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Propulsione full-electric, ecco perché il momento è adesso!

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“Pensate alla Tesla, che è partita con modelli di auto che costavano centinaia di migliaia di euro e adesso ne ha lanciato uno da 30.000. Le barche a vela elettriche al 100% saranno presto realtà anche nel segmento medio-piccolo”. Abbiamo chiesto al ‘guru’ della propulsione elettrica nel mondo della vela, l’architetto navale Alessandro Vismara fondatore dell’omonimo studio (pionieristico il suo Vismara 50 Hybrid), di tracciare lo stato dell’arte di quella che è molto più di una tendenza.

Alessandro Vismara, architetto navale. Ha fondato lo studio Vismara dal quale sono usciti fin dagli anni ’80 prototipi e barche di assoluta avanguardia. Tra cui la prima barca “ibrida” dalle dimensioni contenute,
il V50 Hybrid Energheia.

L’attenzione al tema della sostenibilità e di riflesso alla propulsione a impatto zero è ai suoi massimi storici, dopo una fase di stallo (Vismara ci spiegherà poi perché) la ricerca ha subìto nuovi impulsi e anche la politica internazionale si è svegliata. Basti sapere che l’UE sta rivedendo la Direttiva 2013/53 sulle barche da diporto e tra le tematiche oggetto di verifica del Comitato c’è allo studio la possibilità di un’ulteriore riduzione dei livelli di emissione dei gas di scarico e l’introduzione di limiti alle emissioni evaporative.

IN PRINCIPIO FU L’IBRIDO
Davanti a chi voglia dire addio al tradizionale entrobordo diesel, a vantaggio dell’ambiente, della silenziosità in navigazione e della propria tranquillità (un sistema elettrico ha bisogno di molta meno manutenzione) si aprono varie strade. La prima, più antica e battuta, è quella della propulsione ibrida, che conta su un motore tradizionale accoppiato con uno elettrico. Nel mondo delle auto il primo modello lanciato sul mercato è stato la Toyota Prius nel 1997 (anche se il primo brevetto di sistema ibrido risale esattamente a cento anni prima, a opera di un giovane ingegnere austriaco destinato a fare carriera, Ferdinand Porsche), per le barche a vela bisognerà aspettare fino al 2009 quando il superyacht Ethereal, 58 metri di Royal Huisman, sfrutterà per primo questo tipo di tecnologia.

il Vismara V50 Hybrid in navigazione. Varato nel 2011, sfrutta una motorizzazione ibrida: è in grado di navigare a 9 nodi spinto dal 70 cv diesel mentre con l’elettrico da 5 kilowatt può viaggiare per circa 7 ore a 5 nodi.

A Vismara va invece riconosciuto il merito di aver introdotto l’ibrido su barche a vela dalle dimensioni ‘umane’ con il V50 Hybrid Energheia (16,30 m) nel 2011: “Allora la scelta, oltre che alla filosofia ‘eco’, fu dettata anche dal fatto che l’ormeggio alla boa in numerose aree marine protette (Asinara, Montecristo) potesse essere raggiunto esclusivamente con motorizzazioni elettriche”. Sfruttando un entrobordo Steyr diesel flangiato in linea d’asse con quello elettrico, “si poteva scegliere se essere spinti dal diesel tradizionale, o solo dall’elettrico”. Sofisticate batterie al litio e un sistema (all’epoca alquanto innovativo) di rigenerazione dell’energia, che sfruttava il trascinamento del motore elettrico durante la navigazione a motore e quello dell’elica durante la navigazione a vela, completavano il tutto. “Il V50 Hybrid è in grado di navigare a 9 nodi spinto dal 70 cv diesel mentre con l’elettrico da 5 kilowatt può viaggiare per circa 7 ore a 5 nodi: dopodiché va acceso il generatore per la ricarica”.

L’AVVENTO DEL DIESEL/ELETTRICO
Ma sostiene Vismara, questa tipologia di propulsione ibrida appartiene già al passato: “La seconda generazione di soluzioni ibride per le barche a vela è quella diesel-elettrica, che prevede il motore elettrico ‘puro’ ricaricato da un generatore diesel”. In questo caso, la tecnologia discende delle navi commerciali, dove viene utilizzata da decenni perché più efficiente se si desiderano velocità ridotte e costanti. Come funziona? Sulle navi e i traghetti non sono i motori diesel a far girare le eliche: il compito spetta a una serie di generatori a giri variabili dotati di motori più piccoli, che servono a produrre elettricità (quella di cui si ha bisogno in quel preciso momento, senza sprechi). L’energia elettrica viene trasmessa ai motori via cavo, senza l’obbligo di trasmissioni meccaniche (e quindi meno vibrazioni e rumori).


LO STATO DELL’ARTE: LA PROPULSIONE ELETTRICA ASSISTITA

Prosegue Vismara: “Proprio come nel mondo dell’informatica e del mobile, in cui ogni 2 o 3 anni la potenza dei sistemi viene raddoppiata, anche la propulsione elettrica ha subito una rivoluzione in tempi recentissimi. Attualmente, la tecnologia verso cui il mercato sta tendendo è quella ‘elettrica assistita’. Dimenticatevi dei ‘vecchi’ sistemi ibridi”. Cosa significa propulsione elettrica assistita? “Che il vero cuore del sistema di propulsione, e di tutto l’impianto elettrico della barca, sono le batterie al litio, oggi in grado di erogare un voltaggio che fino a pochi anni fa era del tutto impensabile: accoppiate con un motore elettrico di ultima generazione, in teoria, possono risolvere definitivamente il grande dilemma della propulsione elettrica, l’autonomia”.

