Energia solare per barche

Kit pannelli solari per barca

- Energia solare a bordo: sistemi fotovoltaici per la tua barca -

Molti proprietari di barche utilizzano già i pannelli solari fotovoltaici. A volte ce n'è solo uno, a volte ce ne sono diversi. A volte i pannelli a bordo vengono montati direttamente sul ponte, a volte su un robusto supporto o vengono utilizzati per l'uso mobile e posizionati al sole in un punto libero sul ponte o sul bimini. Ora esistono addirittura i pannelli solari calpestabili per barche. Sono flessibili e perfetti per l'utilizzo a bordo! Anche nel caso dei camper, molti usano l'energia solare con un'ampia varietà di moduli. I pannelli solari stanno conquistando anche la nautica!

Dove vengono utilizzati i sistemi solari per barca?

I sistemi solari fotovoltaici non sono utilizzati solo per l'alimentazione di barche o camper e caravan, ma anche per case vacanza o casette da giardino e di montagna. I sistemi solari utilizzati in questo modo generano una tensione continua (DC) da 12 o 24 volt e sono denominati sistemi a isola o off-grid.

Come funziona l'energia solare in barca?

Il pannello solare converte la luce solare in energia elettrica, in tensione diretta e corrente continua (CC). Il regolatore di carica condiziona le tensioni e le correnti generate dal pannello, come richiesto per caricare una batteria (banco) e per alimentare le utenze. La batteria di bordo immagazzina l'energia elettrica in modo che possa essere utilizzata anche quando non è disponibile energia solare, ad esempio di notte. Le utenze CC possono essere alimentate direttamente dal sistema solare o dalla batteria. Se necessario, è possibile utilizzare un inverter per generare una tensione alternata (CA) dalla tensione diretta della batteria e utilizzarla per far funzionare le utenze a 230 V.

Come installare pannelli solari fotovoltaici a bordo?

L'installazione di un sistema solare su una barca è uno dei progetti fai-da-te più semplici. Dopo solo 3 passaggi, hai una fonte di energia aggiuntiva che dirige automaticamente l'energia del sole nella batteria di consumo o nel sistema elettrico senza ulteriori azioni da parte tua.

1.
Selezionare un luogo di installazione non ombreggiato e fissare (colla/viti) il pannello solare nella posizione desiderata.

2.
Montare il regolatore di carica solare, collegare i cavi PLUS e MINUS all'uscita del regolatore (simbolo della batteria) e alla batteria. È possibile trovare informazioni sulla sezione del cavo richiesta nelle istruzioni di montaggio / funzionamento della maggior parte dei produttori. Impostare il regolatore sul tipo di batteria e non dimenticare di installare un fusibile nel collegamento PLUS vicino alla batteria.

3.
Posare i collegamenti PLUS e MINUS dal modulo all'ingresso del regolatore di carica (simbolo del modulo). Coprendo il modulo durante i lavori di connessione, è possibile evitare possibili scintille sui collegamenti a spina o sui morsetti del regolatore.

Il terzo punto è spesso sottovalutato. Potrebbe essere l'unica parte difficile dell'intero progetto e pertanto merita attenzione. I collegamenti che provengono dal modulo solare devono essere ben sigillati dall'esterno e condotti al regolatore sottocoperta con sufficiente scarico della trazione. A volte spazi ristretti o luoghi di difficile accesso rappresentano una grande sfida.

Il nostro consiglio: anche se stai cercando una posizione di installazione adatta per il modulo, dovresti anche pensare al percorso dei cavi di collegamento! Molti moduli sono forniti con cavi di collegamento lunghi. Se la lunghezza del cavo non è sufficiente o se più moduli devono essere collegati in parallelo, assicurarsi che le sezioni dei cavi siano sufficientemente grandi. L'obiettivo è mantenere la perdita di tensione sulla linea del cavo verso il regolatore il più bassa possibile, idealmente al di sotto del 2% della tensione del modulo.

Come pianificare l'installazione di uno o più pannelli solari per barca?

È importante conoscere le proprietà e le condizioni operative dei moduli solari e dei regolatori di carica e tenerne conto durante la pianificazione e l'installazione del sistema. L'obiettivo è quello di raggiungere condizioni di illuminazione ottimali per il pannello solare per l'intera giornata, se possibile. L'ideale è la luce solare diretta e verticale senza ombre. A causa della rotta del sole nel corso della giornata, la potenza di uscita di un impianto fotovoltaico non è costante. È più alto a mezzogiorno (quando il sole è allo zenit). Anche quando il sole è più basso al mattino e alla sera e in condizioni di luce diffusa, come i cieli nuvolosi, i moduli solari generano energia. La tensione di uscita del modulo dipende solo leggermente dall'irradiazione della luce, mentre la corrente di uscita è proporzionale all'irradiazione. (Irradiazione massima = corrente massima, metà irraggiamento = corrente del 50%, ecc.).

