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Idrogeneratori per barche a vela

Idrogeneratori per barche a vela

(Nota: cliccate qui per vedere gli idrogeneratori commercializzati da Negozio Equo)

Se state pensando di cimentarvi in traversate oceaniche o comunque navigazioni a lungo raggio, un idrogeneratore può in molti casi essere sufficiente da solo a garantirvi l’autonomia energetica senza dover ricorrere ad altro.

L’idrogeneratore di per sé è un dispositivo abbastanza semplice: si tratta di un’elichetta immersa nell’acqua, trascinata dal movimento della barca, che girando trasmette la rotazione ad un alternatore, il quale a sua volta trasforma il movimento meccanico rotatorio in energia elettrica.

E’ lo stesso identico principio dell’alternatore del motore o del generatore eolico, di cui vi ho già parlato in passato.

Come avrete già intuito, la produzione di energia, cioè la potenza erogata dall’idrogeneratore, dipende certamente dalla potenza dell'alternatore, ma varia anche in funzione della velocità della barca, così come quella del generatore eolico è dipendente dalla velocità del vento.

Ma la densità dell’acqua è molto maggiore rispetto quella dell’aria, e quindi consente all’idrogeneratore di produrre potenze elettriche di tutto rispetto anche a velocità di navigazione basse: diciamo a partire dai 4 nodi.

E comunque la potenza erogata aumenta esponenzialmente all’aumentare della velocità.

Tanto per darvi un’idea, un idrogeneratore Watt&Sea con potenza massima di 300 Watt può generare 100 Watt a 6 nodi, 200 Watt a 8 nodi e 300 Watt (potenza massima) a 9 nodi di velocità.

Nei vari modelli in commercio solitamente si possono installare elichette con passo differente a seconda della velocità della barca, in modo tale da ottimizzare la produzione di energia. Potete vedere nel grafico qui di seguito come il tipo di elichetta modifichi il rendimento in funzione della velocità della barca:

Grafico potenza idrogeneratore Watt&Sea

Durante la traversata atlantica del novembre 2015 (ARC 2015) ho avuto modo di testare direttamente  l’idrogeneratore Watt&Sea da 300 Watt. Si tratta di uno dei  migliori in commercio, utilizzato dalla maggior parte delle barche partecipanti alle più famose regate oceaniche. Era un modello di potenza non particolarmente elevata (300 Watt), ma posso garantire che in quanto a produzione di energia ha letteralmente surclassato gli altri generatori elettrici che avevamo a bordo (360 Watt di pannelli solari e 400 Watt di generatore eolico). Pensate che in alcune giornate abbiamo registrato oltre 300 Ah erogati dal solo idrogeneratore nelle 24 ore. Un record!

La nostra barca (il Beneteau Oceanis 50 “Y2K”), super-attrezzata e quindi divoratrice di energia elettrica, con frigorifero, freezer, PC acceso per almeno 12 ore al giorno, Chartplotter, Pilota Automatico sempre in funzione 24 ore al giorno, radio SSB, ecc. ecc. consumava circa 300 Ah al giorno, quindi nei giorni in cui la nostra velocità era piuttosto elevata (oltre 7.5 nodi di media) il solo idrogeneratore si è dimostrato sufficiente a sopperire a tutti i nostri consumi energetici.

Vi assicuro che leggere sull’amperometro 10-15 Ampere di corrente per giornate intere dà una certa soddisfazione.

A torto si ritiene che gli idrogeneratori penalizzino eccessivamente le prestazioni della barca. Noi sinceramente non ce ne siamo nemmeno accorti. Il “drag” (resistenza all’avanzamento) dell’elichetta dovrebbe essere di una ventina di kg con circa 300 Watt di potenza prodotta: probabilmente viaggiando a 8-9 nodi non subirete più di un paio di decimi di nodo di riduzione della velocità, quindi una penalizzazione del tutto accettabile.

In definitiva, l’idrogeneratore è un “must” per tutte le navigazioni a vela di durata superiore ai 3-4 giorni. Unico difetto il costo elevato: per i modelli più performanti arriva a superare i 3000 euro.

Se avete intenzione di acquistarne uno e volete qualche consiglio, consultatemi pure telefonicamente al numero 3925078006.

Come potenziare la carica dell'alternatore del motore

Ricaricare le batterie con l'alternatore del motore

Ovvero: come ottimizzare l'alternatore per diminuire i tempi di carica delle batterie quando è acceso il motore.

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Clicca qui per acquistare il prodotto

Abbiamo già trattato in questo blog dei vari metodi per ottenere una ricarica delle batterie in maniera ecologica producendo energia elettrica da fonti rinnovabili (sole e vento).

