In questo articolo cerchiamo di comprendere meglio i sistemi di propulsione ibridi, le loro potenzialità e cosa ci possiamo aspettare in un prossimo futuro
by Gian Piero Repetti
UNA BARCA A VELA CHE SOLCA IL MARE: ECCOLA LÌ, l’immagine a cui il nostro pensiero da sempre rimanda quando abbiamo bisogno di darci una rappresentazione del concetto di navigare in silenzio. Ma oggi è ancora così? La tecnologia avanza, su strada e per mare, ci offre soluzioni come la propulsione elettrica o qualcosa di simile, che ci consente di decidere di ‘tagliare’ con il rumore quando vogliamo navigare in tutto silenzio. Qualcosa che non ci faccia rimpiangere le prestazioni dei potenti motori diesel, ma che, raggiunta una baia isolata o navigando di notte, ci permetta di apprezzare il ‘rumore’ delle onde.
Sarà forse l’ibrido la soluzione giusta? Ma che cosa si intende innanzitutto per ibrido? Facciamola semplice: per ibrida si intende una barca che ha a bordo due motori, quello diesel tradizionale e quello elettrico, proprio come avviene nelle ormai comuni automobili ibride, cercando di sfruttare i vantaggi di ciascuna tecnologia propulsiva.
La propulsione ibrida per la nautica è relativamente giovane, ma negli ultimi tempi se ne parla molto, e viene associata alle parole AMBIENTE, ECOSOSTENIBILITÀ, GREEN e ZERO EMISSIONI. Nonostante la sua tenera età, e la presenza sul mercato praticamente solo di prototipi, la mente dei progettisti si è sbizzarrita in una molteplicità di varianti. Le proposte sono talmente tante e gli impianti tanto diversi che anche io mi ci perdo. Proviamo allora a fare un po’ d’ordine per capire cosa differenzia i diversi sistemi, vantaggi o svantaggi, anche se spesso sono giudizi soggettivi, ma che possono dare spunto alle vostre riflessioni. Iniziamo ad individuare due principali categorie: ibridi in serie e ibridi in parallelo.
Nel sistema ibrido in serie il motore a combustione non è collegato direttamente all’elica, ma serve per generare corrente (è accoppiato con un alternatore). La corrente generata, convertita in continua, viene distribuita e accumulata nelle batterie e, tramite inverter, trasformata in alternata per alimentare il motore elettrico di propulsione. L’unica vera differenza rispetto al diesel elettrico tradizionale è la presenza di batterie a bordo che accumulano energia per il propulsore elettrico. È rivolto a grandi unità di diporto o barche commerciali con esigenze specifiche di navigazione. Nel sistema ibrido in parallelo la connessione tra motore a combustione e l’elica viene mantenuta.
Ed è proprio per l’ibrido in parallelo l’attuale grosso interesse del mercato, vuoi per la versatilità di impiego, vuoi per i costi inferiori che lo rendono applicabile anche su barche più piccole. Si può definire l’IBRIDO PER TUTTI. E tante sono le varianti che l’armatore o il cantiere possono scegliere in una gamma offerta al mercato da una molteplicità di costruttori. L’importante è trovare il sistema più adatto. In questo nostro nuovo viaggio cercherò di elencare i sistemi più noti, a me perlomeno, con l’intento di presentare un quadro imparziale, senza avere la pretesa di trovare la ricetta per ogni applicazione: un quadro di massima degli schemi di funzionamento e un’idea, per quanto personale, dei possibili vantaggi e svantaggi. Mi concentrerò poi sui sistemi che conosco per averci lavorato, più o meno a stretto contatto. Dunque, iniziamo!
La propulsione diesel-elettrica del Wider 150, accoppiata ad Azipod, ha un sistema modulare che offre un alto livello di flessibilità grazie a quattro generatori – 350kW ciascuno – a velocità variabile che possono operare indipendentemente.
Prendiamo in esame i sistemi ibridi in parallelo. All’interno della categoria ne individuiamo due tipologie fondamentali:
1. Motore elettrico collegato a una presa di forza sulla linea propulsiva (PTI – Power Take In).
2. Motore elettrico interposto tra diesel e riduttore di giri.
La PTI può essere montata su un albero del riduttore di giri o su una scatola ingranaggi posta tra motore e riduttore. La scatola ingranaggi, con un asse parallelo all’asse di propulsione principale, contiene un sistema di inserimento e sgancio che consente diverse combinazioni motore a combustione e motore elettrico, questo piazzato parallelamente all’asse di propulsione. La seconda categoria, motore elettrico tra diesel e riduttore, prevede una combinazione di assi coassiali solidali con diesel ed elettrico, combinati con frizioni che consentono la propulsione diesel o elettrica a seconda delle esigenze propulsive. Due sistemi completamente differenti, ma con la possibilità di generare una combinazione di potenza diesel o elettrico molto simile. Un sistema ibrido migliora il comfort, ottimizza i costi, riduce le emissioni. Uno svantaggio è il costo dell’impianto, decisamente superiore a una propulsione tradizionale. I player sono i grandi dell’elettrico (Siemens, ABB, Emerson…), in collaborazione diretta con i cantieri per gli sviluppi specifici. I gruppi per la produzione di energia elettrica spesso sono a giri variabili per ottimizzare i rendimenti.
Il primo Sanlorenzo SL 106 Hybrid è stato realizzato in versione prototipale con 120kW di potenza all’asse in elettrico.
Con l’ibrido si possono ottimizzare i consumi, con una accurata combinazione di profili di esercizio dei gruppi elettrogeni e dei gruppi propulsivi, e generare corrente durante la navigazione diesel. I sistemi applicati possono funzionare in modalità elettrico puro, ma possono racchiudere una serie di opzioni da valutare bene per migliorare l’efficienza energetica della nostra barca.
Il superyacht di 50 metri di lunghezza Binta d’Or di Tankoa offre la possibilità di poter scegliere tra ben quattro modalità di navigazione grazie a una coppia di MTU 8V4000M54 (895kW) e due propulsori elettrici (300kW) e due generatori 250kW a velocità variabile.
Mi riferisco ad esempio alla funzione booster, che è in grado di aggiungere potenza alla propulsione, permettendo di installare a bordo un motore diesel più piccolo, a parità di prestazioni raggiunte. Non è facile dire quale sia il sistema migliore, tra gli altri. Dipende dalle specifiche della barca, dal profilo di utilizzo, dal prezzo proposto, dagli ingombri…forse da mode o tendenze, a seconda dell’area geografica in cui viene realizzato.
Insomma, chi più ne ha più ne metta, ma non dimentichiamoci il nodo dell’accumulo di energia, le batterie, che diventano il punto nevralgico del sistema e la nuova sfida da risolvere a bordo: lo spazio, innanzitutto, il peso, la loro potenziale pericolosità. In altri termini, tutto, innovativo, green, hybrid… Ma da valutare con attenzione, sotto la guida di esperti, che sappiano architettare il sistema al meglio, senza farsi prendere la mano da chi pone in evidenza solo i vantaggi. La chiave, indispensabile per qualsiasi sistema si realizzi, è definire fin dal principio ed esattamente cosa ci si aspetta. Prossimamente farò una panoramica di massima di quello che offre il mercato, delle esperienze vissute personalmente, dandovi il mio contributo nella valutazione, di caso in caso, su quale sistema valga la pena avere a bordo: ad ogni barca il suo ibrido!
(Vulkan Navigare in Silenzio 1 – Barchemagazine.com – Dicembre 2020)
