Michael Köhler e sua moglie Heike (in alto a destra) sono velisti appassionati. Ma erano stanchi di dipendere da un motore diesel nei periodi di calma. La loro soluzione: un motore elettrico azionato da celle solari. Oggi la sua azienda Solarwave è il più importante fornitore di yacht solari.

L'avvocato carinziano Michael Köhler e sua moglie Heike, ogni volta che il loro tempo lo permetteva, erano in movimento sul vicino Adriatico. Coprivano circa 30000 miglia nautiche con i monoscafi, più o meno la stessa distanza con i catamarani a vela. Ma qualche volta nel 2003 hanno dovuto ammettere a se stessi: "Abbiamo corso troppe ore sotto il motore. Il vento è un partner piuttosto inaffidabile. Dobbiamo chiedere troppo spesso l'aiuto di Rudolf Diesel".

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Purtroppo Diesel non è il partner ideale per la vela. I motori a combustione generano rumore, calore, vibrazioni, vibrazioni, gas di scarico e un film di sporco sull'acqua. Il generatore (anche rumoroso) ha bisogno di gasolio o benzina per alimentare i guzzlers di potenza come il frigorifero, il sistema di desalinizzazione dell'acqua di mare, i dispositivi di navigazione e l'impianto di condizionamento dell'aria. Le imbarcazioni che trasportano poco carburante sono limitate a poche centinaia di miglia nautiche. La grande sensazione di libertà e avventura sembra diversa. "Abbiamo pensato: forse dovremmo dare una possibilità a Werner von Siemens, che già nel 1886 fece testare la sua prima barca elettrica sulla Sprea a Berlino. Non sarebbe una splendida idea quella di trasformare uno yacht convenzionale in uno yacht solare con pannelli che azionano motori elettrici?".

Quindi i Köhler danno un'occhiata a ciò che il mercato ha da offrire. Si rendono subito conto che non è molto. Essi scartano rapidamente l'idea originale di acquistare e convertire un catamarano Lagoon. Semplicemente non è possibile ospitare moduli solari di grandi dimensioni: "Non si può trasformare una Ferrari in un camion".

Nel 2005, i due iniziano i primi test per il proprio catalizzatore solare. Come e dove devono essere installati i pannelli? Quanto spazio è necessario? Quante ombre proiettano l'albero e le altre sovrastrutture? Quanta elettricità devono generare i pannelli per alimentare un motore elettrico? Qual è la potenza richiesta per l'elettronica di bordo, l'aria condizionata, la stufa? Quanto devono essere forti le batterie che azionano il motore elettrico? Nei prossimi anni percorreranno 15.000 miglia nautiche con queste domande nei loro bagagli - nel Mediterraneo, nei Caraibi, su una traversata dell'Atlantico. L'avvocato e il capitano Köhler sta diventando sempre più un ingegnere: "Sono rimasto affascinato dalle nuove possibilità. E' una tentazione rendere la propria barca completamente autosufficiente con celle solari e motori elettrici".

Il catamarano sembra essere il tipo di nave ideale per questo. Questo è l'unico luogo in cui è possibile collocare sul tetto un numero sufficiente di pannelli solari per generare sufficiente energia elettrica.

Nel 2009 verrà costruito il primo e-yacht Köhlers in un cantiere navale a Niederkassel vicino a Bonn. Dopo il lancio dell'"onda solare 46", viaggerà attraverso il Reno, il Meno, il Danubio e il Mar Nero fino al Mar Egeo. Durante questo viaggio di oltre 12000 miglia nautiche ci sono regolarmente otto persone a bordo. E 'elettricamente cotto e guidato in qualsiasi condizione atmosferica. Durante la calma e la tempesta, il sole e la pioggia. Durante questo periodo (durata netta del test: 141 settimane) non sono necessari lavori di riparazione o manutenzione, né sull'impianto solare né sull'azionamento elettrico. Il generatore funziona solo per circa 50 ore, principalmente per evitare la formazione di ruggine. I motori elettrici, invece, fanno le fusa per più di 2500 ore. Per questo successo, il sistema Solarwave ha ricevuto il premio Energy Globe Award.

"La nostra barca ha avuto sorprendentemente pochi problemi di dentizione", sottolinea l'armatore. Naturalmente, ci sono stati dei cambiamenti: Nel corso degli anni, le batterie al piombo sono diventate celle al litio più leggere, più piccole e più durevoli. Gli otto blocchi di batterie che ha installato sull'"onda solare" di 64 piedi di lunghezza, ad esempio, richiedono solo 0,6 metri cubi di spazio. "In linea di principio, queste sono le stesse cellule che si trovano in un Tesla. Abbiamo avuto la sensazione di aver scoperto un mercato molto interessante".