Se vuoi utilizzare il fotovoltaico durante tutto l'anno, dovresti anche tener conto del fatto che l'angolo della luce cambia non solo durante il giorno, ma anche durante le stagioni. Con il sole alto, in estate ci sono ore di luce solare più efficaci rispetto a quando il sole è più basso in inverno.

Quanta potenza solare serve?

La risposta non è facile. Dipende da cosa ti aspetti dal tuo sistema solare:

1.
L'energia solare gratuita dovrebbe scaricare la batteria dei consumi durante il giorno e, ad esempio, fornire elettricità solo per un cool box o un frigorifero?

2.
Vuoi caricare le batterie con energia solare perché non è disponibile una connessione a terra?

3.
Stai solo cercando un modo per mantenere cariche le batterie?

4.
Vuoi essere autosufficiente attraverso l'energia solare per 24 ore o più? Quindi il sistema solare deve generare elettricità sufficiente per tutte le utenze del sistema elettrico ed essere anche in grado di caricare la batteria dei consumi.

Per rispondere alla domanda, devi conoscere le esigenze energetiche delle tue utenze e per quanto rimangono in funzione. Ciò significa che devi sapere quanti ampere-ora (Ah) o watt-ora (Wh) sono necessari alle utenze per un periodo di tempo definito. Esistono diversi modi per determinare le esigenze energetiche:

1. La creazione di un concetto energetico
2. La valutazione della necessità con l'aiuto di un monitor batteria
3. Ricerca di informazioni affidabili su Internet

Dove installare un pannello solare a bordo?

I moduli solari dovrebbero essere illuminati dal sole il più a lungo possibile. Le migliori prestazioni si ottengono quando la luce solare colpisce il modulo verticalmente. Chiunque abbia già affrontato il tema dell'energia solare sa che anche i moduli con prestazioni più elevate hanno dimensioni maggiori. Esempio: per 50 watt è necessaria un'area di montaggio di circa 0,4 m², per 100 W è richiesto circa 0,7 m². Alla fine, tuttavia, le dimensioni del modulo (lunghezza e larghezza) determinano se un modulo (o più) si adatta all'area di montaggio prevista a bordo e quanta resa solare può essere generata da questo modulo sull'area di montaggio. Se non si dispone di un'area sufficientemente ampia per l'installazione permanente di un modulo solare, è consigliabile utilizzare i moduli mobili con un'estremità posteriore in tessuto. Puoi disporli, installarli, collegarli in qualsiasi luogo o, se i moduli sono dotati di bottoni TENAX o LOXX, possono essere comodamente e saldamente fissati al bimini o altri fondi tessili.

Quali caratteristiche deve avere un modulo solare per barche?

I pannelli con telaio sono spesso installati laddove l'uso della barca o del mezzo non è influenzato dall'altezza del telaio del modulo o del materiale di fissaggio e dove vi è una ventilazione sufficiente, ad es. su un porta-dispositivi o su aree del tetto ampie e libere. I moduli semi-flessibili sono la soluzione ideale per il montaggio direttamente sul ponte o su superfici leggermente arrotondate. La posizione di installazione potrebbe anche richiedere l'accessibilità/calpestabilità del modulo. Esistono al giorno d'oggi pratici pannelli solari calpestabili flessibili, ideali per la nautica. Dovresti anche pensare alla box di connessione del modulo e ai cavi di connessione.

Come e dove posare i cavi di collegamento per pannelli solari e come portare i cavi sottocoperta?

Se si desidera collegare più moduli in parallelo, questo potrebbe essere fatto direttamente sul ponte. I moduli con un protettore celle separato sono un'eccezione. In questi, la connessione parallela può avvenire solo sul lato di uscita delle protettori delle celle.
Naturalmente, è anche possibile far passare i cavi di connessione di ciascun modulo al controller di carica e collegarli in parallelo lì. La posa di un singolo cavo di collegamento del modulo multicore è più semplice della posa di due singoli cavi PLUS e MINUS.

Se si desidera utilizzare i moduli a bordo in modo mobile e non ci sono cavi lunghi a bordo su cui si rischia di inciampare, è possibile installare le prese in luoghi adatti. Le prese potrebbero anche essere utilizzate come punto di disconnessione ponte per i cavi solari verso il regolatore di carica. È possibile collegare più prese in parallelo (collegare PLUS con PLUS e MINUS con MINUS). Forse vuoi prima acquisire esperienza con un modulo ed espandere il sistema in seguito. Questo è possibile, ma dovresti già considerare questa possibilità in modo da non dover ricominciare da capo più tardi con la pianificazione.

