L’ibrido visto da vicino

L’ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica.

Negli ultimi anni si sente molto parlare di sistemi Ibridi anche per la nautica ma cosa sono veramente?

Questo articolo nasce dalla simpatica affermazione fatta da un visitatore del Salone Nautico di Genova nel 2016 quando sentii mentre visitavamo un sistema ibrido istallato su un gozzo Sorrentino escamare “perché pubblicizzate questa barca come ibrida se ha un motore elettrico e uno diesel?”

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica
Sistema ibrido Orca by Gbtec

Scherzi a parte l’ibrido, soprattutto grazie allo sforzo di diverse aziende, è sempre più una realtà, ma l’informazione in merito ai benefici e alla fattibilità dello stesso sono molto scarne.

In generale in un sistema ibrido sono utilizzate due o più fonti energetiche diverse per compiere un lavoro; per le nostre barche il lavoro da compiere è appunto la propulsione.

A questo punto  dobbiamo distinguere tra Ibrido in Serie e Ibrido in Parallelo.

Nell’Ibrido in Serie, in realtà, vi è una semplice conversione di energia, il motore diesel produce energia elettrica che va a caricare un pacco batterie o giunge direttamente al motore elettrico che è l’unico organismo dedicato alla propulsione, in questa modalità è possibile navigare anche con solo motore elettrico purché sia presente un pacco batteria adeguato.

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica

Tale sistema è utilizzato sulle moderne navi da crociera, sottomarini, navi nucleari e naturalmente diporto nel caso in cui le autonomie che deve avere l’imbarcazione sono elevate e non raggiungibili con un sistema semplicemente elettrico.

Spesso si è portati a pensare che non si tratti di un sistema ibrido vantaggioso per il diporto, mentre sono indubbio i vantaggi per la Marina mercantile.

In realtà il sistema diventa conveniente in particolare modo per le imbarcazioni a vela che riescono a fare uscite ordinarie con la sola carica delle batterie fatta in banchina, a mezzo di pannelli fotovoltaici o mentre si naviga a vela essendo la maggior parte di questi sistemi reversibili: quando si naviga a vela il motore elettrico funge da idrogeneratore!

A questo punto, come precedentemente accennato, l’uso di un motore endotermico per la sola generazione di energia elettrica (generatore diesel o benzina) serve a supplire la mancanza di energia elettrica in caso di traversate a motore lunghe o necessità di maggior energia bordo.

Studi condotti su tale applicazione hanno dimostrato che in media i consumi di carburante sono ridotti, ma se tale riduzione è ininfluente per una barca a vela che già di norma consuma poco, diventa interessante il risparmio di manutenzione che si realizza negli anni.

Un motore endotermico utilizzato come generatore, infatti, compie un lavoro molto più “semplice” rispetto ad uno di pari cilindrata e potenza utilizzato come propulsore: non effettua alcun tipo di accelerazione, non ha bisogno di ulteriori parti meccaniche come invertitore e riduttore.

Tutto ciò si trasforma in un costo di manutenzione ordinaria e straordinaria molto più basso.

Per chi possiede a bordo motore e generatori con cilindrate  e potenze di motori endotermici molto simili, conosce bene ciò di cui stiamo parlando.

Tale ibrido è fattibile sia su imbarcazioni in fase di costruzione che su imbarcazioni già esistenti purché si ragioni sulla nuova distribuzione dei pesi.

Nell’ibrido in parallelo invece entrambi i sistemi lavorano sulla stessa linea di trasmissione, nella maggior parte dei casi una linea d’asse; con questo sistema si può navigare solo con il motore elettrico, solo con quello endotermico o con entrambi i sistemi.

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica

Il motore elettrico può fungere quindi da propulsore-generatore e ricaricare le batterie del sistema propulsivo durante la navigazione con motore endotermico; può fungere inoltre anche da booster del motore principale incrementando la potenza totale erogata dall’elica.