Ora è tempo per i carinziani di trasformare gli yacht solari in un'attività redditizia. Prototipi per un sacco di soldi sono stati finalmente costruiti anche da altri. Tuttavia, non erano quasi mai pronti per la produzione in serie. Da un lato, si pensava che fossero troppo grandi, tanto da diventare troppo costose anche per privati molto facoltosi. D'altra parte, i fondatori si sono impantanati perché volevano offrire tutto da un'unica fonte e allo stesso tempo essere un ufficio di progettazione, una fucina di progettazione, un cantiere navale e una società di marketing.

Ma questa non è mai stata esattamente l'intenzione dei Köhler: "Non volevamo in nessun caso diventare un fornitore completo. Costruire yacht è un'attività troppo complessa per questo. "Dovrebbe fare la nostra parte per riunire il know-how". Le domande cruciali erano: Quale cantiere costruisce le navi? Quale ufficio di progettazione dovrebbe essere a bordo? Il team principale è composto da una mezza dozzina di dipendenti e la sede centrale di Solarwave Yachts AG viene trasferita in Svizzera per motivi fiscali. "Lo studio di progettazione ha sede ad Amburgo, il modello 64 piedi è ancora in costruzione in Turchia e abbiamo commissionato al cantiere tedesco-cinese Mazarin German Yachts la costruzione dei modelli 55 e 72 piedi", spiega Köhler.

L'azienda offre attualmente diverse varianti di modelli. Con puro azionamento elettrico, il "Cruiser" è disponibile nella versione economica (dislocatore, velocità fino a dieci nodi) e nella versione "E-Power" per velocità fino a 20 nodi (aliante con due motori elettrici da 135 kW). La terza variante attualmente disponibile è il modello "Hybrid Power", in cui, oltre ai due motori elettrici, sono installati due potenti motori diesel che insieme forniscono la trasmissione. "A seconda del vostro umore, i motori elettrici possono essere azionati quasi a tempo indeterminato a velocità inferiori. Se le cose devono andare più velocemente, il generatore diesel può essere avviato se necessario", spiega Köhler.

Il "Solarwave Sailor" ha un'opzione aggiuntiva: può essere utilizzato anche per regolare le vele. "Con venti forti, puoi attraversare gli oceani a piu' di dieci nodi." Il rigg della Sailor può essere equipaggiato con la trasmissione ibrida seriale del "Cruiser" e della "E-Power" così come con gli aggregati diesel della versione "Hybrid-Power".

"Tutti i modelli sono configurati in modo da essere completamente autosufficienti in condizioni "normali", come avviene nelle normali regioni di vacanza e di svago. Per mesi e mesi", promette Köhler. Un impianto fotovoltaico da 15 kilowatt prodotto in Austria da DAS-Energy assicura che non solo il motore elettrico funzioni, ma anche che gli apparecchi elettrici a bordo abbiano sempre il succo di frutta. Un'intera armata di cellule di litio immagazzina l'elettricità e la tiene pronta per il recupero. La capacità della batteria e la progettazione dei motori dipende dalle esigenze dell'acquirente - ogni Solarwave è un prodotto su misura. Secondo Köhler, anche se l'acquirente vuole molte batterie, c'è ancora spazio per un garage per gommone lungo 4,5 metri, una cucina completa, un salone, tre o quattro cabine ospiti accanto alla cabina per l'equipaggio, due ponti prendisole e un generoso tavolo per i pasti all'aperto. Al fine di consumare meno elettricità possibile per la propulsione, lo scafo della nave è realizzato in fibre composite di carbonio superleggero.

Il piccolo generatore diesel, che è anche parte dell'equipaggiamento del purosangue "E-Cruiser", è solo un'assicurazione nel caso in cui il motore elettrico non riceva abbastanza succo dalle celle solari. Dopo tutto, nessuno vuole vagare in mare aperto senza un sistema di propulsione. In futuro Köhler spera che non saranno necessari né il generatore d'emergenza per il puro "E-Cruiser", né i motori diesel più potenti per la variante ibrida - come per le auto -: "I pannelli della prossima generazione produrranno sufficiente energia elettrica e le batterie più potenti saranno in grado di immagazzinarla per un periodo di tempo più lungo senza problemi.

Parlando della prossima generazione. Köhler attribuisce grande importanza al fatto che i suoi yacht possono essere riadattati. In futuro, le batterie al litio saranno più economiche e avranno una maggiore densità di energia. In questo modo è possibile percorrere distanze più lunghe a velocità più elevate. "La sostituzione costa attualmente circa il cinque per cento del costo totale dello yacht, tra pochi anni sarà ancora meno", spiega la Carinzia. "I pannelli solari possono essere sostituiti con la stessa facilità in pochi anni, quando saranno disponibili nuove celle con un'efficienza significativamente più elevata - stiamo parlando dello 0,5% dei costi totali della barca".

