Barche ibride ed elettriche: Guida 2020
Come le auto ibride a gas/elettriche come Tesla e Prius sono cresciute in popolarità e sono diventate opzioni più pratiche per i consumatori tradizionali, i produttori di barche hanno iniziato a seguire l’esempio. I navigatori esperti tendono ad apprezzare l’ambiente acquatico naturale e l’ecosistema che li circonda. Dal seguire le maree alla coesistenza con la fauna selvatica, l’essere eco-consapevoli è profondamente radicato nello stile di vita nautico. Nuovi modelli di barche tecnologicamente avanzate stanno ora rendendo la propulsione ibrida gas/elettrica non solo fattibile ma piacevole.
In questa guida daremo un’occhiata ad alcune delle marche di barche, modelli, motori, produttori e sistemi di propulsione che stanno iniziando a riscaldare il mercato solare, elettrico/gas e dell’energia alternativa nel 2019 – portando la sostenibilità alla ribalta dell’industria marina.
Come funziona una barca ibrida elettrica?
Un sistema di propulsione marina ibrida è qualsiasi combinazione di un motore a combustione e un motore elettrico. L’elettricità può essere prodotta da uno o una combinazione dei seguenti elementi: un generatore a motore a combustione, un generatore eolico, un generatore ad acqua trainato o pannelli solari. Una soluzione puramente elettrica con pannelli solari è invidiabile per la sua impronta di carbonio zero e i bassi costi operativi, e vari sistemi di questo tipo stanno guadagnando terreno sulle navi ad energia alternativa. I progressi nell’immagazzinamento dell’energia e nella tecnologia dei pannelli solari hanno ridotto i costi e l’ingombro fisico rendendo i sistemi di propulsione a energia solare più fattibili per l’uso sulle barche.
Quali sono i vantaggi associati alle barche ibride ed elettriche?
Ci sono numerosi vantaggi per la propulsione a motore elettrico, compreso che è più silenziosa, più efficiente alle basse velocità e meno puzzolente. Ci si aspetta anche di abbassare i costi complessivi di proprietà riducendo o eliminando le esigenze di cambio dell’olio e del liquido di trasmissione, le sostituzioni di filtri e giranti e i problemi di avviamento. C’è anche meno da svernare. Inoltre, a differenza dei motori diesel o a gas, i motori elettrici forniscono una coppia completa all’istante, quindi le barche salgono sul piano più velocemente. Le conversioni aftermarket (che attualmente costituiscono la parte del leone del mercato) possono utilizzare alberi di trasmissione e componenti esistenti, quindi c’è un risparmio di costi quando si rialimenta.
Barche ibride ed elettriche e l’attuale mercato marino
Come detto, ora che i sistemi di propulsione ibrida ed elettrica pura hanno proliferato nell’industria automobilistica, le barche ibride o elettriche stanno iniziando a guadagnare vapore. Tuttavia, il mondo marino è un mercato di nicchia relativamente piccolo che tende a seguire piuttosto che guidare altre industrie in termini di innovazione. Attualmente solo meno del 2% delle barche integra la propulsione elettrica o ibrida. Questo lento adattamento è in parte dovuto alle questioni uniche della nautica. Le barche hanno una diversa frequenza e varianza d’uso rispetto alle automobili e il mercato ha molti segmenti (traghetti, barche a vela, piccoli plananti ad alta velocità, yacht da crociera su grandi distanze, ecc. Tuttavia, alcune aziende stanno cercando di cambiare tutto questo.
Le barche a vela a motore e ausiliarie sono tipicamente spinte da motori entrobordo o fuoribordo che usano carburante diesel o benzina. Un appello crescente è stato posto sui motori elettrici per questi scopi – cioè motori elettrici puri alimentati da grandi banchi di batterie.
