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Aria Condizionata DC - Comfort sull'acqua, non è necessario un generatore

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Ben ed io siamo molto lieti di pubblicare la prima voce ospite di Phil Gutowski, proprietario di BoatRX e collaboratore di Sail ~ Ben S.

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Come proprietario di un'azienda di installazione di sistemi marini - e come un appassionato cruiser nel mio tempo libero - ho imparato che la nuova tecnologia di controllo del clima sta cambiando il nostro modo di andare in barca. Accoppiando i sistemi di climatizzazione a corrente continua con le batterie chimiche avanzate, possiamo finalmente installare potenti sistemi di climatizzazione su imbarcazioni senza generatori

È un concetto che può non sembrare così nuovo per gli armatori di yacht a vela e a strascico più grandi. Molti di loro hanno già banchi di batterie e grandi sistemi di inverter dimensionati per far funzionare tutti i carichi a 110/220 volt della barca per un periodo di tempo prolungato. La ricarica del banco batterie viene effettuata con un alternatore ad alta potenza adatto al motore principale. In questo modo è possibile generare una straordinaria quantità di potenza. Infatti, il sistema Integrel, introdotto di recente, consolida 9kW di generazione di energia azionata dal motore principale in un pacchetto automatizzato

Questi sistemi sono particolarmente efficaci quando si immagazzina energia nelle batterie LiFePO4. Poiché la resistenza interna di queste batterie è così bassa, hanno tassi di accettazione della carica straordinariamente elevati. Ciò significa che è possibile generare e immagazzinare energia solo in una frazione del tempo necessario per consumarla.

Ma che dire delle barche fuoribordo più piccole che desiderano ancora carichi di raffreddamento? Facciamo un po' di matematica del retro del tovagliolo. Se dovessi installare un condizionatore tradizionale da 16k btu 115v della marca leader, consumerebbe circa 1400 watt di potenza. Ora facciamolo funzionare da un inverter collegato alle batterie da 12 volt della barca. Supponendo che non si verifichi alcuna perdita di efficienza attraverso l'inverter, 1400 watt equivalgono a 112 ampere a 12,6 volt. È un sacco di corrente!

Supponiamo anche che i motori (2) siano in funzione. I popolari 6 cilindri Mercury Verado 350's a 6 cilindri hanno un alternatore da 70 ampere, e i miei test hanno dimostrato che l'alternatore Mercury produrrà la piena potenza a circa 1300 giri al minuto. La pompa di sterzo per ciascuno di questi motori Mercury consuma fino a 30 di quegli ampere, mentre gli altri sistemi sulla barca ne consumano altri 25. Quindi, per due motori a 1300 giri al minuto, gli amplificatori consumati sottratti dagli amplificatori prodotti lasciano 55, nemmeno la metà dei 112 necessari. E che dire dell'aspettativa di vita degli alternatori che funzionano a piena potenza per la maggior parte del tempo?

Il problema qui è l'efficienza energetica. L'aria condizionata su qualsiasi imbarcazione è quasi sempre il maggior consumatore di energia elettrica. Anno dopo anno, i grandi produttori apportano piccoli miglioramenti alle loro apparecchiature, ma la tecnologia è ancora in gran parte immutata dagli anni Ottanta. Nel frattempo, abbiamo visto grandi balzi in avanti nei mercati della climatizzazione terrestre. I compressori azionati da inverter, che permettono di regolare la velocità dei compressori, hanno dominato il mercato residenziale con la prevalenza di mini-split senza condotti.

Questi moderni sistemi regolano il flusso di refrigerante attraverso la valvola di espansione per ottimizzare la quantità di surriscaldamento nell'evaporatore. Al variare del carico termico nella stanza, essi rallentano poi la velocità del compressore per mantenere la temperatura impostata e ciò fornisce una drastica riduzione dell'assorbimento di corrente dal motore. Infine, se l'unità viene fatta funzionare direttamente a batteria, non ci sono perdite, poiché un inverter aumenta la tensione della batteria CC a 120/240 CA.