Se queste modalità non fossero disponibili, oppure non fossero sufficienti, possiamo sempre ricorrere a metodi più “tradizionali”: il generatore diesel o l’alternatore del motore.

Non voglio parlare ora dell’utilizzo di un generatore diesel dedicato, in quanto ritengo che questo apparato sia effettivamente necessario solo su grosse imbarcazioni dove vi è la necessità di generare giornalmente grandi quantità di energia elettrica per alimentare le utenze di bordo: aria condizionata, cucine con fornelli elettrici o ad induzione, ecc.

In tutti gli altri casi può essere sufficiente azionare il motore entrobordo per qualche ora al giorno, affinché l’alternatore possa provvedere alla ricarica delle batterie dei servizi.

Non sempre, però, questa modalità si dimostra veloce ed efficace. Questo è dovuto al fatto che spesso gli alternatori installati dai cantieri non sono molto potenti e, per di più, sono dotati di regolatori di tensione di derivazione automobilistica e quindi non progettati con l’obiettivo di essere efficienti in fase di ricarica.

Questi dispositivi elettronici sono quindi spesso semplici e si limitano ad abbassare la tensione in uscita dall’alternatore ad un valore compatibile con la carica della batteria. Magari un po’ più basso per evitare possibili problemi.

Oltre a ciò, spesso gli impianti elettrici delle nostre barche sono dotati di ripartitori di carica che hanno il compito di “suddividere” la corrente prodotta dall’alternatore tra la batteria per l’avviamento del motore e quella dei servizi ma che, nei modelli meno sofisticati, hanno l’effetto collaterale di indurre un abbassamento di tensione ai poli delle batterie, non solo aumentando notevolmente i tempi di ricarica, ma impedendo anche una ricarica completa delle batterie, che in questo modo per ben che vada raggiungono l’80% della loro capacità di carica nominale.

Spesso si cerca di porre rimedio a questi problemi installando un cosiddetto “alternatore di potenza”, cioè un secondo alternatore, più potente di quello di serie, che viene dedicato esclusivamente alla carica delle batterie dei servizi.

A parte la spesa non indifferente legata all’acquisto di un nuovo alternatore, spesso questa soluzione presenta anche delle difficoltà di installazione in quanto bisogna trovare il posto adatto, fissare il nuovo alternatore con staffe adeguate alle forze torcenti che si svilupperanno durante l’uso (tutt’altro che trascurabili) e quindi serve qualcuno che sia in grado di fare un’installazione a regola d’arte per non incorrere in problemi successivi.

Personalmente credo che valga la pena in prima battuta cercare di far funzionare meglio (a volte MOLTO meglio) l’alternatore di cui è già dotato il nostro impianto.

Esistono dei dispositivi elettronici che si installano a valle dell’alternatore e del regolatore di tensione e che funzionano esattamente come se fossero dei sofisticati caricabatterie da banchina, solo che invece di attingere dalla colonnina a 220 Volt, utilizzano l’energia prodotta dall’alternatore.

Sembra facilissimo, no? In effetti per arrivare ad estrarre dall’alternatore tutti i Watt di cui è capace, questi congegni elettronici devono lavorare in modo assai “furbo”, comportandosi nei confronti dell’alternatore come se fossero delle batterie scariche, forzandolo in tal modo a produrre al massimo delle sue potenzialità. Tutta l’energia prodotta da questo verrà quindi riversata alle batterie con algoritmi sofisticati in modo da minimizzare i tempi di ricarica senza tuttavia danneggiarle. Proprio come avviene con i più recenti caricabatterie a 220 Volt.

L’installazione di un cosiddetto “Alternator To Battery Charger” può arrivare in certi casi a dimezzare i tempi di ricarica delle batterie, mantenendo il vecchio alternatore e risparmiando usura al motore entrobordo.

Oltre a ciò, l’installazione di questo dispositivo è davvero facile ed alla portata di tutti. E’ adatta a qualsiasi tipo di alternatore in quanto non sostituisce né bypassa il suo regolatore di tensione, ma viene installato a valle di questo.

Include già un ripartitore di carica “intelligente” che non produce cadute di tensione e quindi eventualmente si sostituirà a quello che avete già installato oppure, nel caso di barche che non ne sono ancora dotate, sarà l’occasione per apportare un netto miglioramento all’impianto elettrico, magari smantellando quell’incompreso commutatore “1-2-Both”, che pochi sanno effettivamente usare in modo corretto.