Come per ogni nuova tecnologia, c’è una curva di adozione. Gli early adopters sono i tecnologi, i visionari e gli armeggiatori e costituiscono solo il 15% circa del mercato. In marina, si tratta di navigatori di distanza che hanno bisogno di sostenibilità e autonomia efficienti, ma sono anche traghetti e taxi d’acqua che operano su specchi d’acqua dove i motori a combustione non sono ammessi. Poi vengono i rimorchiatori rimorchiabili, i tender e le barche da pesca così come le barche a noleggio per riempire lo sweet spot nautico del mercato di media potenza da 25-75 piedi.
Quali sono i problemi con la nautica marina ibrida ed elettrica?
Perché la propulsione elettrica è nella sua infanzia nel mercato marino, le soluzioni disponibili sono poche e sono costose. Finora, la maggior parte delle barche elettriche sono state lente e piccole e avevano un’autonomia molto limitata, ma questo sta cambiando. C’è anche il problema delle infrastrutture, che è lo stesso dell’automobile: Qual è l’autonomia di queste nuove imbarcazioni e dove si ricaricano? Proprio come una Tesla che probabilmente non porteresti in un viaggio su strada attraverso il paese, una barca potrebbe aver bisogno di stazioni di ricarica vicine per “fare il pieno” velocemente.
La tecnologia dietro la nautica elettrica e ibrida
L’uso di motori elettrici a magnete permanente senza spazzole e i progressi nella tecnologia delle batterie agli ioni di litio hanno permesso di fare dei passi avanti nella corsa all’elettrico marino. Le batterie agli ioni di litio sono pesanti la metà di quelle al piombo e durano tre volte di più, e i progressi nella loro efficacia e stabilità sono stati significativi.
Il produttore tedesco di motori elettrici, Torqeedo, ha collaborato con BMW e ha “marinizzato” le batterie della serie i3 e i8 della casa automobilistica per l’uso in una varietà di barche. Hanno aggiunto un robusto telaio di smorzamento per ridurre al minimo gli urti, un sistema di ventilazione per incanalare i gas in modo sicuro e l’impermeabilizzazione secondo lo standard IP67. Le nuove batterie vantano un aumento del 31% della capacità (densità di energia) rispetto al modello precedente di dimensioni simili e il loro ingombro (circa 5′ x 3′ x 6″) può essere inserito anche negli spazi motore più compatti.
Barche ibride seriali e parallele
Oggi, due approcci si stanno combattendo sull’acqua – ibridi seriali e paralleli. Il sistema ibrido seriale integra un generatore che estende l’autonomia. Il motore aziona il generatore, che alimenta un motore elettrico collegato all’albero di trasmissione – non c’è connessione meccanica tra il motore e l’albero di trasmissione. Un sistema parallelo ha un collegamento meccanico diretto tra il motore e l’albero di trasmissione, ma aziona anche un motore elettrico aggiuntivo che funziona come un generatore – sullo stesso albero.
La rigenerazione della potenza in estensione può essere realizzata con un’elica a rotazione libera, che è facile da fare su una barca a vela in movimento e può essere realizzata utilizzando solo un motore alla volta su una barca a motore. Il produttore britannico di motori, Hybrid Marine, offre una terza opzione: un sistema multimodale che combina il meglio degli approcci seriali e paralleli con una disposizione di frizioni e ingranaggi.
Sistemi di propulsione marina completamente elettrici
Il motore Deep Blue 100i di Torqeedo è il primo sistema di propulsione elettrica entrobordo completamente integrato, che è disponibile in due versioni – 2400 rpm per barche plananti più veloci e 900 rpm per imbarcazioni dislocanti più pesanti fino a 120 piedi. Il focus dell’intero sistema, dal timone all’elica, è sulla sicurezza e ha ampliato il mercato target in termini di dimensioni, velocità e uso tipico dell’imbarcazione.
Un sistema di propulsione completo è una complessa combinazione di tensioni e questo rende le cose complicate sull’acqua. Per esempio, un’installazione di un motore entrobordo può includere tutto ciò che segue:
400 VDC per la propulsione utilizzando la tecnologia delle batterie automobilistiche
110/240 VAC per i carichi dell’hotel su AC
24 VDC per l’impianto elettrico di bordo
12 VDC per “svegliare” le batterie più grandi e il generatore/estensore di gamma
commutazione bidirezionale tra le reti a 24 e 400V
Questa è molta tecnologia da inserire in scafi sensibili allo spazio. Aggiunge anche complessità e costi.