Il prezzo di base per uno yacht solare di 55 piedi è poco meno di 1,2 milioni di euro. "Non e' piu' costoso di uno yacht a motore convenzionale." Il modello lungo 64 piedi costa quasi due milioni di euro. Nel frattempo, c'è una solida domanda per gli yacht austriaci, il portafoglio ordini per tutti i modelli è ben riempito, in parte al completo: "Abbiamo già consegnato una mezza dozzina di barche, un'altra mezza dozzina è già in costruzione, altre barche sono state ordinate. Il nostro cantiere turco, che sta costruendo la variante dei 64 piedi, è al completo fino al 2020".

Dopo uno "zero nero" negli anni 2015/2016, il 2017 sarebbe "per la prima volta in nero". Tuttavia, non sapeva dire con certezza quanti milioni di euro di investimenti iniziali aveva raccolto: "Molto era un hobby, uno scherzo privato all'inizio". Nel frattempo, ci sono stati i primi imitatori che hanno perseguito un modello di business simile. "Al momento si può offrire uno yacht a motore solare completamente autosufficiente e adatto alla navigazione, ma nessuno eccetto noi in serie", sottolinea.

I suoi acquirenti trovano Solarwave principalmente in Europa e negli Stati Uniti. Questi sono molto tecnici, appartengono all'avanguardia, che preferisce anche Tesla. E hanno consapevolmente accettato che le barche a motore sulle lunghe distanze sono ancora molto più veloci delle barche elettriche. "Non confrontiamo nemmeno le nostre barche con un classico yacht a motore diesel, che produce molto rumore e fumi di scarico. Il nostro punto di riferimento sono le barche a vela, che troppo spesso girano sotto il motore. E le loro velocita' e le loro distanze che riusciremo sempre a gestire".

Era stato sulle Isole Baleari quest'estate per sei settimane, con gli ospiti, con l'aria condizionata accesa, più di 60 miglia nautiche in un giorno, a volte anche a tutto gas, che corrisponde a circa undici nodi per il "Solarwave 64 Cruiser". Ha detto che è riuscito a fare a meno del diesel. E durante la traversata da Ibiza alla terraferma spagnola a Cartagena (135 miglia nautiche), il generatore aveva funzionato solo per sei ore durante la notte: "A una velocità inferiore, non ne avremmo avuto nemmeno bisogno".

Ovviamente, il futuro del solare è iniziato anche nel settore degli yacht. "E la cosa migliore," ride Köhler. "E' piuttosto veloce."

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Come i motori elettrici conquistano laghi e mari.

