Barca elettrica con fotovoltaico

In questa pagina realizzeremo una barca elettrica con ricarica solare. Il progetto è ambizioso perché noi ci poniamo anche l'obiettivo di realizzarla non a costi eccessivi ma paragonabili al costo di un'auto utilitaria a benzina. Innanzitutto acquistiamo lo scafo in vetroresina nel vasto mercato dell'usato. Dopo circa un mese di ricerca troviamo in vendita un semicabinato cantieri Acquaviva di 5 metri, è in buone condizioni nonostante l'età circa trent'anni. Il proprietario precedente aveva montato un motore a 2 tempi di 40 CV molto inquinante che si è tenuto.

La barca elettrica con ricarica fotovoltaica è una alternativa anch'essa ecologica alla barca a vela per chi non si può permettere questo tipo di imbarcazione.

Perchè abbiamo scelto la motorizzazione elettrica

Non consuma i derivati del petrolio, per fortuna dati tutti i problemi d'inquinamento che crea dalla sua estrazione, raffinazione e combustione
Non emette i rumori distribuiti dai motori fuoribordo sott'acqua, che creano notevoli disagi alla fauna ittica (es. spiaggiamento cetacei)
Possiamo tramite pannelli fotovoltaici ricaricare le batterie con risparmi notevoli negli anni
Possiamo usare batterie al LiFePo4 garantite 10 anni costo iniziale elevato ma in 10 anni quante taniche di benzina avremmo consumato? e a quali costi?
Peso del motore elettrico: è più leggero
Manutenzione del motore elettrico molto meno onerosa

Dopo l'acquisto dello scafo ci siamo messi alla ricerca del motore elettrico che potesse spostare una barca di 5 metri di peso solo scafo 350 kg ma con l'aggiunta di attrezzature, equipaggio, motore e batterie peserà alcune centinaia di chili in più

La scelta è caduta su una azienda Italiana: la Mitek di Ravenna che produce una serie di motori elettrici fuoribordo da 1500W a 13000W ed entrobordo da 10 KW a 170 KW. La produzione è a livello artigianale e proprio per questo molto accurata, dopo uno scambio di email con la gentilissima Silvia Peduto manager delle vendite abbiamo scelto il kit motore + accessori che faceva più al caso nostro. Appena pronta la merce ci siamo recati a Ravenna con il nostro motorhome e dopo una breve visita alla fabbrica e una accurata spiegazione su come andava montato il motore, caricata la merce siamo andati a visitare la città.

Nelle foto poste a fianco vediamo il motore più gli accessori, si tratta del modello 9.9 hp a gambo lungo di 5,2 kW con un assorbimento nominale di 110A a 48V, è un motore Brushless cioè senza spazzole e quindi con minori attriti. Oltre al motore si possono vedere il comando MT S1 per regolare la velocità avanti e indietro, i cavi necessari per i comandi remoti, gli accessori per il fissaggio del motore alla barca.

Ora prima di cominciare dobbiamo controllare lo spessore dello specchio di poppa della nostra barca che deve essere compreso tra 45 e 50 mm. Nel nostro caso lo supera per la presenza di una tavola di legno che provvediamo a rimuovere. Con la sola vetroresina lo spessore si riduce a 45 mm. Nel lato interno installiamo la piastra proteggi poppa, agganciamo il motore allo specchio di poppa e serriamo i morsetti del motore alla piastra. Sulla piastra va montata una staffa e un perno, questa operazione va verificata se necessaria secondo l'imbarcazione. Nel nostro caso non lo facciamo perchè basta collegare il bullone posto alla fine del cavo che parte dal timone alla staffa posta sul motore. Serriamo il dado con il controdado lasciando il perno lento libero di muoversi per consentire i movimenti girando il timone o alzando il motore in posizione di riposo fuori dall'acqua.