Produttori di motori marini elettrici e ibridi
I produttori che si sono concentrati su questo mercato includono Torqeedo con sede in Germania che sovvenziona la ricerca sui motori elettrici. Un altro concorrente è Elco di Athens, New York, che, come Torqueedo, offre motori elettrici sia entrobordo che fuoribordo. Inoltre, non dobbiamo dimenticare i classici motori elettrici Minn Kota che hanno mantenuto i pescatori senza emissioni per decenni.
Altri attori del mercato dei motori sono la finlandese OceanVolt, l’italiana Diesel Center, l’americana Electric Yacht e la britannica Hybrid Marine. La californiana Electroprop vende sistemi preconfezionati da 6 e 21 kW che i costruttori di barche possono inserire nelle loro sale macchine esistenti. Il gigante svedese dei motori diesel, Volvo Penta, sta promettendo l’introduzione nel 2021 di motori elettrici installati in linea tra i loro diesel e i pod IPS, e sta lavorando con il costruttore francese di catamarani, Fountaine Pajot, su un catamarano a vela Lucia 40 con alimentazione ibrida.
Ci sono molti giocatori, tutti alla ricerca della killer app nella propulsione marina ad energia alternativa. È probabile che alcuni sopravviveranno mentre altri saranno acquistati o scompariranno in un mercato sempre più competitivo.
Cutting-edge Concept Designs in Solar Boating
Le barche completamente elettriche stanno facendo grandi progressi ma sono ancora una piccola parte del mercato nautico. Tuttavia, i concept design molto promossi stanno aiutando ad aumentare la consapevolezza delle soluzioni di energia alternativa e uno di questi sostenitori è Touranor SolarPlanet, un catamarano di 102 piedi con scafi che penetrano le onde. Il futuristico svizzero SolarPlanet è costato 15 milioni di euro quando è stato lanciato nel 2010 e ha circumnavigato il globo in 585 giorni rigorosamente con energia elettrica generata dai 500 pannelli solari sul suo ponte superiore. Anche se la velocità massima del progetto era di 14 nodi, la velocità media intorno al globo era di 5 nodi.
Dopo questa impressionante impresa, la barca è stata donata per la ricerca. Barche come questa possono essere uniche, ma stanno aiutando a far brillare i riflettori su ciò che può essere realizzato nella propulsione di energia alternativa e la direzione che la nautica sta prendendo.
Esempi di barche elettriche e ibride
Grazie ai progressi nella progettazione dei motori e nella tecnologia delle batterie, la propulsione elettrica sta raggiungendo diversi segmenti del mercato della nautica, dalle piccole barche plananti ai grandi yacht da crociera sia a motore che a vela. Alcuni noti costruttori di barche hanno già messo i piedi in queste acque a propulsione alternativa.
Hinckley Dasher Electric Boat
Legante ed elegante, Hinckley Dasher è uno yacht di lusso completamente elettrico. Progettato da Michael Peters, il 28 piedi Hinckely Dasher è stato costruito da zero per la propulsione elettrica. La resina-infuso costruire mescola epossidica e fibra di carbonio con un nucleo sintetico in modo che il design pesa solo 6.500 libbre. E il peso è fondamentale nella mobilità elettrica.