Questa concezione si rifà molto alla tecnologia utilizzata a bordo delle autovetture ibride dove al motore elettrico viene affidata la propulsione dell’automobile in città o a bassa velocità, a quello diesel è invece affidata la propulsione a velocità superiori ai 40km/h; durante il regime con motore endotermico o in fase di frenata il motore elettrico funge da generatore.

Questa tipologia di sistema sta avendo maggiori attenzione nel mondo della nautica sia per scafi dislocanti che plananti; in quelli dislocanti il motore elettrico riesce a portare l’imbarcazioni a velocità di crociera mentre il motore endotermico è usato solo per l’estensione delle autonomie, per gli scafi plananti invece l’elettrico è utilizzato per la navigazione in dislocamento e quello endotermico per i reggimi di planata.

I vantaggi di questo sistema sono:

  • Risparmio di Carburante e manutenzione dal 10% al 60% (dipendono molto dalla tipologia di utilizzo e di carena).
  • Navigazione in Aree Marine Protette.
  • Mantenimento delle autonomie e prestazioni principali dell’imbarcazione.
  • Navigazione in silenzio e senza gas di scarico per il regime elettrico.
  • Presenza di un motore ausiliario.
  • Pesca in pieno silenzio e a qualsiasi velocità si desideri.
  • Sostituzione dei trolling valve.

Per la realizzazione di questo sistema al momento ci sono due diverse scuole di pensiero.

La prima scuola di pensiero filo europea ha progettato sistemi molto complessi e pesanti che si interpongono tra motore principale e invertitore/riduttore: il vantaggio maggiore è che essendo dotati di una frizione elettromagnetica capace di svincolare la connessione del motore elettrico dall’albero motore, possono essere utilizzati anche per produrre energie quando l’imbarcazione è ferma con l’ausilio del motore endotermico; possono inoltre essere installati con qualsiasi tipologia di propulsore (asse elica, V-Drive, Sail-Drive, Entro-fuoribordo, Idrogetto, IPS ecc. ecc.)

Di contro sono sistemi molto costosi anche per tutta la meccanica necessaria a farli funzionare e ai pacchi batteria perforati di cui hanno bisogno; avendo molta meccanica sono più facilmente soggetti a rotture, poco efficienti perché disperdono dal 10% al 30% della loro potenza a causa l’efficienza della trasmissione e del propulsore, la meccanica è soggetta a stress significativi dovuti al fatto di dover lavorare a contatto diretto con l’albero motore.

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica

La seconda scuola di pensiero è quella filo Americana che ha progettato sistemi molto semplici che basano la trasmissione del moto su trasmissioni a cinghia connesse direttamente all’asse elica: si tratta di sistemi soggetti a ridottissime manutenzioni, robusti perché privi quasi totalmente di meccanica, leggeri, efficienti perché possono trasmettere direttamente alla linea d’asse tutta la potenza, economici perché privi di frizioni o meccanica complessa e installabili con qualsiasi tipo di batteria.

Di contro non consentono la generazione di energia con barca alla fonda e per il momento non sono installabili con trasmissioni complesse come Entro-Fuoribordo, Idrogetto e IPS.

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica

Come ultimo aspetto va introdotto poi l’Ibrido Misto che consiste nell’integrare i concetti dell’Ibrido in Serie e dell’Ibrido i Parallelo.

Una moderna imbarcazione ha infatti la possibilità di ricaricare le batterie del sistema elettrico anche in banchina, con pannelli fotovoltaici, pala eolica, idrogeneratore ecc. ecc.

Nell’ibrido misto i motori sono accoppiati in un ibrido in parallelo per quanto riguarda la propulsione, mentre le fonti energetiche esterne come ad esempio un pannello fotovoltaico, sono configurate per ricaricare le batterie propulsive e quindi con il concetto dell’ibrido in serie.

L'ibrido visto da vicino: sistemi ibridi per il mondo della nautica

Di seguito è riportato l’esempio d’integrazione a bordo per una barca di nuova costruzione in cui si possono sfruttare al meglio tutte le tecnologie presenti in un impianto Ibrido Misto.

Spero che a questo punto vi siate fatti una vostra idea ma se avete ancora qualche dubbio scrivete nei commenti

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