Conoscete il funzionamento dell’alternatore, questo dispositivo così utile per ricaricare le batterie la cui salute preoccupa tanto i diportisti? Contrariamente all’opinione comune, un alternatore standard non è in grado di caricare un pacco batterie al 100 per cento. Per ottenere ciò, è necessario disporre anche di un caricatore dell’alternatore o di un regolatore esterno. Cerchiamo allora di capire il funzionamento di queste apparecchiature.
Per quanto l’efficacia dei sistemi di produzione di energia sia enormemente migliorata, attualmente la fonte energetica più importante a bordo resta quella collegata al motore diesel. La trasformazione di parte dell’energia del motore in elettricità è affidata all’alternatore. Il movimento trasmesso dall’asse del motore ad una bobina rotante, contenuta all’interno di un campo magnetico, è capace di generare elettricità che viene utilizzata per ricaricare le batterie di bordo.
Come funziona un alternatore? Un alternatore convenzionale è un dispositivo elettrico con una bobina (lo statore) e dei magneti (il rotore). Quando il rotore viene ruotato tramite un passaggio di corrente, crea un campo magnetico che viene convertito in corrente continua. Questa corrente è utile a bordo per operare servizi in 12 o 24V (propulsore, verricello…) e per ricaricare le batterie. Il suo principale svantaggio è che fornisce solo una tensione fissa. In che modo la tensione fissa è un problema? Una batteria o un pacco batterie devono essere “rigenerati” per offrire prestazioni ottimali sia in termini di capacità che di longevità. Un ciclo completo di carica corrisponde a una scarica del 50 per cento seguita da una ricarica al 100 per cento.
Come scegliere il giusto alternatore
La potenza dell’alternatore dovrebbe essere pari a circa un terzo della totale capacità delle batterie. Ad esempio, con un banco batterie da 300 Ah, l’alternatore dovrebbe avere una potenza di circa 100 Ampere. In questo modo una accensione del motore di tre ore sarebbe in teoria in grado di ricaricare un banco completamente scarico. Naturalmente non è così, perché l’energia erogata dipende dal regime di rotazione del motore; quindi un motore acceso al minimo, per la semplice uscita dal porto, fornirà solo una modesta ricarica.
I fabbricanti forniscono la curva di erogazione degli alternatori di potenza nautici ai diversi regimi di rotazione. Quelli più efficienti sono quelli che cominciano ad erogare una buona potenza già a basso numero di giri. Tuttavia non si tratta dei giri dell’albero motore, ma di quelli dell’albero nell’alternatore. Allo scopo di aumentarlo vengono montate pulegge che lo moltiplicano, ma ciò ha un costo in termini di calore disperso e di sollecitazione meccanica, con maggiori rischi di rottura e più breve vita del sistema. Inoltre il surriscaldamento peggiora l’efficienza energetica dell’alternatore. Per questo è indispensabile una adeguata ventilazione sia del vano motore che una ventola di raffreddamento adeguata. Sfortunatamente la produzione di elettricità dell’alternatore ha un costo energetico causato dal lavoro imposto al motore. Un alternatore da 100 Ampere assorbirà a pieno regime circa 5 cavalli, che in motori di scarsa potenza, come quelli in uso sulle barche a vela, non è poco, con un aumento del consumo di carburante modesto ma non trascurabile.
Batterie nautiche soggette a profonde scariche
Le batterie impiegate sulle barche a vela sono soggette a profonde scariche, perché utilizzate per fornire energia agli impianti di bordo (pilota, radio, strumentazione, luci, autoclave, etc.) durante la navigazione a motore spento. In barca vengono utilizzate generalmente batterie al gel o AGM, che possono subire senza danni scariche profonde, mentre quelle al piombo si rovinano definitivamente se completamente scaricate. Un sistema adatto alla nautica prevede pertanto batterie capaci di subire cicli ripetuti di carica e discarica profonda, ma soprattutto alternatori potenti, capaci di fornire molta energia anche nei brevi periodi di accensione del motore, e dotati di regolatori di carica integrati che permettano di ottenere una carica completa e rapida.