Come se questo non bastasse, aggiungerò che questo caricatore può essere ampliato con un numero a piacere di ripartitori di carica in cascata (splitter) senza cadute di tensione, in modo tale da poter facilmente essere impiegato in impianti dove sono presenti diversi banchi di batterie. Per esempio, quando oltre alle batterie dei servizi e a quella per l’avviamento del motore è presente anche una batteria dedicata al funzionamento dell’elica di prua, o ai winch elettrici, ecc.

Il tutto  ad un costo tutto sommato accettabile  e qualche decina di minuti di lavoro.

Come sempre, chi volesse approfondire o volesse consigli  può contattarmi via email oppure telefonando al 3925078006.

Per acquistare il prodotto, clicca qui: Potenziare la carica dell'alternatore del motore.

Come installare un pannello solare flessibile

Come installare i kit pannelli solari flessibili

In un post precedente abbiamo visto come scegliere un pannello solare flessibile e come abbinargli un regolatore di carica adatto ed efficiente.

Oggi vedremo come è semplice installare il kit fotovoltaico a bordo di una barca o su un camper.

I collegamenti elettrici

Mi sento spesso rivolgere la domanda “quanto è complessa l’installazione di un pannello solare? Sarò in grado di farlo da solo o avrò bisogno dell’aiuto di un elettricista?

A queste domande io rispondo sempre che la parte più complessa dell’installazione consiste nel realizzare il passaggio dei cavi dal pannello al regolatore, e da questo alle batterie.

Il resto è banale e richiede solo l’utilizzo di un cacciavite.

Prima di tutto dovete aver chiaro lo schema elettrico del collegamento.

Particolare dei connettori del pannello solare

Sul pannello si trovano due connettori: il polo positivo e quello negativo. A questi connettori vanno collegati cavi di sezione adeguata - vanno bene 4 mm quadrati per lunghezze fino a 10-15 metri - che vanno portati sottocoperta fino a raggiungere il regolatore di carica, che deve essere installato in una zona asciutta e non particolarmente calda della barca, quindi possibilmente non di fianco al motore. I nostri kit fotovoltaici includono già 4 metri di cavi solari da 4 mm2.

I cavi si collegano quindi ai rispettivi morsetti (+ e -) del regolatore per mezzo di un semplice cacciavite. Si collegano quindi altri due cavi ai morsetti di uscita del regolatore, che saranno portati direttamente ai poli della batteria dei servizi. La batteria per l’avvio del motore di norma non viene collegata ai pannelli solari, in quanto è sufficiente accendere ogni tanto il motore affinché l’alternatore la mantenga sempre carica.

Collegamento dei cavi al regolatore di carica

E’ consigliabile installare un fusibile di protezione sul cavo positivo che va dal regolatore alla batteria, posizionandolo il più possibile vicino al polo positivo della batteria stessa. Questo fusibile dovrà essere da 10 Ampere ogni 100 Watt di potenza del pannello collegato. Quindi se il pannello è da 150 Watt, andrà bene un fusibile da 15 o 20 Ampere.

Dove posizionare il pannello solare e come fissarlo

Dico subito che i pannelli flessibili, per la loro estrema leggerezza e maneggevolezza, si prestano molto bene ad essere utilizzati “volanti”, cioè non fissati permanentemente ad una struttura tipo rollbar o simili, ma posizionati all’occorrenza in un posto dove batte il sole e non ci sono ombre di altri oggetti.

Infatti, come ricorderete, il rendimento di un pannello fotovoltaico anche solo parzialmente ombreggiato cala notevolmente e quindi è importante garantire una perfetta insolazione per la maggior parte della giornata.

Se sentite la necessità di installare un pannello solare probabilmente trascorrete molto tempo ancorati in rada, ed è proprio qui che vi servirà che l’energia solare si trasformi in preziosa energia elettrica utile alla ricarica delle batterie.

Un pannello solare dotato di anelli in inox lungo il perimetro vi consentirà quindi di posizionare il pannello in qualsiasi posto in coperta e di fissarlo facilmente per mezzo di qualche cimetta. Non di rado io lo fisso esternamente alle draglie, mantenendolo orizzontale o piegato di qualche grado verso il sole. Nella foto successiva potete vedere come l'ho fissato al paterazzo sdoppiato, un pomeriggio in cui il sole stava tramontando a poppa. Così facendo ho potuto sfruttare un paio di ore di sole in più, che altrimenti avrei perso se il pannello fosse stato in posizione orizzontale.

Pannello solare montato sul paterazzo

In effetti  gli occhielli sono il metodo di fissaggio maggiormente richiesto per i pannelli flessibili.

