Nelle nostre case la tensione è di 220-230V a corrente alternata (AC), mentre quella dell’impianto elettrico del camper è a 12V (nominali) a corrente continua (CC), cioè la stessa tensione della batteria utilizzata per l’avviamento e il funzionamento del motore.
Nei v.r. abbiamo almeno due batterie:
– la batteria motore, utilizzata come detto per l’avviamento del motore e per il suo funzionamento ovvero per tutti gli accessori del veicolo in movimento (fari, tergicristalli, radio ecc)
-la batteria servizi impiegata invece per l’uso dei servizi della parte abitativa (luci, pompa dell’acqua, stufa, frigo, tv, ecc).
Tutti i consumi del veicolo in movimento sono soddisfatti dall’alternatore, che, quando il motore è acceso, produce la corrente necessaria per la ricarica della batteria motore. Si pensa spesso che sia solo la batteria dei servizi a fornire l’energia necessaria per il funzionamento dei componenti abitativi presenti in camper: se non si ha abbastanza autonomia per poter sostare senza la 220V, sia sufficiente aggiungere una seconda batteria servizi.
Ma questo è vero solo parzialmente: se immaginiamo la batteria servizi come un serbatoio di acqua, risulta facile capire che più grande è il serbatoio, più acqua potremo avere; ma per quanto grande essa sia, è comunque fondamentale ricaricarlo, ripristinando l’acqua prelevata. Allora anche aumentando il “serbatoio” di energia elettrica, ad esempio raddoppiando la batteria servizi ma senza provvedere a “riempirla” in tempi ragionevoli, comunque si potrebbe avere un grande serbatoio… ma vuoto.
Se, per varie ragioni, si vuole autonomia per lunghi periodi, è importante dimensionare adeguatamente i sistemi di ricarica delle batterie dei servizi.
Il primo sistema di ricarica e di “produzione di energia” presente in tutti i camper è la ricarica da motore, tramite l’alternatore. L’impiego di questo un sistema di ricarica è molto interessante per chi fa turismo itinerante, con soste brevi e molti spostamenti. Ma di cosa si tratta?
A parte i modelli di camper più recenti, in tutti gli altri camper è presente un semplice sistema che si attiva all’accensione del motore; è un relè accoppiatore che “unisce” la batteria motore con la batteria servizi. Questo sistema consente quindi di trasferire parte della corrente prodotta dall’alternatore/motore verso la batteria servizi per ricaricarla. Se da un lato è un sistema economico spesso integrato nelle centraline servizi dei camper, può essere efficace solo se la batteria dei servizi da ricaricare non è di grosse dimensioni ed i tempi dedicati agli spostamenti sono lunghi. Infatti spesso i cavi predisposti hanno una sezione che non consente di raggiungere grandi correnti di carica e la tensione di carica è determinata dalla tensione prodotta dall’alternatore senza possibilità di configurazione.
I modelli di camper più recenti sono meccaniche dotate di serie dei cosiddetti “smart-alternator”, cioè componenti specifici per la ricarica da motore, chiamati booster di carica o DC-DC charger o ancora battery to battery charger. Questi sono tutti sinonimi per definire un particolare tipo di caricabatterie che, seguendo le corrette “curve di carica” (appositi programmi di soglie di tensioni, correnti e tempi), trasferisce la corrente dalla batteria motore e dall’alternatore collegato alla batteria servizi, svolgendo contemporaneamente diverse funzioni, tra cui le principali:
- rispetta le tensioni corrette per le diverse tipologie di batterie servizi (piombo/acido, AGM, GEL, litio LiFePO4)
- protegge l’alternatore motore da eccessive correnti che si potrebbero verificare con determinate tipologie e capacità di batterie servizi
- consente, a seconda del modello e delle batterie servizi, di ottenere correnti di carica elevate.
Volendo sfruttare completamente la possibilità di ricarica da motore, è consigliabile installare un DC-DC charger che, a seconda del modello, consente di ottenere correnti di carica dai 25-30A ai 60A con un unico dispositivo e, in presenza di particolari alternatori “maggiorati”, si possono raggiungere correnti anche di 110-120A, con adeguate batterie servizi. Certamente affidarsi a questa fonte di ricarica non conviene se si prevede di rimanere in sosta per diversi giorni senza accendere il motore. Tuttavia è bene sapere che con dispositivi di questo tipo, si raggiungono correnti di carica anche di 5-10 volte maggiori di quelle raggiungibili senza, perciò anche i tempi di ricarica saranno ridotti di pari passo.Il massimo beneficio dall’utilizzo di questi sistemi di carica, si ottiene con batterie al litio LiFePO4 che sono in grado di “assorbire” correnti elevate di carica anche nella fase finale consentendo ricariche in tempi ridotti.