Il Dasher è spinto da due batterie agli ioni di litio BMW i3 da 40 kWh che guidano due motori entrobordo ad albero dritto da 80 hp. Queste sono le stesse batterie usate nell’automobile BMW i3 e dovrebbero durare 9 anni o 9.000 cicli. Si aspettano di raggiungere 23 nodi di velocità massima o di navigare a 8,5 nodi. L’autonomia massima a 20 nodi sarà di 40 miglia. Quattro ore è tutto ciò che è necessario per caricare da zero a piena capacità, che è un po’ più veloce di una Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline è stato un leader nel settore degli yacht ibridi diesel-elettrici e ad energia solare per anni. Un punto di riferimento ecologico tra i costruttori di yacht, Greenline combina sia la tecnologia tradizionale che quella innovativa nei suoi sistemi a trazione ibrida. La linea di yacht Greenline Hybrid è attualmente disponibile in otto diversi modelli, tra cui l’elegante barca sportiva NEO, i cabinati familiari 33, 39 e 40, e il 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe e il 65 OC. Tutti questi modelli raggiungono un’efficienza del carburante leader nel settore.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS sta costruendo quello che l’azienda chiama il primo e unico yacht di produzione completamente solare-sostenibile, in mare aperto, al mondo. Queste barche innovative sono progettate per essere alimentate completamente dalla sola energia solare, offrendo una rivoluzionaria soluzione alternativa di energia pulita. L’azienda sostiene che la sua speciale configurazione di componenti garantisce che i pannelli solari generino più energia in un giorno medio che il consumo totale per la propulsione a velocità di crociera. Il costruttore di imbarcazioni vanta anche il fatto che tutti gli elettrodomestici possono essere alimentati dai pannelli solari, senza bisogno di gasolio o generatore aggiuntivo per funzionare.
Barche ad energia solare di Soel Yachts
Soel Yachts, una società olandese, costruisce imbarcazioni solari e ibride, tra cui navette marine. Il Soel Cat 12 dalla Nuova Zelanda si presenta come una barca pontoon con un array solare sul tetto rigido che porta fino a 16 passeggeri. Alimentato da due motori elettrici da 30 kW, il modello può navigare a otto nodi per sei ore con la sola energia immagazzinata. Sotto il sole, l’autonomia di crociera si estende a 7,5 ore a otto nodi. A sei nodi, l’autonomia arriva a 24 ore (e circa 150 miglia nautiche), così la barca può funzionare di notte quando non viene prodotta o immagazzinata energia. La velocità massima è di 14 nodi.
Frascher Mirage 740
L’austriaco Frauscher Mirage 740 Air era precedentemente disponibile con un Mercury 350-hp con trazione a poppa, ma oggi può venire con il sistema Deep Blue di Torqeedo che combina un motore entrobordo brushless ad alto numero di giri da 100 kW con due batterie BMW i3 Series da 40 kW. Le batterie al litio ad alta capacità sono impilate una sopra l’altra nel vano motore a poppa. Il Frauscher è ideale per le aree in cui è disponibile la ricarica (con la normale alimentazione da terra) e il suo sistema può caricare fino al 75% della capacità in meno di 1,5 ore. La velocità massima è di 24 mph a 2200 rpm. L’autonomia è di circa 20 miglia. (Attualmente, il pacchetto elettrico aggiunge 120.000 dollari al prezzo base del Frauscher.)
Altre barche solari ed elettriche
Altre barche elettriche (alcune con pannelli solari) includono il tender Q Yachts Q30 e il taxi acquatico Secret 33. Duffy Boats ha costruito una linea di barche da crociera elettriche negli ultimi 50 anni. Vedrete molti di questi in servizio di noleggio nelle zone turistiche su crociere cocktail insieme al loro principale concorrente, Lear.
ElectraCraft produce una linea di barche pontoon elettriche, e Greenline Yachts fuori dalla Slovenia ha una vasta selezione di modelli a trazione ibrida o elettrica da 30 a 65 piedi. Il Greenline Hybrid 33 naviga fino a 6 nodi con l’energia elettrica con sei pannelli da 1,3 kW sull’hardtop e una batteria agli ioni di litio, o fino a 15 nodi usando un diesel da 150 hp.
Efficienza del carburante nei motori per barche ibride
Motori a combustione efficiente per barche che supportano soluzioni di alimentazione ibrida
In una soluzione ibrida, c’è ancora bisogno di una qualche forma di motore a combustione (per la propulsione primaria o come generatore). Sempre più spesso, i produttori di motori diesel tradizionali si sono concentrati sul miglioramento dell’efficienza del carburante dei loro motori in applicazioni sia entrobordo che fuoribordo e sono diventati un partner ideale negli approcci ibridi.