Se preferite installare il pannello sopra il bimini, potete invece fare cucire delle pratiche cerniere ZIP sui due lati lunghi del pannello. L’altra metà delle ZIP verrà invece cucita dal vostro tappezziere direttamente sulla stoffa del bimini ed il pannello in questo modo potrà essere fissato in modo molto efficace, ma potrà comunque essere rimosso molto velocemente.

Se decidete per questa soluzione, è preferibile fare cucire la ZIP sul pannello direttamente dal produttore, perché spesso gli artigiani non abituati a cucire questo tipo di materiale possono danneggiare inavvertitamente le celle del pannello, che in questo caso non sarà coperto da garanzia.

Nella foto qui sotto potete vedere un particolare di una installazione su bimini per mezzo di una cerniera lampo (Zip). Questa foto, come alcune di quelle precedenti, sono state gentilmente concesse da uno dei tanti nostri clienti soddisfatti: Paolo Liberati.

Pannello solare fissato sul bimini con una zip

Una valida alternativa per l’installazione sul bimini è quella di utilizzare del velcro biadesivo, che sarà incollato sulla parte inferiore del pannello, e cucito invece sulla stoffa del bimini. Consiglio in questo caso il velcro biadesivo della 3M, che ha un collante molto resistente. Preferite il tipo più largo, che avendo una maggior superficie di contatto assicura una resistenza maggiore.

I pannelli possono infine essere forniti anche con un biadesivo strutturale sulla parte inferiore, che consente l’applicazione fissa su superfici rigide e lisce (tipicamente sulla tuga o comunque in coperta). In questo caso bisogna fare attenzione in fase di posa, in quanto una volta attaccato non si può più riposizionare, e la rimozione molto probabilmente danneggerà le celle.

Se avete intenzione di fissare i vostri pannelli solari flessibili permanentemente sulla coperta, considerate che i pannelli Solbian possono essere forniti con l'opzione "Surface Mount": i pannelli sono privi della Junction Box (la scatoletta nera da cui escono i cavi) e i cavi escono direttamente dalla parte inferiore del pannello, in modo che, una volta incollato alla superficie della barca o del camper, risulterà perfettamente liscio con un piacevole effetto estetico. Gli stessi pannelli Solbian possono essere ordinati con la superficie "antiskid", molto utile per evitare di farsi male scivolando sopra al pannello bagnato. Queste due opzioni sono gratuite per i pannelli Solbian della serie SP (celle monocristalline SunPower), mentre sono soggette ad un sovrapprezzo del 20% per i pannelli Solbian policristallini, cioè la serie Solbian SXp e la serie Solbian CP.

Nelle foto qui sotto due particolari di un pannello solare Solbian con i cavi posteriori e la superficie Antiscivolo.

Solbian Antiskid

Solbian Surface Mount

Siete pronti ora? Avete imparato tutto?

Allora potete iniziare a scegliere il vostro kit fotovoltaico

Come scegliere un pannello solare

Scegliere il pannello fotovoltaico adatto

Sia che debba essere installato su una barca a motore, oppure una barca a vela, camper o baita di montagna, un pannello solare deve essere scelto attentamente tra una vasta gamma di prodotti in commercio.

Riceviamo molto spesso richieste di informazioni da clienti che chiedono la differenza tra un pannello con celle policristalline e uno con celle monocristalline, e la maggior parte delle volte ci rendiamo conto che le idee sono abbastanza confuse.

Ma siccome uno dei punti di forza del Negozio Equo è proprio quello di offrire un ottimo servizio di assistenza e consulenza a 360 gradi, con questo articolo vorremmo tentare di fare un po' di chiarezza su alcuni concetti fondamentali da tener ben presenti quanto si sta scegliendo un pannello solare.

Il tipo di pannello solare

I pannelli solari ricadono fondamentalmente in due categorie principali:

Pannelli flessibili o rigidi?