Ciò prevede sistemi elettronici con sofisticati programmi di ricarica, capaci di rallentare il flusso di corrente man mano che la batteria si va riempiendo, sino ad un minimo flusso tampone una volta raggiunto il massimo livello, onde evitare danni.
Come ricaricare una batteria completamente scarica
Per ricaricare una batteria completamente scarica, è necessario applicare tre fasi di carica alle batterie (le cosiddette fasi IUOU) per un periodo di circa 6 ore:
- Una prima carica chiamata “Bulk” o “Boost”, ad alta intensità (fino al 25 per cento della capacità in batteria ad ampère di ora) e tensione relativamente bassa (13,5 V per batteria AGM 12V).
- Una seconda fase denominata “Assorbimento”, a bassa intensità, alta tensione (14,4 V per batteria AGM 12V).
- E infine una terza fase chiamata “Float”, a bassa intensità e bassa tensione (13,5 V per batteria AGM 12V).
Solo la realizzazione concatenata di queste tre sequenze offre una carica perfetta al 100 per cento della batteria. Un alternatore dotato di un regolatore interno standard eroga una tensione costante di 14 V (prendendo il caso di un alternatore a 12V). Questa tensione è troppo bassa per raggiungere la seconda fase “Assorbimento” (che richiederà una tensione di 14,4 V, come visto sopra). Non rendendoci conto, non saremo in grado di caricare le batterie oltre l’80 per cento della loro capacità e, soprattutto, non le rigeneremo.
Se per sfortuna la barca è dotata inoltre di un separatore di batterie a diodi (dispositivo per la ricarica di più pacchi batterie da un singolo alternatore, motore e servitù), la tensione di uscita del separatore alle batterie viene ulteriormente abbassata di 0.6 a 1 V, portandolo quindi a 13,0 V che non permetterà di ricaricare le batterie della barca oltre il 50 per cento. In questo caso, una batteria ricaricata solo da questa configurazione si degraderà rapidamente, richiedendo una sostituzione più frequente.
Caricatori da banchina e caricatore dell’alternatore
Ci sono fortunatamente due soluzioni per garantire una ricarica al 100 per cento senza alcun altro generatore rispetto all’alternatore. In effetti, una ricarica regolare con un caricatore da banchina collegato alla 220 V allevia il problema, ma richiede di passare delle notti nei porti. Un’altra soluzione è il caricatore dell’alternatore. Si tratta di un prodotto che s’inserisce in qualsiasi alternatore e si comporta come un caricatore da banchina o un caricabatterie solare, in grado di fornire alla batteria un ciclo di carica a tre cicli “attirando” il campo magnetico dell’alternatore. Per installarlo, non è necessario smontare o modificare l’alternatore. Serve però un regolatore dell’alternatore.
Quest’ultimo si collega direttamente a un alternatore che controllerà e opererà in base ai tre cicli di carica (bulk / absorbtion / float) che determina la tensione e la temperatura delle batterie. La coppia del regolatore / alternatore funziona in modo ottimale. Questo tipo di prodotto può essere utilizzato sull’alternatore del motore originale, ma per prestazioni migliori, è consigliabile adattare un alternatore progettato per un carico di lavoro più grande, quello richiesto dal regolatore.
Per il funzionamento ottimale dei pacchi batterie, in assenza o in aggiunta a un caricabatterie da terra, queste due soluzioni ti permetteranno di ricaricare al 100 per cento le tue batterie con poche ore di motore al giorno. Non resta allora che scegliere se trascorrere notti all’ancora oppure in porto.
Ciao David, seguo con passione i tuoi preziosi consigli e essendo proprietario di un cat Bali 4.1, motorizzato con 2 yanmar da 40cv, vorrei chiedere il tuo parere su quanto segue:
vorrei installate in ognuna delle 4 cabine un condizionatore da 7000btu che assorbe circa 3 ampere ( 12A allo spunto), quindi tra pompe e compressori necessito di 15A. Leggendo vari articoli sugli alternatori, mi è venuta l’idea di installare 2 alternatori aggiuntivi da 300A/12 volt, con cui alimentare 2 inverter da 3kW con cui alimentare i 4 condizionatori. Il tutto per evitare di installare un generatore da 6kW.
Pensi possa funzionare o c’è qualcosa a livello pratico che sto sottovalutando?
Grazie e a presto