Quali tipi di moduli solari per barche ci sono?

Tecnologie delle celle

Un modulo solare o modulo fotovoltaico converte la luce del sole in energia elettrica. Ovunque non siano disponibili grandi spazi per un impianto fotovoltaico, sono preferiti i moduli ad alta efficienza. La maggior parte di essi sono moduli con celle mono o policristalline. I moduli monocristallini raggiungono efficienze superiori al 20%. I moduli con apparecchiature a celle policristalline arrivano fino a circa il 20% in meno. L'efficienza di altre tecnologie cellulari (film sottile, CIS / CIGS) è inferiore. Tuttavia, queste tecnologie presentano vantaggi rispetto alle celle monocristalline e policristalline, come peso ridotto, minore perdita di luce diffusa o ombreggiature parziali e ad alte temperature. Ma per ottenere le stesse prestazioni dei moduli monocristallini o policristallini sono necessarie aree di assemblaggio significativamente più grandi.

Efficienza del modulo

L'efficienza del modulo indica la percentuale di radiazione solare che un modulo solare può convertire in elettricità. Non deve essere equiparato all'efficienza delle celle solari utilizzate nel modulo, poiché le dimensioni e la struttura complessiva influenzano anche l'efficienza dell'intero modulo. L'elemento base della maggior parte dei moduli è la cella fotovoltaica, che di solito è costituita da materiale semiconduttore al silicio. A causa della diversa lavorazione del silicio, viene fatta una distinzione tra celle monocristalline e policristalline.

Celle monocristalline

Il silicio fuso di elevata purezza è necessario per produrre celle monocristalline. I singoli cristalli a forma di bastoncino vengono estratti dal silicio fuso e quindi tagliati sottili. Le celle monocristalline prodotte in questo modo garantiscono elevate efficienze di oltre il 20%. Ciò significa che sono in grado di convertire circa 1/5 della radiazione solare in energia elettrica.

Celle monocristalline a contatto posteriore

Grazie ad un ulteriore sviluppo costante, questo tipo di cella raggiunge efficienze di oltre il 25%. Le celle a contatto posteriori monocristalline sono in contatto da un lato e possono essere riconosciute dal fatto che non ci sono contatti color argento sul loro lato superiore blu molto scuro. Ciò significa che una maggiore superficie libera è disponibile alla luce solare, il che rende le cellule più efficienti.

Celle policristalline

Il processo di fabbricazione di celle policristalline, spesso indicate come celle multicristalline, è più semplice. Qui il silicio liquido viene versato in blocchi e i blocchi vengono quindi tagliati a strisce. Quando il materiale si solidifica, non forma un singolo cristallo, ma una diversa struttura cristallina. I moduli policristallini di solito luccicano di colore bluastro. A causa della struttura irregolare del cristallo, la luce viene riflessa in modo diverso, facendo scintillare la superficie cellulare. La produzione di celle policristalline è più economica, ma sono in realtà meno efficienti delle celle monocristalline. 

Celle a film sottile

Nella produzione di celle a film sottile, il silicio amorfo viene depositato su una lastra di vetro o su un'atra superficie diventando in modo sottile. Le celle al silicio amorfo hanno un'efficienza inferiore rispetto alle celle cristalline, ma difficilmente reagiscono ai cambiamenti di temperatura e sono particolarmente adatte per l'uso in condizioni di illuminazione difficili, come ombreggiature parziali o in caso di radiazione diffusa (luce diffusa).

Celle CIS / CIGS

Queste celle non sono fatte di silicio e la loro denominazione si riferiscono agli elementi chimici rame, indio, gallio e selenio utilizzati. Le combinazioni più comuni sono rame di solfuro di indio CuInS2 e rame indio / gallio diselenide Cu (In, Ga) Se2. Come per le celle a film sottile, il materiale assorbente CIS / CIGS viene applicato su substrati di vetro o plastica. Poiché hanno la più alta sensibilità spettrale delle celle a film sottile, le celle CIS / CIGS raggiungono alte efficienze. La tecnologia viene solitamente applicata a moduli solari flessibili.