  • Pannelli solari rigidi
    Sono i cosiddetti pannelli fotovoltaici tradizionali. Costituiti da una cornice di alluminio, con le celle fotovoltaiche protette da una lastra di vetro. Il vantaggio di questi pannelli è quello di essere molto robusti e quindi duraturi. Lo svantaggio (non da poco) è di pesare molto (circa 10 kg per un pannello da 100 Watt) e di non essere affatto maneggevoli.
    Sono adatti per installazioni su rollbar (barca a vela). Sono più economici rispetto ad un pannello solare flessibile, arrivando a costare anche la metà rispetto ad un ottimo pannello fotovoltaico flessibile.
    Il nostro negozio non tratta questo tipo di pannelli, in quanto riteniamo il pannello flessibile più adatto all'uso nautico o camperistico.
  • Pannelli solari flessibili
    Sono frutto di una tecnologia ormai matura, nata circa 5 o 6 anni fa proprio in Italia. Sono infatti di Torino le due aziende più note che producono questo tipo di pannelli a tecnologia flessibile, di cui Negozio Equo è distributore: la Solbian e la Gioco Solutions.
    I pannelli solari flessibili sono realizzati posando le celle fotovoltaiche sottilissime sopra ad un foglio di materiale plastico (tipo PVC) abbastanza sottile e flessibile. Questi pannelli possono essere piegati leggermente, ma non possono essere arrotolati o - peggio - piegati in due. Hanno l'indiscutibile vantaggio di pesare pochissimo (poco più di 1 kg per un pannello da 100 Watt, cioè solo il 10% rispetto all'equivalente pannello rigido) e di essere maneggevoli.
    Possono essere installati "volanti" attaccandoli a bimini, tendalini o quant'altro per mezzo di corde fissate a degli anelli che vengono applicati sui lati del pannello stesso, oppure in maniera fissa con un biadesivo strutturale, oppure possono essere attaccati al tendalino per mezzo di cerniere "zip" applicabili ai lati.
    Quando non vengono utilizzati possono essere riposti facilmente sotto al materasso della cabina, e sono talmente sottili che ci si può tranquillamente dormire sopra senza nessun problema.
    Su questi pannelli flessibili è ricaduta la scelta del Negozio Equo

Pannelli a celle monocristalline o policristalline?

I pannelli solari possono essere realizzati con celle di silicio monocristallino, oppure policristallino. Ma quali sono le differenze? Questa è una delle domande più frequenti che ci vengono poste.

Banalmente, si può affermare che, a parità di altri fattori, una cella monocristallina è più efficiente di una cella policristallina

Ma cosa si intende per efficienza, o rendimento, di una cella fotovoltaica? In parole povere il rendimento è la misura di quanta potenza viene erogata da una cella di una determinata superficie. Una cella più efficiente riesce a trasformare la stessa quantità di luce solare in una maggior quantità di energia elettrica.

Facciamo un esempio prendendo due pannelli di misure identiche: Il Gioco Solutions GSP-130 da 130 Watt e il Gioco Solutions GSC-150 da 150 Watt.
Come potete vedere leggendo le caratteristiche dei due pannelli, sono proprio grandi uguali, però uno ha una potenza di 130 Watt, mentre l'altro ha 150 Watt.

Questo dipende dal fatto che il GSP è un pannello policristallino, mentre il GSC è monocristallino.

Il prezzo maggiore del pannello solare monocristallino dipende proprio dal fato che le celle, essendo più efficienti, hanno un costo decisamente più alto.

Molte persone sono erroneamente convinte che tra un monocristallino e un policristallino ci siano anche differenze in termini di produzione di energia quando le celle sono ombreggiate. Questo non è vero. E se qualcuno vi dice che i pannelli mono o policristallini hanno una buona resa anche in condizioni di scarsa luminosità, cielo coperto o pannello parzialmente in ombra, non credetegli, perché sta solo tentando di convincervi a comprare.

I pannelli che funzionano abbastanza bene anche con cielo nuvoloso sono quelli con celle in silicio amorfo. Peccato che questo tipo di celle siano così poco performanti in presenza di sole pieno, che un pannello amorfo da 100 Watt deve essere molto, molto più grande di uno mono o policristallino di equivalente potenza. In sintesi, il pannello solare amorfo non va bene per le nostre esigenze, in quanto a bordo di una barca o di un camper gli spazi sono ridotti e quindi c'è bisogno di grandi potenze in piccoli spazi: BOCCIATO!

Ci sono differenze tra le varie marche di celle fotovoltaiche?

Certo che sì!

Quello che dicevo nel punto precedente è solo una affermazione molto generale, ma poi andando nello specifico si trovano ottime celle policristalline che hanno rendimenti molto simili a pessime celle monocristalline

Naturalmente la differenza la fa quasi sempre il prezzo.

Per fare un esempio, la Solbian ha a listino due serie di pannelli monocristallini (serie SP e serie SX). Pur essendo entrambi in silicio monocristallino, la serie SP è realizzata con celle SunPower che sono quelle attualmente più efficienti in commercio, mentre la serie SX è realizzata con altri tipi di celle, sempre monocristalline e di ottima qualità, ma leggermente meno efficienti (e quindi meno costose) delle SunPower.

La differenza si riflette nella differenza di prezzo tra i due pannelli: andando a vedere il Solbian SP-125 da 125 Watt si può notare che costa quasi uguale al Solbian SX-156 che ha ben 30 Watt in più. 

