo per voi e la vostra barca per conseguenziali pericoli di corto circuiti e incendi.