Un paio di produttori stanno applicando bene questa tecnologia. Per esempio, l'italiana Termodinamica - nota soprattutto per i suoi impianti di condizionamento per superyacht di grandi dimensioni e di fascia alta - ha fatto un'incursione nel mercato delle piccole imbarcazioni con un condizionatore da 16k btu che funziona a 24 volt DC. Hanno anche un'opzione di split-unit che permette di separare l'unità di trattamento aria dall'unità condensante, il che significa che gli installatori hanno una maggiore flessibilità nell'installazione dell'impianto in spazi più piccoli.

Considerando che la maggior parte delle imbarcazioni negli Stati Uniti opera con un sistema a 12 volt DC, questi condizionatori Termodinamica richiedono un'installazione piuttosto complessa, che comprende un banco batterie separato a 24 volt, un caricabatterie da terra a 24 volt e un convertitore DC step-up. Incredibilmente, tuttavia, questi sistemi utilizzano solo 700 watt di potenza per spostare 16k btu di calore. Se riconvertiamo questi numeri in ampere consumate dal sistema a batteria a 12 volt, otteniamo solo 58 ampere e questo è circa il 50% più efficiente della maggior parte delle apparecchiature che usiamo oggi. Ho pensato che queste cifre fossero piuttosto incredibili, così ho fatto le mie prove.

Un altro produttore di condizionatori d'aria a velocità variabile in corrente continua che merita di essere menzionato è Mabru Power Systems. Essi offrono unità da 5, 7 e 12k btu che funzionano tutte a 12 volt e sono quindi molto più semplici da installare. Senza bisogno di cambiare la tensione, una semplice estensione del banco batterie della casa funziona bene. E se si preferisce una batteria dedicata per l'aria condizionata, può essere aggiunta con un semplice relè di carica automatica o un caricabatterie da CC a CC. L'unità da 12k btu assorbe solo 44 ampere max in modalità di raffreddamento. Non ho ancora fatto un test di capacità sul campo di questo sistema, ma pubblicherò un video non appena lo farò. Come prova che l'idea sta prendendo piede, il Gruppo Beneteau ha recentemente raggiunto un accordo con Mabru per l'acquisto di unità DC per molte delle loro nuove barche a motore in costruzione in Francia.

Un altro esempio della nuova domanda del mercato per questi sistemi si vede a bordo delle imbarcazioni Axopar. Costruiti in Polonia, sono fuoribordo tattici in stile tattico che sfoggiano una pilothouse e la possibilità di cabine a prua e a poppa. Nautical Ventures, il più grande importatore Axopar negli Stati Uniti, lavora regolarmente per soddisfare le esigenze dei clienti che vogliono l'aria condizionata, spesso come condizione d'acquisto.

Tutta questa nuova tecnologia è fantastica, ma manca un pezzo del puzzle, la progettazione e l'installazione dell'impianto elettrico. Questa parte è critica, talmente critica che un importante distributore di condizionatori d'aria in corrente continua ha recentemente cessato l'attività dopo che un nutrito gruppo di clienti si è lamentato di problemi legati alla cattiva installazione. Per fortuna, se seguiamo gli standard messi in atto dall'ABYC e progettiamo un sistema robusto che segua le convenzioni che abbiamo imparato negli anni su un'ampia varietà di progetti elettrici BoatRx, è probabile che avremo successo.

La tecnologia di condizionamento dell'aria in CC, gli alternatori ad alto rendimento e i nuovi prodotti chimici delle batterie stanno cambiando le nostre aspettative su come produciamo e consumiamo l'energia a bordo. Per quanto mi riguarda, sono molto emozionato per il cambiamento che sta avvenendo e ho fatto dei sistemi di climatizzazione ad alta efficienza il nostro business focus in BoatRx.