Anche chi fa vacanza itinerante in camper, vive dei periodi di sosta più o meno prolungata: in questi casi il caricabatterie a 220-230V ovvero funzionante attraverso la corrente della “colonnina” permette di approvvigionare il camper con la corrente necessaria. Come sappiamo, è un sistema che funziona solo se la sosta è in campeggio o in aree sosta attrezzate. Se ci trovassimo in sosta libera, per l’ ovvia mancanza di allaccio della corrente, solo con un generatore o dei gruppi elettrogeni per la produzione della 220V, sarebbe possibile utilizzare il caricabatterie del camper, però con alcune limitazioni e controindicazioni tra cui il rumore e l’odore dei gas emessi, se si pensa al classico generatore funzionante con motore a scoppio.
Ma cosa sono i generatori basati su celle a combustibile, o celle termoelettriche?
Sono sistemi per la produzione di corrente di solito silenziosi e che impiegano metanolo, gasolio o altri prodotti: questi sistemi consentono la ricarica diretta delle batterie, senza necessità di utilizzare il caricabatterie di serie del camper.
Tipicamente questa tipologia di generatori, non produce corrente AC a 220V, ma direttamente DC “pronta” per caricare le batterie ed erogano correnti di ricarica relativamente basse, ma grazie alla loro silenziosità e ai consumi ridotti, possono funzionare per diverse ore riuscendo così a compensare i consumi e contemporaneamente a ricaricare le batterie servizi. I generatori a celle combustibile hanno costi non proprio contenuti, ma permettono di essere utilizzati in ogni situazione, senza provocare rumori e in assenza di sole o vento; sono soggetti a periodiche manutenzioni da parte di personale qualificato e/o dalle ditte produttrici e questo è un altro elemento da considerare in fase di acquisto.
Chi tra i camperisti non conosce i cosiddetti “pannelli solari” o più correttamente pannelli fotovoltaici?
I pannelli fotovoltaici sono dispositivi che trasformano la luce (i fotoni) in energia elettrica: tra i diversi vantaggi si può ricordare che non producono rumori o fumi, non consumano liquidi o altre sostanze, non richiedono manutenzione se non una pulizia/lavaggio periodico, occupano uno spazio ridotto all’esterno del camper, solitamente sul tetto del veicolo ma la vera nota dolente resta il fatto che in mancanza di sole, non si possono caricare.
In commercio esistono alcune tipologie di pannelli solari che si differenziano sia per il supporto fisico utilizzato, sia per il tipo di cella fotovoltaica e la sua costruzione. Si potrebbero scrivere intere pagine riguardo alle diverse tipologie di celle e pannelli, dei rispettivi vantaggi e svantaggi senza arrivare ad un’unica “scelta migliore”. Ci limiteremo quindi a riportare alcuni aspetti che caratterizzano i diversi tipi di pannelli e celle.
Rimanendo quindi sui pannelli ad uso caravan e camper, possiamo individuare due tipologie principali, ovvero i pannelli “rigidi” e quelli “flessibili” (o meglio semi-flessibili). I primi sono i pannelli che hanno il vetro di protezione superiore e sono dotati di telaio, solitamente in alluminio con uno spessore complessivo di 3-4 cm circa. I secondi sono invece pannelli molto sottili di circa 2-3 mm di spessore su un supporto flessibile che possono seguire eventuali curvature del tetto, come le mansarde.
Molto sinteticamente possiamo evidenziare per ciascuno i seguenti principali vantaggi/svantaggi:
| Tipo pannello | Vantaggi | Svantaggi |
| Rigido con telaio e vetro | migliore ventilazione e raffreddamentomaggiore vita utile (20-25 anni)costo leggermente inferiore | Peso (5-12kg) |
| Semi-flessibile | Molto leggeri (1-3 kg)Sottilissimi ed utilizzabili su tetti a soffietto, mansarde o similiPossibilità di utilizzo “al bisogno” senza fissaggio | Minore ventilazione e difficoltà nel raffreddamentoMinore vita utile (5-7 anni)Costo leggermente maggiore |
La scelta della tipologia di pannello dipende principalmente dalle possibilità di collocazione e/o di gestione dei pesi con una preferenza verso i pannelli rigidi quando possibile.