Volvo Penta ha appena introdotto i suoi motori diesel D4 e D6 che sono stati riconfigurati per una dimensione più piccola (per il risparmio di peso), emissioni più basse (per l’ambiente) e una migliore economia (per l’efficienza del consumo di carburante). Nel frattempo, i produttori di fuoribordo come Evinrude e Yamaha hanno costruito motori più grandi con più coppia ma con un migliore chilometraggio. Sembra che tutto il mondo stia cercando di alleggerire la propria impronta di carbonio, anche se non la elimina del tutto.
Soluzioni ibride per barche a vela
Le grandi barche a vela sono spesso sotto alimentazione ausiliaria, soprattutto quando attraccano, ancorano o si dirigono su lunghe passate senza vento. Le barche a vela da crociera a distanza sono state pioniere delle soluzioni di energia solare per i bisogni energetici di bordo per i carichi alberghieri come la refrigerazione, l’aria condizionata e l’illuminazione. Tuttavia, la propulsione è stata una sfida. Nel 2010, il costruttore di catamarani di produzione Lagoon ha sperimentato un design diesel-elettrico, ma ci sono stati problemi, soprattutto a causa delle insufficienti capacità di immagazzinamento dell’energia (batteria) al momento. Lagoon costruisce la parte del leone dei catamarani a vela in charter che sono basati in luoghi esotici dove il carburante è un premio e una soluzione ibrida sarebbe un cambio di gioco per l’industria del charter.
Il produttore di motori entrobordo, OceanVolt, alimenta tutti i tipi di barche a vela tra cui le barche a vela JBoats, Alerion daysailers di lusso, e barche che sono spesso visti in charter come il Dufour 382 e il Voyage 480 multiscafo. Nel frattempo, la serie di fuoribordo Cruise di Torqeedo comprende modelli con un controllo dell’acceleratore e un sistema di gestione della batteria basato sul GPS che riporta continuamente l’autonomia residua a velocità variabili e richiede solo due batterie agli ioni di litio da 24 volt. Questi fuoribordo sono adatti alle barche a vela più piccole e leggere per le manovre ravvicinate e le brevi distanze, ma anche le barche a motore ne hanno beneficiato.
All’avanguardia, il costruttore di catamarani a vela di lusso Gunboat ha lanciato Moonwave che sta testando una centrale elettrica ibrida con un generatore diesel di backup. Con le batterie BMW i8, Moonwave usa l’elettricità per la propulsione e per le loro grandi esigenze alberghiere, il che rende difficile rimanere completamente elettrici per lunghi tratti di tempo.
Il futuro della nautica ibrida ed elettrica
La tecnologia può essere complicata e il tasso di adozione può ancora essere inferiore al 2%, ma il cambiamento sta avvenendo ad un ritmo sempre più rapido, man mano che vengono introdotte innovazioni nell’esperienza delle batterie, nel design dei motori e nei materiali leggeri per la costruzione degli scafi. Barche elettriche, ibride e solari veloci, pulite, silenziose e convenienti saranno presto alla portata dei diportisti di tutto il mondo.
Scritto da: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka è una scrittrice e fotografa che lavora come freelance per una dozzina di riviste e siti web di nautica. Un USCG 100 Ton Master, Zuzana ha navigato, noleggiato e condotto flottiglie in molte parti del mondo e serve come presentatore su destinazioni e argomenti di noleggio. È la presidentessa del comitato New Product Awards, che giudica le barche e le attrezzature innovative alle fiere NMMA e NMEA, e attualmente è l’immediato ex presidente di Boating Writers International. Contribuisce a Boats.com e YachtWorld.com, e inoltre scrive regolarmente sul suo sito di recensioni di barche, TalkoftheDock.com.
Altro da: Zuzana Prochazka
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