Gli ultimi decenni hanno visto un progressivo miglioramento dell’efficienza dei pannelli solari fotovoltaici per barca. Rispetto ai pannelli solari domestici, quelli per i tetti delle case, la percentuale di energia catturata è aumentata. Per chi naviga in Mediterraneo dove il sole non manca, uno dei lavori in barca più gettonati è l’installazione di un pannello solare fotovoltaico. Al giorno d’oggi i pannelli solari sono flessibili, possono essere installati su superfici curve. Ma possono anche essere finiti in maniera da essere calpestabili e non scivolosi.
Tuttavia quanto installiamo un pannello solare fotovoltaioco in posizione fissa, solo saltuariamente lo sfruttiamo al massimo. Infatti la massima efficienza si ottiene quando il pannello solare è orientato perpendicolarmente ai raggi solari. La perdita di efficienza al variare dell’angolo di incidenza è notevolissima. Basti pensare che l’angolo di incidenza dei raggi solari sulla terra ne determina le stagioni dell’anno. Così, anche per il nostro pannello solare fotovoltaico, il potenziale nominale può essere ridotto moltissimo.
Un modo per ovviare a questo problema è quello di installare un pannello solare orientabile fotovoltaioco. Con quattro piccole cimette di controllo ed uno snodo flessibile potremo sempre rivolgerlo al sole. Questo richiede un po’ di dimestichezza coi lavori manuali. Non per questo non può essere affrontato, la parte elettrica è molto semplice. Dunque è più l’ideazione del supporto che richiede il maggior pensiero, specie se vogliamo che sia leggero e resistente. Venendo dal mondo delle regate non riesco a prescindere da soluzioni leggere.
Installare un pannello solare per barca orientabile
Per realizzare una installazione leggera, dobbiamo partire da un pannello solare fotovoltaioco ultra leggero, come quelli flessibili. Sono spessi pochi millimetri e pesano nulla, solitamente sono pensati per essere incollati su superfici piane. Volendoli usare senza un biadesivo su una superficie adeguata, dobbiamo costruire un supporto. Il supporto deve essere a sua volta leggero ma molto, molto resistente. Infatti la superficie del pannello solare è già significativa ed in burrasca si rischia di rompere tutto. Peggio ancora se siamo in burrasca e con mare frangente che può colpire il pannello solare.
Il peso di un pannello solare fotovoltaico flessibile
Come detto il pannelli solari flessibili sono molto leggeri perché i cristallini sono incollati su un sottile strato di plastica. Sono poi ricoperti da un’altro strato di plastica trasparente, come un sandwich. Lo strato trasparente può essere liscio o anti-sdrucciolo. Nelle installazioni su supporto ovviamente non serve la finitura anti-sdrucciolo.
Pannello solare fotovoltaico monocristallini
I pannelli solari più efficienti sono i pannelli fotovoltaici monocristallini. Ogni “cella” del nostro pannello è una unità unica, intera. Questo alza l’efficienza complessiva di questi pannelli fotovoltaici ad oltre il 20%, che è molto per i pannelli solari. Il vantaggio di questa efficienza si paga però ad alto prezzo. Inoltre, la causa principale di perdita di potenza di un pannello solare sono le micro fratture di queste celle. Questo diventa un problema per un pannello orientabile che verrà soggetto a trattamento vigoroso da vento e mare.
Pannello solare fotovoltaico policristallino
Questi pannelli fotovoltaici sono costruiti con tante piccole celle collegate fra loro per creare le celle più grandi. Questi pannelli sono meno efficienti e non arrivano al 20% ma hanno altri pregi. Infatti la loro capacità non è influenzata tanto quanto per i monocristallini dalle zone d’ombra sul pannello solare. Inoltre, essendo le celle moltissime e molto piccole il problema delle crepe e della perdita di efficienza è remoto. Questo tipo di pannelli fotovoltaici è sicuramente più adatto alla realizzazione di pannelli solari orientabili per barche a vela.
Pannello solare: realizzare un sostegno
Per realizzare un sostegno adeguatamente solido per il nostro pannello solare dobbiamo considerare tre componenti.
- Il supporto
- Lo snodo
- La cornice
Pannello solare: Il supporto
Se non dovete realizzare un sostegno eccessivamente alto o con tubi particolarmente lunghi consiglio l’inox. Un piccolo tre-piedi in inox può essere realizzato da qualsiasi fabbro a basso costo. Lo possiamo realizzare su misura e usando dei tubi vuoti da 8mm circa. Sono sufficientemente robusti per l’applicazione, la formazione piramidale è molto resistente. Alluminio e carbonio sono una alternativa, ma se facessi qualche statistica di quanti sostegni in alluminio o carbonio ho visto rompersi, l’inox rimane favorito.