Struttura dei pannelli solari per barca

La maggior parte dei moduli solari è costituita da un certo numero di singole celle fotovoltaiche a base di silicio. Una singola cella solare di solito genera una tensione elettrica (Ump) da 0,5 V a 0,6 V. Questo è troppo poco, per esempio, per poter caricare una batteria da 12 V. Ciò richiederebbe una tensione superiore a 15 volt. Per ottenere una tensione più elevata, molte celle vengono fissate su uno strato portante e collegate in serie fino a raggiungere la tensione richiesta. Le connessioni tra le celle e le connessioni del modulo sono realizzate con lamine metalliche piatte all'interno del modulo. Si tiene anche conto del fatto che le celle monocristalline e policristalline hanno una tensione di uscita inferiore a alte temperature.
Esempio: un modulo da 12 V è costituito da una connessione in serie di 36 celle*. Ciò si traduce in una tensione a circuito aperto (Uoc) di circa 21 V e la tensione alla massima potenza (Ump) è di circa 17 a 18 V. Un modulo a 24 V è composto da due volte il numero di celle collegate in serie, vale a dire 72 celle, il che comporta anche il doppio dei valori di tensione.
*A seconda della struttura del modulo e del tipo di cella, un modulo da 12 V può essere costituito da una connessione in serie da 32 a 40 celle. Una connessione in serie di celle o moduli solari viene definita stringa.

Quanta elettricità fornisce un sistema solare?

La corrente del pannello dipende principalmente dalle dimensioni delle celle solari. Quindi, per esempio, una cella solare commerciale con condizioni operative ottimali fornisce una corrente da 30 a 36 mA per cm². Una cella solare monocristallina con un'area di 15,6 x 15,6 cm (= 243 cm²) fornirebbe quindi una corrente tra 7 e 9 A. Conoscendo il tema, si è inclini a scegliere moduli con celle di grandi dimensioni. Questo può essere vero per i grandi sistemi solari, i cui moduli sono in gran parte al sole senza ombra. I sistemi fotovoltaici marini o per camper consistono spesso di un solo modulo solare e non si può escludere che questo modulo si trovi anche all'ombra durante il giorno, il che può portare a una significativa perdita di prestazioni. Ecco perché alcuni produttori ottimizzano i loro moduli. Invece di un fascio con celle grandi, vengono utilizzati e collegati in parallelo 2 o più fasci con celle più piccole. In buone condizioni di illuminazione, questi moduli generano quasi la stessa corrente di quelli con celle di grandi dimensioni, ma nonostante l'ombra delle singole celle o di una stringa di celle, forniscono le prestazioni delle restanti stringhe di celle!

Cosa sono i diodi bypass e perché è necessaria la protezione da hotspot?

Riassumiamo: le celle solari sono collegate in serie e in parallelo a un modulo solare. Il numero di celle collegate in serie fornisce la tensione del modulo, mentre il numero di fasci di celle collegate in parallelo determina la corrente.
Se molte celle sono collegate in serie, l'ombra delle singole celle può portare al surriscaldamento e alla distruzione della cella ombreggiata o del materiale di laminazione, il modulo può esplodere nell'area della cella ombreggiata. Tale danno è indicato nei circoli specialistici come hotspot. Al fine di evitare gli hotspot, i diodi di bypass sono collegati in parallelo alle celle solari. In pratica, un diodo di bypass viene utilizzato per 15-20 celle collegate in serie. L'anodo del diodo è collegato alla connessione negativa delle celle da proteggere e il catodo al positivo. I diodi non causano perdite poiché durante il normale funzionamento non vi scorre corrente. I diodi di bypass consentono inoltre alla corrente di fluire attraverso il modulo fotovoltaico quando è parzialmente ombreggiato.

Pannelli solari con telai in alluminio

Qui le celle e il portacella sono montati su un telaio di alluminio, ricoperto di vetro temperato, dotato di una parte posteriore impermeabile e sigillato attorno. Sul retro del modulo è presente una scatola di derivazione a tenuta stagna, che spesso contiene anche diodi di blocco o bypass. Molti moduli sono già dotati di due cavi di collegamento solare (PLUS e MINUS) e collegamenti a spina. La scatola di collegamento non deve essere aperta senza un motivo valido o solo dopo aver consultato il produttore / fornitore del modulo, poiché è necessario assicurarsi che sia sempre affidabile.

Categorie correlate: Regolatori di carica, batterie e accessori di montaggio

Se decidi di alimentare la tua barca ad energia solare, devi tenere presente che hai bisogno degli accessori giusti per il tuo sistema solare. In primo luogo, parliamo di un regolatore di carica e di una batteria per barca. Senza questi importanti componenti, non sarai in grado di utilizzare i pannelli solari e di immagazzinare l'energia prodotta. Nella nostra categoria Accessori di montaggio, cavi e adattatori per la tecnologia solare troverai tutti gli accessori importanti necessari per il corretto collegamento del tuo nuovo impianto per imbarcazioni. Hai bisogno di ulteriore assistenza? La guida SVB "Energia verde a bordo" ti aiuterà a rispondere a tutte le tue domande sugli yacht fotovoltaici.