Proviamo a ruotare il timone a destra e a sinistra e il motore segue senza sforzo. Ora dobbiamo verificare quanto sporge il motore sotto la chiglia della barca. sul libretto di istruzioni del montaggio del motore fornito a corredo si fa notare tramite un disegno che la sporgenza posta in figura deve essere posizionata a una profondità che va da 0 a 25 mm. Questo per evitare che l'elica sia troppo alta o troppo bassa rispetto allo scafo causando una perdita di spinta del motore o nell'altro caso eccessivo attrito nell'acqua.

Ora montiamo il comando MT S1 sul lato destro della barca. All'atto della prenotazione di questo accessorio va specificato se va montato sul lato destro o lato sinistro perché i comandi sono nei due casi invertiti. Colleghiamo i cavi al motore facendoli passare in zone nascoste dello scafo.

Infine va collegata la sicurezza che arresta immediatamente il motore fissandola nella plancia di comando nella barca in una posizione facilmente accessibile. La chiave fatta a forchetta blocca il pulsante in posizione ON, se viene rimossa strappandola via il pulsante tramite una molla si posiziona in OFF arrestando il motore. La chiave ha una cordicella da agganciare al pilota, se questo cade in acqua tramite la cordicella stacca la chiave e il motore si arresta impedendo che la barca continui ad andare senza pilota.

Ii cavi elettrici che partono dal motore sono tre: il più grosso è quello che andrà collegato alle batterie (ancora non presenti sulla barca) poi ci sono altri due cavi più sottili, uno tramite la prolunga a corredo lo abbiamo collegato al comando MT S1 e l'altro alla chiavetta di sicurezza. Non è possibile sbagliare: gli spinotti sono diversi per ogni tipo di collegamento. Ecco fatto, la prima fase dell'assemblaggio della barca elettrica è terminata, è stato più facile di quanto pensassimo è bastata mezza giornata di lavoro.

Il tetto fotovoltaico

Sulla barca la superficie per installare i pannelli fotovoltaici è sempre poca, è inutile addentrarci in complicati calcoli per stabilire quanti panelli occorrono per soddisfare la fame di chilowatt del nostro motore, quindi il nostro consiglio è di metterne il più possibile su tutte le superfici utilizzabili. La tecnologia ci fornisce accanto ai tradizionali rigidi muniti di vetro anche quelli flessibili decisamente più adatti all'uso marino, in quanto possono venire incollati e calpestati oltre ad essere molto più leggeri. Per contro sono più costosi.

L'idea è di fabbricare un tetto che fornisca anche ombra ai passeggeri al posto del tendalino utilizzato normalmente. Ci mettiamo alla ricerca sul web e dopo alcuni giorni troviamo un'occasione: si tratta di pannelli flessibili marca Solbian da 130W 24V 6A ognuno usati, da una ditta di Roma la Magistri che fa riciclaggio di materiali industriali e cantieri navali presi ad un prezzo otto volte minore del nuovo. Ne compriamo 3 perchè è il numero massimo che possiamo mettere sul tetto da costruire di sana pianta con profilati in alluminio.

La progettazione e costruzione del tetto è senz'altro l'operazione più complessa di tutto il progetto: devo realizzare un telaio rettangolare che accolga i tre pannelli messi uno accanto all'altro e sostenuto in alto da due o più pali in alluminio. Ma non basta: il nostro progetto prevede anche la possibilità di abbassare il tetto per trasportare la barca più agevolmente negli spostamenti sul carrello.

Una volta realizzato il telaio ci monto i tre pannelli e li collego fra loro in serie per raggiungere un voltaggio superiore ai 48V il voltaggio di funzionamento del motore. Come regolatore di carica utililizzo l'ottimo prodotto della Victron Energy MPPT 100/20 con entrata fino 100V - 20A è dotato di App da installare sul cellulare in cui è possibile impostare molti parametri e controllare lo stato della carica.

Le batterie

Le batterie sono la parte più importante insieme al motore. Devono sopportare gli alti amperaggi richiesti da questo motore 110A e avere una carica di kwh sufficiente a darci una certa autonomia.