Pannello solare: Lo snodo
Per poter orientare il pannello solare fotovoltaico al sole occorre che vi sia uno snodo flessibile ma molto resistente. Nulla è meglio di uno snodo Boge per alberi da windsurf. Ne esistono di due diametri, è sufficiente lo snodo più piccolo con bullone filettato dell’otto. Questi nodi sono “pressoché” indistruttibili, ma a lungo andare, anche per colpa dell’esposizione ai raggi UV di riflesso, vanno sostituiti.
Quando realizzate la vostra installazione vi consiglio di ordinarne subito un paio di ricambio e non ci penserete più. La sostituzione degli snodi era uno di quei lavori in barca ricorrenti gestendo più barche. Sono meno flessibili dello snodo di un estensione barre Spinlock, ma anche molto meno costosi. Purtroppo pur essendo compatibili, sconsiglio di usare gli snodi da windsurf per le estensioni delle barre – troppo rigidi.
Pannello solare: La cornice
Questa è la componente più complicata dell’installazione di un pannello solare fotovoltaioco orientabile. Potete realizzare una cornice con delle listelle di alluminio ma il peso sarà notevole. Una marca tedesca vendeva pannelli montati su una lastra interamente in alluminio, pesava una fucilata. Ho visto varie cornici di vario tipo nel tempo spesso troppo pesanti o che si rompevano in burrasca. Realizzarne una leggera e resistenze è possibile. Dovete evitare di partire da un pannello solare leggerissimo e poi realizzare una cornice da molti chili inutili.
La soluzione più elegante è quella di realizzare una cornice in sandwich di carbonio. Se non sapete lavorare il carbonio, non avete una macchina per il sotto vuoto potete partire da un semi-lavorato. Fatevi realizzare una lastra di di dimensioni adeguate carbonio-schiuma-carbonio. Siccome dovrete lavorare ulteriormente il carbonio per fare la cornice, fatevi dare un finito ruvido su cui sia stato applicato del peel-ply. Questo è un tessuto che si strappa e scolla a fine lavorazione che lascia una superficie perfetta per lavori successivi.
La struttura della cornice per il pannello solare può essere realizzata con quattro listelle larghe circa 5 centimetri, con una croce centrale. Preparate tutti i pezzi e puntateli sul tavolo di lavoro con del mastice. Lavorate su una superficie plastica per evitare di incollare la cornice al fondo. Stiamo parlando di fai da te di base, quindi questa fase è a bassa tecnologia. Ritagliate delle striscette 5 x 15cm circa di matt di carbonio. Lavorando prima da un lato poi dall’altro resinate il matt. Quando tutto è secco carteggerete e otterrete un risultato finale più che discreto.
Montare il pannello solare sulla cornice
Per montare il pannello solare fotovoltaioco sulla cornice sarà sufficiente poggiarlo, forare ed imbullonare. Purtroppo però acciaio e carbonio non vanno d’accordo. Bulloni e dadi pur inox faranno delle sgradevoli colate di ruggine. Quindi ancor meglio usare dei grossi rivetti in alluminio che invece non soffrono dello stesso problema.
Cornice e snodo
Il punto centrale della cornice sarà stato sufficientemente rinforzato evitare rotture. Visto che partivamo da due liste di sandwich, vi consiglio di rendere il sandwich monolitico a centro croce. Potete anche usare un pezzetto di un legno molto duro. Il bullone passante deve essere accessibile per poterlo svitare e sostituire lo snodo in futuro. Quindi, nonostante la tentazione di farlo, non potete affogarne la testa nella struttura costruita.
Il pannello solare fotovoltaico flessibile vi consentirà di infilare una chiave inglese e tenere il bullone mentre stringete il bullone. Come per tutti i lavori in barca un minimo di manualità vi guiderà anche in questi dettagli. L’importante è sempre pensare al passaggio successivo e non trovarvi in un vicolo cieco, per esempio senza poter stringere il bullone .