Gli esperimenti con motori elettrici non sono limitati agli yacht. Nel 2012, il produttore svizzero Planet Solar ha presentato il "Tûranor", il più grande catamarano solare mai costruito con 100 tonnellate. Per la prima c'era una voce nel Guinness dei primati. Oggi il "Tûranor" viene utilizzato per spedizioni scientifiche. Ai ricercatori piace il fatto che i campioni possono essere prelevati dal mare senza essere inquinati dai gas di scarico delle navi. Tuttavia, gli scienziati non hanno molto spazio a disposizione. Per raggiungere una velocità di cinque nodi, il "Tûranor" ha bisogno di ben 29000 moduli solari in silicio. Essi coprono gran parte della superficie della nave tramite cantilever. In questo modo è chiaro che gli yacht solari hanno ancora molta strada da fare prima di diventare navi da crociera o addirittura navi da carico. Per guidare una nave portacontainer che trasporta fino a 150000 tonnellate di merci con motori elettrici a energia solare, oggi sarebbero necessari interi campi da calcio sui pannelli del ponte. Gerard D'Aboville, capitano del "Tûranor", ha dichiarato in un'intervista: "Personalmente non credo che l'energia solare sia adatta per le grandi navi e il traffico merci. Sarebbe un sogno, ma folle. "Non avresti avuto abbastanza potere. La costruzione del "Tûranor" non era quindi altro che un gesto simbolico. Più interessante è il primo traghetto per auto a motore elettrico al mondo, che Siemens ha sviluppato insieme al cantiere norvegese Fjellstrand. La nave elettrica entrata in servizio nella primavera del 2015 non ha pannelli solari, ma grazie all'elettricità verde della Norvegia non emette anidride carbonica nell'atmosfera. Era responsabile l'ingegnere norvegese Siemens Odd Moen, la cui visione è diventata realtà dopo anni di armeggiamenti e innumerevoli test di laboratorio. "Da oltre 100 anni ci sono sottomarini alimentati a batteria che funzionano esclusivamente a corrente elettrica", afferma Moen. "Ci siamo chiesti: "Perché questo concetto di azionamento non può essere portato alla luce? L'impulso decisivo è venuto dal Ministero dei Trasporti norvegese, che è responsabile di tutte le rotte marittime del paese. Ha annunciato un concorso per sviluppare il traghetto più ecologico. Il premio: La concessione per il collegamento in traghetto tra i villaggi di Lavik e Oppedal nel Sognefjord. Le navi convenzionali a gasolio, la cui licenza di esercizio è scaduta nel 2015, vi hanno operato. Secondo il piano del ministero, il minimo rumore e le sostanze inquinanti possibili dovrebbero disturbare l'idillio. Oggi un traghetto completamente elettrico attraversa il fiordo 34 volte al giorno. Il "Ampere" impiega circa 20 minuti per completare il tratto di sei chilometri. La nave, lunga 80 metri, è azionata da due motori elettrici da 450 chilowatt ciascuno, che aspirano l'energia dalle batterie agli ioni di litio. La capacità totale della batteria di 1000 chilowattora è sufficiente per una manciata di viaggi tra le due comunità del fiordo. Gli ingegneri hanno risolto il problema della gamma con un semplice trucco. "Tra un viaggio in traghetto e l'altro, le batterie della nave vengono ricaricate nel porto", spiega Moen: "Ci sono ancora dieci minuti per questo, mentre i passeggeri e le auto sbarcano". Sulle vie navigabili interne domestiche, i motori a combustione appartengono quasi al passato. In Germania e in Austria, molti laghi con bruciatori non possono più essere navigati affatto o solo in misura limitata. Inoltre, qui esiste da tempo un'infrastruttura tariffaria sufficiente. L'imprenditore di Starnberg Christoph Ballin con la sua Torqeedo GmbH è diventato il leader del mercato mondiale in questo segmento (Private Wealth Issue 03/2015). Anche le eleganti e lussuose imbarcazioni svizzere in legno di Boesch sono state recentemente consegnate con motore elettrico. Markus Boesch, direttore junior del cantiere di Zurigo, afferma: "Nonostante un sovrapprezzo, i surfisti elettrici rappresentano già un terzo del fatturato. Naturalmente, questo è veramente ecologico solo se l'elettricità dalla presa proviene da fonti di energia rinnovabile. I motori elettrici da 80 kilowatt (108 CV) installati da Boesch generano una velocità di quasi 55 chilometri all'ora. Uno dei pionieri della mobilità elettrica in acque (interne) è la società berlinese SolarWaterWorld AG fondata nel 2001, nata dall'ex Istituto per la costruzione navale solare. Dal 2011, l'azienda offre il "SunCat 46", secondo la propria dichiarazione "il primo yacht solare più grande al mondo senza emissioni ad essere prodotto in serie". La versione base dello yacht di 14 metri, che costa circa un milione di euro, è stata progettata da Juan Carlos Espinosa e viene costruita in collaborazione con il costruttore taiwanese Horizon. Ha un'ampia superficie del tetto sulla quale sono montati i moduli solari Solon con una potenza totale fino a sei kilowatt. La potenza dei moduli è sufficiente a generare la corrente di trazione necessaria e la potenza sufficiente per i sistemi di bordo con due motori elettrici Kräutler a bassa rumorosità e a bassa vibrazione. L'energia viene immagazzinata in unità di batterie, che forniscono l'energia per la propulsione o la vita a bordo, a seconda delle necessità. Grazie all'energia solare, la barca ha una portata quasi illimitata, fintanto che il sole splende. Nelle giornate nuvolose, l'autonomia scende a otto ore. E anche questo può essere raggiunto solo se non si raggiunge la velocità massima di 14 chilometri all'ora. La sfida più grande con le barche a vela solari "normali" e sottili è quella di essere in grado di montare un numero sufficiente di pannelli. Questo è il motivo per cui la maggior parte dei fornitori utilizzano il catamarano. Un'alternativa potrebbe essere quella di integrare le celle solari direttamente nelle vele. PowerSails è uno di questi sistemi. È stato sviluppato da Alain Janet, il proprietario del velista britannico France. Ogni metro quadrato di materiale può generare 100 watt di potenza al giorno e non necessita nemmeno della luce diretta del sole. Naturalmente, questo funziona solo se le condizioni del vento permettono di regolare le vele. Poiché questo non è sempre il caso, gli esperti sostengono anche soluzioni ibride per questi modelli. Almeno fino a quando le celle solari diventano ancora più piccole e occupano meno spazio. Una variante interessante - oltre al supporto di un motore a combustione - è l'utilizzo dell'energia eolica, che genera elettricità a bordo utilizzando eliche.

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Autore: Dr. Günter Kast

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