MOTORI BRUSHLESS
Definiamo ‘motore di ultima generazione’: “Oggi i propulsori elettrici utilizzano quasi tutti motori brushless (‘senza spazzole’, ndr) a magneti permanenti”. A differenza dei motori a spazzole non hanno quindi bisogno di contatti elettrici striscianti sull’albero del rotore per funzionare, avviene tutto elettronicamente. Meno resistenza meccanica significa più efficienza oltre che diminuzione di manutenzione periodica. “Sono stati fatti passi da gigante anche per quanto concerne la perdita di carica nel trasferire l’energia dalle batterie al motore, nei migliori sistemi siamo intorno al 3%”.

Il motore brushless presenta un altro, grande vantaggio: è molto efficiente anche utilizzato ‘al rovescio’ per la creazione di energia. “Se non viene utilizzato per creare spinta, quando si naviga a vela può trasformarsi in un vero e proprio idrogeneratore. Negli ultimi anni carene più performanti, dislocamenti più leggeri e piani velici efficienti hanno fatto sì che le prestazioni medie delle barche a vela incrementassero. Al giorno d’oggi è facile superare i 10 nodi sfruttando esclusivamente il vento: maggiore è la velocità a cui si naviga, maggiore sarà l’energia che il motore è in grado di ‘fornire’ alle batterie. Lo stato dell’arte parla di un rapporto di 4:1. Con quattro ore di navigazione a vela è possibile immagazzinare l’energia necessaria per far funzionare il motore elettrico un’ora”.

Prendiamo ad esempio il nuovissimo Baltic 142 Canova, la barca di 43 metri che è il sogno di ogni crocierista, per il quale Vismara ha studiato il sistema di propulsione: “In teoria può attraversare l’Atlantico senza utilizzare una goccia di nafta. Calcolando una velocità di 10 nodi a vela, i consumi elettrici di bordo (illuminazione, elettrodomestici, autopilota…) sono inferiori all’energia accumulata dal motore in modalità ‘idrogeneratore’”. A 14 nodi di velocità, Canova produce 20 Kw perdendo per l’attrito solo mezzo nodo.

Il saildrive studiato da Oceanvolt conta
su un’elica a passo variabile che ottimizza
la generazione di energia quando si naviga a vela.

ELICA E BATTERIE
L’efficienza di ricarica di un motore elettrico, quando si va a vela, è intrinsecamente legata all’elica: dato che le pale gireranno in senso opposto rispetto a quando il motore è in fase di spinta in avanti, si otterrà molta più energia con un’elica a passo variabile, le cui pale possano essere ruotate attorno al proprio asse longitudinale per regolarle a seconda del flusso d’acqua che agisce su di esse.

Se con un elica a pale fisse l’efficienza è solo del 46%, con un modello a passo variabile, orientabile, si arriva anche all’85%. Per la cronaca, i primi a sviluppare un sistema di elica a passo variabile che incrementa la capacità rigeneratrice sono stati quelli di Oceanvolt”.

Torniamo al ‘cuore’, le batterie. Posizionato nella vano centrale di sentina, il pacco batterie ha anche il vantaggio di fungere da zavorra. “La tecnologia agli ioni di litio si è molto evoluta negli ultimi due anni. Ci sono produttori poco noti, come gli olandesi di MG Energy Systems o i tedeschi di Akasol, che realizzano batterie ultrapotenti (e, cosa da non sottovalutare, sempre più compatte e leggere) in grado di erogare fino a 700 Volt in uscita”. Più diffusi i modelli proposti dalla Mastervolt e tra i ‘player’ c’è anche un’azienda italiana, la Union Battery Service, che produce la gamma Zenith al litio. I prezzi non sono bassi, ma se si sta cercando la migliore efficienza sono assolutamente da valutare.

I GENERATORI A GIRI VARIABILI
Se da un lato le batterie si evolvono, i generatori vanno di pari passo e i modelli a giri variabili stanno prendendo il posto di quelli a giri fissi. Questo cosa significa? Maggiore silenziosità, poco scambio termico con il vano in cui sono collocati, dimensioni e peso minore: ma soprattutto sono in grado di fornire potenza modulabile e presentano emissioni e consumi più bassi poiché generano solo l’energia richiesta.

Capite quindi che con un propulsore elettrico, un pacco batterie adeguato e un generatore all’avanguardia (sono tanti i produttori che commercializzano modelli a giri variabili, come Mase, Fischer Panda e Whisper Power) in teoria il problema dell’autonomia è risolto. Inoltre, nel bilancio energetico generale possono trovare posto con un peso significativo le energie rinnovabili prodotte a bordo, con pannelli solari, idrogeneratori e generatori eolici che si integrano nel sistema.

IL PREZZO
L’unico ostacolo alla diffusione dei sistemi di propulsione elettrica su larga scala è, per ora, il loro prezzo. Se su imbarcazioni di grandi dimensioni, nel computo dei costi totali, la motorizzazione elettrica assistita ha un peso specifico minore, per le barche più piccole incide non poco, arrivando anche a un quarto del prezzo dello scafo. Un investimento di cui, sul breve termine, è difficile rifarsi. Ma il dado è tratto, Vismara è ottimista, gli indizi non mancano: ci sono produttori, come Torqeedo con il suo sistema Deepblue, che vendono già dei “package” di batterie, motore e generatore per chi voglia passare all’elettrico su barche di oltre 60 piedi. Propongono dei pacchetti anche Whisper Power e Bell Marine. Presto questi sistemi verranno sviluppati per scafi dalle dimensioni più contenute.

Eugenio Ruocco

TROVATE L’ARTICOLO COMPLETO (CON RASSEGNE PRODOTTO E SCHEMI)
SUL GIORNALE DELLA VELA DI MAGGIO, IN EDICOLA E IN DIGITALE

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