Dunque, l'equazione è sempre la stessa: maggiore il rendimento, maggiore sarà il costo.

Ma allora come faccio a scegliere il pannello adatto alle mie esigenze?

La domanda che dovete farvi prima di scegliere il tipo di pannello, dunque, è: "Di quanta potenza ho bisogno? Quanto spazio ho a disposizione?" Se riuscirete ad installare la potenza desiderata all'interno dello spazio disponibile utilizzando un pannello policristallino, allora buon per voi, perché risparmierete del denaro. Viceversa, dovrete spendere un po' di più per avere il massimo che la tecnologia attuale vi mette a disposizione.

Quale regolatore di tensione scegliere?

Anche la scelta del regolatore di tensione è molto importante, perché il regolatore scelto correttamente potrà in certi casi garantire una produzione di energia elettrica superiore del 30% rispetto ad un altro tipo, magari un po' più economico.

Ma questo argomento è trattato a parte e più approfonditamente in un altro articolo: leggi qui Come scegliere il regolatore di tensione per i pannelli solari.

Sul nostro sito troverete dei kit completi composti dal pannello solare e dal regolatore di carica più appropriato per quel tipo di pannello, oltre a cavi elettrici, connettori, e tutto ciò che vi servirà per l'installazione del pannello (escluse ovviamente le batterie)

Spero di essere riuscito a chiarirvi le idee. Se non fosse così, vi ricordo che potete sempre contattarmi via email per qualsiasi dubbio. Faccio questo lavoro con passione e quindi mi fa piacere rispondere ai vostri messaggi, anche se non comprate nulla. Smile

Come proseguire ora? Potete leggere come si installa un pannello solare in barca o sul camper.

Quando sarà arrivato il momento di scegliere il vostro kit fotovoltaico. Cominciate a scegliere cliccando qui.

Se preferite, potete anche scrivere le vostre domande qui sotto, tra i commenti

Vi aspetto!

Roberto

Che cos'è un Multiplexer NMEA ?

Lo standard NMEA 0183, uno standard di comunicazione definito dall'organizzazione NMEA, definisce un protocollo di comunicazione che permette di scambiare dati fra diversi strumenti.

Una bussola può, ad esempio, inviare la "prua nave" a un radar per permettere una visualizzazione a nord-up.
Un GPS è in grado di inviare informazioni di di navigazione e rotta a un pilota automatico per dirigere la barca verso un percorso programmato.

Talker e Listener

La comunicazione con il protocollo NMEA 0183 coinvolge almeno uno strumento che invia dati e un'altra che riceve i dati.
Per convenzione, uno strumento che invia dati si chiama un talker, mentre uno strumento che riceve i dati si chiama un listener.

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Con il protocollo NMEA 0183, l'informazione è passata in frasi che sono costituite da caratteri leggibili.
Il contenuto di una frase è ben definito dalla norma e inizia sempre con un '$' o un '!' carattere e finisce sempre con un codice speciale, chiamato LF (Line Feed).
Così, un listener sa sempre quando e inizia frase e finisce.
Lo standard NMEA specifica inoltre che un talker può inviare uno o più frasi ogni volta che desidera, ma preferibilmente non più di una volta al secondo.
Un'eccezione a questa regola sono bussole-giroscopio e le bussole fluxgate, che spesso trasmettono 10 frasi al secondo o più.

Lo standard NMEA 0183 specifica che un talker deve avere una capacità di gestire fino quattro listener.
Ciò significa che si dovrebbe essere in grado di collegare fino a quattro strumenti che ricevono i dati da un altro strumento, come mostrato nella figura sotto.

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Questo però è caratteristica molto facile da raggiungere, proprio come paragonare una persona che racconta una storia ad un pubblico di quattro persone. L'unico requisito per l'oratore è parlare abbastanza forte.

La situazione si complica quando più talker devono inviare i dati a un listener.
Un esempio tipico è quando un GPS e uno strumento del vento devono inviare i dati ad un autopilota.
Un altro esempio molto valido è in cui diversi talker, tutti gli strumenti di navigazione (gps, velocità, vento, profondità, ecc) devono parlare con un listener (il software di navigazione su un computer) vigura sotto. 

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Lo standard NMEA 0183 non è predisposto per questa situazione, senza attrezzature speciali, questo è impossibile.
Tecnicamente perchè le uscite degli talker saranno effettivamente in corto circuito tra loro e le frasi che vengono trasmesse saranno danneggiate ed incomprensibili, dal momento che ogni talker può iniziare a inviare il proprio dato in qualsiasi momento senza alcun controllo.
Per spiegarlo con un esempio, è come il risultato di quattro persone che raccontano una storia diversa da un ascoltatore allo stesso tempo con lo stesso tono e volume di voce, incomprensibile se non per qualche parola casuale fuori dal coro.