Chiaramente i pannelli flessibili rimangono un’ottima (e unica) alternativa se necessariamente si devono ridurre i pesi o ci sono curvature sul tetto. I pannelli flessibili, consentono inoltre un utilizzo “al bisogno” conservando il pannello di pochi millimetri nel gavone o “sotto il materasso” per poi posizionarlo all’esterno quando si è in sosta, collocandolo nella migliore posizione ed inclinandolo per una maggiore resa. Per la costruzione dei pannelli si impiegano sia celle in silicio monocristallino sia policristallino ma anche altre tipologie di celle con tecnologie diverse come le CIGS.
Ognuna presenta caratteristiche che la differenziano in termini di rendimento a parità di superficie determinando la dimensione dei pannelli oppure di rendimento in base al tipo di irraggiamento (cielo velato, inclinazione rispetto al sole ecc.) ed altri fattori. Tali caratteristiche, destinate agli addetti ai lavori, diversificano i tipi di celle anche se, per l’uso nei mezzi con poca superficie a disposizione come camper e caravan, uno degli elementi da tenere in maggior considerazione sono le dimensioni finali del pannello rapportati all’energia prodotta.Se infatti in determinate condizioni una tipologia di pannello potrebbe rendere qualche punto percentuale in più (con luce debole e quindi con energia prodotta bassa), magari lo stesso pannello risulta più grande o di potenza inferiore di uno con le stesse dimensioni ed altra tecnologia che compenserebbe la differenza.
Il suggerimento è quello di scegliere la massima potenza installabile sul tetto in base agli spazi disponibili, ricordando che in assenza di sole, non si avrà ricarica.
Per portare l’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici alle batterie, sono necessari i regolatori di carica che sono dispositivi per caricare correttamente ed interrompere la carica quando necessario. Esistono sul mercato due principali tipologie di regolatori solari: i regolatori PWM (Pulse-Width Modulation) e i regolatori MPPT (Maximum Power Point Tracker).
Ecco, in modo molto semplice e sintetico le principali differenze.
I regolatori PWM sono economici perché si limitano a “riversare” la corrente prodotta dai pannelli senza effettuare “trasformazioni”, gestendo solamente la tensione di fine carica e di mantenimento (quando previsto) mediante una modulazione ad impulsi. Questa tipologia di regolatori è ottimale con pannelli la cui tensione di lavoro è bassa e vicina a quelle batterie, avendo poco “spreco” di energia.
I regolatori MPPT invece sono più costosi e complessi perché convertono l’energia complessiva prodotta dai pannelli, che spesso è ad una tensione molto più alta della tensione della batteria, nella stessa quantità di energia complessiva sulla batteria con un incremento di corrente.
Semplificando molto, ecco un piccolo esempio: se il pannello da 100W ha una tensione Vmpp (Tensione di massima resa) di 24V, produrrà nelle condizioni ideali 100:24=4,1A, quindi circa 4A ad una tensione di 24V. Se utilizzo un regolatore PWM, questo farà arrivare alla batteria la corrente erogata dal pannello , quindi circa 4-5A (massimi e dipendenti da altri dati del pannello).
Se utilizzo un regolatore MPPT potrei arrivare a 7-8A a seconda del livello di carica della batteria perché questo regolatore mi convertirà la potenza di 100W alla tensione della batteria 12V-14V (semplificando 13V), quindi 100:13=7,7A.
E’ un ragionamento molto semplificato ma dimostra come la conversione della potenza effettuata dai regolatori MPPT riesce a fornire maggior corrente utile alla batteria dei servizi.
Questa differenza tra le due tipologie di regolatori si riduce ad esempio se la tensione di lavoro del pannello è più bassa (ad esempio 16V invece che 24V) così come la differenza aumenta se è maggiore la tensione di lavoro del pannello.
In sintesi la scelta migliore è rappresentata dai regolatori MPPT benchè siano più costosi, anche se la maggior spesa è compensata se i pannelli installati hanno tensioni di lavoro (o meglio Vmpp) ben maggiori della tensione della batteria da caricare così da sfruttare pienamente la conversione dell’energia.
Si ringrazia per la consulenza l’ing. Diego Trevisan dell’azienda DSTeck S.r.l.