Pannello solare: I cavi elettrici
Per massima eleganza potete far realizzare dei fori su una delle gambe del supporto. Qui infilerete i cavi di uscita dal pannello per portarli in barca. Ci sono varie considerazioni da fare, i cavi è meglio se sono installati dal produttore sul retro del pannello. Solitamente questa è una opzione per tutte le installazioni in coperta. Quando costruite la cornice tenete la scatoletta di derivazione in conto per non trovarvi con un punto debole dovendo tagliare per lasciar spazio all’uscita cavi. Il rettangolino nero da cui escono i cavetti positivo e negativo deve essere installato in fabbrica, e sarà stagno.
I cavi che usavo per i Mini 650, dovendo percorrere una distanza minima fra pannello solare e regolatore, non erano molto spessi. Se usate i cosiddetti cavi avionici stagnati risolverete tutta una serie di problemi. Questi cavi hanno una guaina in teflon molto resistente e sottile. Un cavetto da 1 mm quadro è sufficiente per portare i pochi ampere di un pannello solare fotovoltaico. La guaina in teflon ne aumenta il diametro di pochissimo. Questo permetterà di avere piccoli buchi sul treppiede che non ne risentirà in robustezza.
Per il passaggio di cavi così sottili all’interno dello scafo vi sconsiglio un passacavi. La cosa più semplice è forare con una punta da 1,5mm e realizzare due buchi. Uno per ciascun cavo, una goccia di Sikaflex lo renderanno impermeabile e per niente invasivo. Per rendere il pannello staccabile, dobbiamo dotarci di uno spinotto stagno per i cavi da pannello solare e la loro prolunga. Ne esistono vari in commercio.
Pannello solare: Il regolatore
I cavi così installati dovranno arrivare fino al regolatore, installato in prossimità delle batterie ma visibile. Minimizzate la distanza percorsa dal cavo altrimenti dovrete aumentarne il diametro per evitare cadute di tensione. L’indicazione data sopra è adatta ad un Mini 650, per una barca dove i cavi corrono per molti metri serve un diametro superiore. Dal regolatore sarà sufficiente collegare i cavi di uscita alle batterie. Ci sono lavori in barca ben più complicati!
Per poter alimentare due batterie diverse senza metterle in parallelo avrete bisogno di un regolatore che supporti due uscite. Ovvero che funga anche da ripartitore di carica, le opzioni sono molte, potete decidere di caricare sempre la batteria servizi o principale. Qui va anche a preferenza personale, io ero abituato a usare le batterie in parallelo su Mini 650. Anche la carica non era ripartita e andava su entrambe le batterie tenute così in parallelo. Altri preferivano ci fosse la ripartizione abituati ad usare le batterie separatamente.
Su una barca con motore, nella maggior parte dei casi si alimenta solo la batteria servizi. La batteria motore ha solitamente già il suo meccanismo di ripartizione della carica da alternatore. Una volta carica non servirà alimentarla da pannello solare. Detto questo se lasciate la barca senza cavo in banchina potete mettere tutte le batterie in parallelo. In questo modo il pannello fotovoltaioco terrà carico sia il banco servizi che la batteria motore.
L’orientamento del pannello solare
Per orientare il pannello fate partire una cimetta di 3-4 millimetri da ciascun angolo della cornice. Portatele a centro pozzetto a poppa (o dove più risulta adatto per la vostra barca). Ciascuna sarà fatta passare in un piccolo strozzatore da deriva. Usando le quattro cimette potrete orientare il pannello verso i raggi del sole, in navigazione e all’ormeggio. A barca ferma orientatelo al meglio perché prenda la massima esposizione allo Zenith di mezzogiorno verso sud. Se occorre ormeggiate la barca al contrario, specie se non vi collegate in banchina.
Conclusioni
Nel suo complesso tra i lavori in barca questo è uno che certamente richiede manualità e programmazione. Dovete saper usare la resina, sapervi procurare materiali come il matt in carbonio. Dovete saper prendere le misure e far realizzare un sostegno adeguato. Ma con un minimo di testa il lavoro davvero non è complicato, vi servirà solo una buona zona di lavoro. Per esempio per la plastica su cui appoggiarvi per resinare, utilizzavo le buste A3 per le laminatrici.
Gli altri attrezzi che vi servono fanno parte del repertorio di base di ogni barca. Roto-orbitale, chiavi inglesi, pinze, rivettatrice, saldatrice, trapano e così via. Con una goccia di Sikaflex non dovrete fare grandi buchi allo scafo e preoccuparvi di vie d’acqua. Con cavi avionici ricoperti in teflon, sarete più tranquilli che nei vari movimenti del pannello la guaina non si logori.