Il Multiplexer

Un multiplexer NMEA, chiamato anche combinatore, ci viene in aiuto e risolve il problema offrendo uno spazio intermedio nel quale depositare le frasi.
Ogni talker del sistema è collegato ad un proprio ingresso NMEA del multiplexer, come indicato nella figura sotto.

multiplexer

Il multiplexer legge le frasi complete da ogni talker connesso e li memorizza in un buffer.
C'è un buffer per ogni ingresso, sufficientemente grande da contenere diverse frasi.
Successivamente, il multiplexer controlla ogni buffer in modalità round-robin per la presenza di frasi.
Ogni volta, una frase è presa da un buffer e inviato all'uscita NMEA del multiplexer nel momento corretto.

La figura sopra, mostra un multiplexer in un'installazione tipica, dove i dati NMEA da quattro strumenti vengono combinati in un unico flusso. Questo flusso viene inviato al computer collegato tramite un'interfaccia USB, RS-232, Bluetooth oppure tramite WiFi per essere quindi utilizzato per la navigazione elettronica.
Inoltre è collegato un autopilota che riceve i dati NMEA da strumenti o computer o entrambi, a seconda della configurazione del multiplexer.


Un valido esempio di Multiplexer è lo ShipModul Multiplex2-Wi, che integra la possibilità di ricevere dati fino a 4 fonrti NMEA 0183 di cui una programmabile a ricevere il prodotocollo Seatalk di Raymarine, molto utilizzato a bordo delle imbarcazioni. Tutti i dati ricevuti sono disponibili attraverso la porta USB per un PC oppure tramite una rete WiFi integrata.

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Installare un isolatore galvanico contro la corrosione

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Cos’è la corrente galvanica ?

La corrente galvanica è una corrente che si sviluppa tra due poli ‘ferrosi’, collegati fra loro, immersi in un liquido elettrolita (liquido che conduce elettricità). Questo processo corrode il metallo meno ‘nobile’.

Nel caso della nautica, i due poli sono: una la nostra barca (elica, chiglia, passascafi, ecc), il secondo sono le barche vicino a noi in banchina ed i ‘ferri’ della banchina stessa; il liquido elettrolita invece è il mare, ottimo conduttore.
E il metallo meno nobile ?
Sono gli zinchi sacrificali (anodi), costruiti appositamente in un metallo per essere corroso per primo ovvero con una elettronegatività inferiore.

Ma come sono collegate fra loro le barche ?

Semplice, attraverso il cavo di massa, quello giallo e verde, della corrente 220 volt, che va dalla barca alla presa di corrente in banchina, quello che viene usato per caricare le batterie e per avere la corrente 220 volt in barca.
Il cavo di massa, importantissimo per la nostra sicurezza, è in comune a tutte le barche nostre vicine e a molti servizi del porto stesso.

Nel caso dell’esempio qui sopra, la nostra elica in alluminio ne subirebbe le conseguenze negative.

Un ottimo metodo per porre rimedio alla corrosione galvanica quando collegati alla banchina è quello di installare sul circuito a 220 Volts un isolatore galvanico, sono delle apparecchiature elettroniche che si inseriscono tra la massa della colonnina di terra e la nostra barca, interrompendo il flusso di energia che si crea.

schema-montaggio-isolatore-galvanico

Nel video qui sotto, realizzato dal Blog di Y2K, si può vedere in pratica l'installazione di un Isolatore Galvanico.

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Controllore batterie NASA Marine BM1 - Battery Monitor

Nasa Marine Battery Monitor

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Il Battery Monitor è uno strumento molto utile a bordo, che serve per tenere sempre sotto controllo lo stato di carica delle batterie e controllare i consumi istantanei di energia elettrica.