Ci riforniamo da Litio Store che ci fornisce ottime batterie con una garanzia di 8 anni!

La scelta cade su queste batterie a 12V 100Ah e complete di bluetooth che hanno la comodissima possibilità di monitorare tramite la loro app lo stato di carica di ogni singola batteria. Questa funzione è utilissima per sapere lo stato reale della carica di ogni singola batteria in navigazione. Naturalmente ne occorrono 4 collegate in serie per arrivare ai 48V e una autonomia di 5120 kwh necessari a spingere il motore per un'ora alla massima velocità.

Anche il motore Mitek ha la sua app che è utilissima da consultare in navigazione e con essa è possibile sapere in tempo reale: i kw assorbiti, il voltaggio del pacco batterie, la velocità della barca, i giri del motore, il consumo al chilometro, la temperatura del motore e altri parametri.

App Motore

La Mitek ci fornisce di un'applicazione che si collega al bluetooth del motore, il bluetooth è una scheda aggiuntiva che va richiesta all'atto di acquisto del motore.

I motori sprovvisti possono indicare ugualmente lo stato di carica delle batterie tramite il display posto sul motore ma non è possibile sapere tutti gli altri parametri.

Appena installata l'app gratuita da Play Store entro nelle impostazioni e seleziono la lingua: Italiano; il colore dello schermo chiaro o scuro; l'orientamento dello schermo: automatico, verticale o orizzontale; tipo di batteria: agm/Pb, Li-Ion o LifePo4 questultime sono quelle montate sulla barca, e il voltaggio 48 V; la capacità batteria nel nostro caso 100 Ah; le unità di misura: temperatura, la velocità.

Nel quadro principale è possibile tenere contemporenamente sotto controllo la potenza assorbita istantanea, il voltaggio delle batterie, la velocità dell'imbarcazione, la stima del consumo di kWh per la distanza, la temperatura del motore e la percentuale di carica delle batterie. Quest'ultimo valore molto importante da tenere costantemente d'occhio per evitare di trovarsi a secco di energia elettrica per tornare in porto è calcolato in base ai parametri della batteria che abbiamo impostato nell'app. Per questo motivo ritengo importante tenere costantemente sotto controllo l'app di Litio Store che è specifica della batteria.

App batterie

L'app fornita da Litio Store scaricabile gratuitamente si collega al bluetooth presente in ogni batteria, anche in questo caso si deve acquistare la batteria munita di bleutooth.

Appena aperta l'app alla prima schermata c'è l'elenco delle matricole delle batterie con cui l'app si è collegata, nel nostro caso sono 4. Toccando sul primo codice si apre la schermata della batteria in cui vediamo l'icona della batteria con la percentuale di carica, al lato abbiamo l'amperaggio istantaneo che può essere negativo se la batteria è in fase di scarica fornendo energia al motore o positivo nel caso ci siamo fermati e i pannelli fotovoltaici stanno caricando la batteria.

Con quest'app possimo monitorare ogni singola batteria ma non possiamo monitorare le 4 batterie collegate in serie insieme che invece possiamo fare con l'app Mitek.

Nella parte bassa viene riportato il voltaggio, l'energia fornita e i cicli di vita della batteria.

App impianto fotovoltaico

L'app del regolatore di carica Victron Energy MPPT 100/20 è molto interessante perchè ci consente di monitorare quanta energia il sole fornisce alle batterie, la tensione fornita dai pannelli al regolatore di carica e la tensione fornita alle batterie oltre all'amperaggio.

Il regolatore di carica ha due fasi principali: Carica e Mantenimento. La prima si attiva quando le batterie non sono completamente cariche e nelle impostazioni va indicato il tipo di batteria (ognuna ha una soglia di carica diversa, nel nostro caso LiFePo4) e il voltaggio fornito alle batterie quando sono cariche 52,5V corrente di mantenimento.