E’ ormai un dato di fatto che le barche moderne siano equipaggiate con un numero sempre crescente di apparecchiature elettriche ed elettroniche, molte delle quali richiedono una notevole energia per poter funzionare (winch elettrici, eliche di prua e di poppa, winch di tonneggio, desalinizzatori, chartplotter, ecc.).
Gran parte delle utenze elettriche di una imbarcazione viene alimentata in corrente continua da uno o più pacchi batterie e non c’è quindi da stupirsi se i cantieri si stanno orientando verso sistemi in corrente continua a tensioni superiori ai tradizionali 12 Volt.
Attraverso il servizio di consulenza che svolgiamo su nuove barche in costruzione, stiamo assistendo alla tendenza da parte del mercato ad aumentare il voltaggio delle batterie dei servizi. Su barche medio piccole “storicamente” il 12 V la faceva da padrone, mentre su barche più grandi e complesse il 24V era lo standard di riferimento. Visto l’aumento delle utenze e dell’energia richiesta per il loro funzionamento, si sta facendo strada il 48V e il 72V.
Lo stesso dicasi per importanti interventi di refitting, dove spesso la scelta naturale è di aumentare la tensione del sistema in corrente continua da 12 V a 24 V o da 24 V a 48 V.
Andiamo ad analizzare il perché di questa tendenza ad alzare la tensione del sistema in corrente continua nelle imbarcazioni moderne.
Ma prima torniamo per un attimo a scuola
Senza volere fare un trattato di elettrotecnica, va compreso che (in corrente continua) l’intensita’ di corrente che circola in un circuito elettrico (causa principale delle perdite in linea dovute al calore) è inversamente proporzionale alla tensione secondo la formula:
I = P/V (intensita’ di corrente corrisponde al rapporto tra Potenza e Tensione)
Quindi a parita’ di potenza assorbita da un utilizzatore, la corrente che circolerà sara’ inversamente proporzionale alla tensione di alimentazione. Tradotto quindi, piu’ è alta la tensione, minore sara’ l’intensita’ di corrente che circolera’ nel circuito.
Dalla teoria alla pratica
L’intensità di corrente che fluisce in un circuito elettrico è il dato con cui si determina la sezione dei conduttori e di conseguenza il loro diametro esterno e cosa più importante , il loro peso.
In linea teorica, sempre a parità di potenza, raddoppiando la tensione, si dimezza la sezione dei conduttori con un enorme risparmio in termini di peso, volume e costo.
Secondo aspetto che incide nel dimensionamento di una conduttura elettrica (quindi nella scelta della sezione dei cavi) è la caduta di tensione; nel momento in cui una corrente elettrica fluisce attraverso un conduttore, si ha una caduta di tensione dovuta alla resistenza interna del conduttore stesso, che si traduce nel fatto, che ai capi dell’utilizzatore che voglio alimentare, non si avrà la stessa tensione che si ha ai capi della batteria ma una tensione minore, che nel caso fosse eccessivamente bassa comprometterebbe il funzionamento dell’utenza stessa. Generalmente il valore di caduta di tensione ammissibile tra i morsetti della batteria ed il nostro utilizzatore è nell’ordine del 5% della tensione di alimentazione e pertanto, visto che la tensione di alimentazione è molto bassa (12 V), nelle imbarcazioni è il vincolo che maggiormente influenza la sezione del conduttore (specialmente sugli utilizzatori che assorbono maggiore potenza).
Facciamo ora un semplice esempio per confrontare i tre sistemi a 12, 24 e 48 V.
Immaginiamo di dovere alimentare un salpancora con potenza assorbita pari a 1.200 W posto a 10 m di distanza dal pacco batterie, con una caduta di tensione ammissibile pari al 5%:
Se conteggiamo tutte le utenze di una barca di 15 metri, mediamente complessa, se passiamo da un impianto con tensione di 12 V a 24 V si arriva facilmente a risparmiare dai 300 ai 500 kg.
Si aggiunga infine che conseguentemente, anche tutte le apparecchiature installate (motori dei winch, eliche di prua, alternatori, ecc.) a parità di potenza avranno pesi e volumi ridotti, o che, come nel caso delle eliche di prua/poppa, si puo’ evitare di installare un pacco batterie dedicato in prossimita’ dell’elica (con conseguente risparmio di peso, spazio e complessita’).
Quali sono le controindicazioni di un impianto funzionante a tensioni superiori ai 12 V (24 o 48).
Su una barca di nuova costruzione, verrebbe da dire nessuna, ma nella realtà qualche piccolo inconveniente potrebbe emergere.
Il motore entrobordo (ed eventuale generatore) funzionerà comunque a 12 V, sarà munito in ogni caso di una sua propria batteria e i due impianti rimarranno separati con il limite di non poter usare le batterie servizi per l’avvio in emergenza del motore nel caso la batteria del motore avesse dei problemi. In realta’ esistono comunque soluzioni (non troppo complesse) per ovviare a questo problema, quindi e’ un limite facilmente superabile.
Il motore dovrà necessariamente avere due alternatori; uno per la ricarica delle batterie motore ed uno supplementare (generalmente un alternatore di potenza) che andrà a caricare le batterie servizi. Almeno di non usare un DC-DC converter per ricaricare la batteria motore.
Nel caso, per qualche motivo, l’imbarcazione abbia dei componenti funzionanti a 12 V, sarà necessario installare un DC/DC converter (che e’ una apparecchiatura elettronica che riesce ad alzare od abbassare il livello di tensione in un sistema in corrente continua) per abbassare la tensione da 24 a 12 V, il che introdurrà complessità all’impianto e delle perdite di energia, però ripagate da altri vantaggi.
L’elettronica moderna (Plotter, AIS, Radar, VHF ecc…) può essere alimentata sia a 12 che a 24 V, quindi il problema connesso alla strumentazione di bordo risulta generalmente minore. Sarebbe altresì opportuno avere un pacco batterie dedicato alle comunicazioni e apparecchiature necessarie alla navigazione, installato in alto, così chè in caso di ingresso d’acqua che può allagare il pacco batterie servizi, le utenze critiche alla navigazione rimangono alimentate.
Ultimo aspetto negativo è che apparecchiature funzionanti a 48 V (lampade, pompe, ventilatori, frigoriferi, ecc.), al momento non sono di facile ed immediata reperibilità nei negozi di nautica (diverso è il discorso per gli acquisti online), ma lo saranno sempre di più in futuro.
Riassumendo: un impianto a tensione superiore ai classici 12 V o 24 V, tipo 48 V garantisce molteplici vantaggi, primo tra i quali una drastica riduzione del peso e del volume dei conduttori, che in barche che cercano la performance è un aspetto fondamentale.
Parallelamente il volume occupato dai cavi sarà minore ed anche i costi di realizzazione dell’impianto ne beneficeranno anche a fronte del fatto che, come visto, gli aspetti negativi sono pochi e facilmente superabili.
(Testo di Michele Agosta, Team Yacht Pro Hub)
Michele Agosta
da sempre appassionato di mare e vela, dopo più di quindici anni di progettazione di impianti elettrici, decide di cambiare vita e dedicarsi alla vita in mare. Ha vissuto e lavorato per 15 anni su barche di ogni tipo e dimensione, navigando per più’ di 100.000 miglia tra mediterraneo, oceano atlantico, caraibi, mar baltico e mare del nord.
In Yacht Pro Hub da 3 anni, si occupa del comando di imbarcazioni a vela, delivery, formazione e project management.