Un Battery Monitor, infatti, normalmente fornisce le seguenti informazioni

TENSIONE DELLE BATTERIE (VOLTS)

Questa è sicuramente un’informazione utile (anche se non particolarmente sofisticata) per capire se le batterie sono cariche oppure no. Diciamo comunque che fra tutte le informazioni fornite da questo strumento, questa è la meno preziosa, anche perché di solito un voltmetro è sempre già presente nella strumentazione di base della barca

CONSUMO ISTANTANEO / CORRENTE DI CARICA ISTANTANEA (AMPERE)

Questo dato invece è utilissimo. Indica quanta corrente, in Ampere, sta uscendodalla batteria durante il processo di scarica, oppure quanta ne sta entrandodurante la ricarica. In effetti il valore visualizzato è la somma di queste due componenti (correnti di scarica e carica). Supponiamo, ad esempio, di avere il frigorifero acceso (consumo 5 Ampere) e un pannello fotovoltaico o altra fonte di energia che sta generando 8 Ampere di corrente. In questo caso il monitor visualizzerà una corrente positiva (cioè di carica) di 3 Ampere (8 – 5). Se correttamente installato, il monitor terrà conto di qualsiasi utenza di bordo e di qualsiasi generatore di corrente collegato alle batterie (alternatore del motore, pannelli, eolico, caricabatterie da banchina, ecc. ecc.)

CONTATORE DELL’ENERGIA EROGATA (AH)

Anche questa è un’informazione preziosa. Si tratta di un contatore che indicaquanta energia (cioè Ampere*ora – Ah) ha erogato la batteria a partire dal momento in cui il contatore è stato azzerato. Facciamo un esempio: a batteria completamente carica il contatore viene azzerato manualmente e partiamo per una veleggiata. Dopo qualche ora la batteria avrà erogato energia per far funzionare le utenze di bordo. Questo contatore ci dirà esattamente quanta energia sarà stata consumata. Supponiamo 50 Ah. Se accendiamo il motore, l’alternatore fornirà energia alle batterie ricaricandole. Supponendo che dopo un’ora il nostro alternatore abbia fornito alle batterie 30 Ah di energia, il contatore mostrerà il valore di scarica di 20 Ah. E’ naturale che le batterie saranno cariche al 100% quando il nostro contatore segnerà di nuovo zero. Dunque questo dato è fondamentale per capire quanto scariche (o cariche) siano le batterie. Il livello di carica va ovviamente confrontato con la capacità nominale delle batterie installate.

 

STATO DI CARICA DELLE BATTERIE (STATE OF CHARGE O SOC)

Questo è solo un valore percentuale che ci dà un’idea intuitiva di quanto siano cariche le batterie. 

 

Come si installa il Battery Monitor

L’installazione è abbastanza semplice: la cosa più complicata caso mai è fare arrivare i 4 cavetti sottili dal punto in cui il monitor verrà installato, fino alla batteria.

Di questi quattro cavetti, due vanno collegati ai poli positivo e negativo della batteria (sono quelli che alimentano il Battery Monitor e gli consentono di visualizzare la tensione ai poli della batteria). Gli altri due devono invece essere collegati ai due terminali dello Shunt (fornito insieme al Battery Monitor) che deve essere a sua volta collegato al polo negativo della batteria. Lo shunt servirà al Battery Monitor per calcolare quanta corrente sta entrando/uscendo dalla batteria.

Qui sotto potete vedere lo schema di collegamento. 

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Installazione Battery Monitor

Regolatori di tensione MPPT

Come funziona un regolatore di carica MPPT?

I pannelli fotovoltaici producono energia elettrica a tensione (Volt) e corrente (Ampere) variabili in funzione dell’intensità di luce e della temperatura delle celle.

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Un regolatore di tensione di tipo tradizionale si limita ad abbassare la tensione del pannello fino a portarla ad un valore di circa 14.4 Volt, necessario a caricare le batterie senza rovinarle, ma lascia la corrente invariata, dissipando di fatto in calore una parte non trascurabile della potenza generata dal pannello.

Un regolatore MPPT, invece, abbassa la tensione ma contemporaneamente aumenta l’intensità di corrente che viene immessa in batteria, incrementandola anche fino al 20-30% rispetto al regolatore senza MPPT.

Esempio: supponiamo che il pannello stia erogando una potenza di 100W a 18 Volts. La corrente generata sarà pertanto di: 100 W / 18 V = 5.55 Ampere.

Un regolatore di carica tradizionale abbasserà la tensione a circa 14.4 volts ed invierà in batteria una corrente di 5.55 Ampere. La differenza verrà dissipata sotto forma di calore all’interno del regolatore: 5.55 * (18-14.4)  = 19.98 Watt sprecati in questo modo!

Un regolatore MPPT, invece, oltre ad abbassare la tensione a 14.4 Volts, provvederà ad innalzare la corrente fino a circa 6.9 Ampere (100 W / 14.4 V = 6.94 A). In questo modo invierà in batteria una corrente superiore del 26% rispetto al regolatore non MPPT.

Nel video qui sotto, realizzato dal Blog Della Vela, si può vedere in pratica il maggior rendimento di questo tipo di regolatori.

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