Электродвижение в яхтинге: путь к экологичной навигации

Y MagazineHi-Tech

Электрическое движение

Текст: Александр Тараненко. Фото: производители, Алина Гараженко

Уже не первый год идет объявленная борьба за экологическую безопасность планеты, в которую включился ряд отраслей промышленности, в том числе судостроение. К движению по сокращению вредных выбросов присоединились и яхтенные верфи, выпускающие как парусные, так и моторные прогулочные суда. Но если парусные яхты в отношении экологии почти безупречны, то с моторными не все так хорошо: там есть о чем беспокоиться. Одно из направлений решения проблемы — электродвижение. Попытаюсь оценить реальное положение дел и перспективы этого сегмента яхтостроения, чтобы понять: камо грядеши?

Говорящие цифры

Мы наблюдаем быстрый рост мирового парка электромобилей, а вот в сфере яхтинга динамика электрификации не столь заметна, на что есть свои причины. Любое судно при движении испытывает сопротивление сред, водной и воздушной, намного превышающее сопротивление движению сухопутного транспорта. Чем тяжелее судно, тем выше его сопротивление, что особенно существенно для электродвижения, так как источники электрической энергии весят немало и отнимают значительную долю полезной нагрузки.

Важный показатель — энергоемкость. При широкой номенклатуре выпускаемых батарей у этого параметра присутствует разброс, но, к примеру, для батареи LiFePO4 его «устойчивая рыночная» величина — 150 Вт/кг. Если взять батарею 12 В емкостью 200 А·ч (2,4 кВт·ч), то весить она будет всего 16 кг при цене 45–50 тыс. руб.

Посмотрим, как далеко мы сможем уехать с этой батареей на лодке длиной 5 м и весом 600 кг с четырьмя пассажирами на борту. Расчеты показывают, что для движения в водоизмещающем режиме со скоростью 10 км/ч потребуется мощность около 9 кВт, и лодка сможет пройти 2,7 км. Или меньше, поскольку даже у лидеров рынка потери электроэнергии на дистанции от батареи до гребного винта достигают 20%.

«Пожертвуем» одним пассажиром, чтобы установить батарею весом 90 кг. Емкость такой батареи будет уже 13,5 кВт·ч, запас хода у лодки с тремя пассажирами — почти 12 км. А сопротивление глиссирующей лодки растет по экспоненте, и запас хода падает соответственно. Таковы реалии: лодка — это не электросамокат, который с батареей 20 А·ч может проехать 60 км.

Вывод: путь к повышению эффективности электрической пропульсии, помимо увеличения емкости накопителей, лежит через радикальное снижение сопротивления движению за счет снижения веса корпуса судна и применения подводных крыльев там, где это целесообразно. Кто‑то остроумно заметил: «Чисто технически решаемо почти все. Дело лишь в том, есть ли в нашем распоряжении техника для таких решений.»

Классификация судов с электродвижением

Условно прогулочные суда с электродвижением можно разделить на четыре группы. Первая группа — паромы или пассажирские катера, которые ходят в водоизмещающем режиме и в закрытых акваториях. В качестве накопителей энергии на них применяют современные литиевые аккумуляторные батареи, в частности на базе LiFePO4‑технологии (литий-феррумфосфат). Эти накопители имеют сложные зарядные контроллеры, обеспечивающие оптимальный заряд каждой ячейки. Энергия поступает на маршевые электродвигатели, которые в свою очередь также управляются специальными контроллерами, обеспечивающими оптимальный момент мощности на гребном валу — в зависимости от требуемой частоты вращения. Вот тут сказывается высокая эффективность электропропульсии по сравнению с ДВС: эффективность современного электродвигателя на постоянных магнитах или с обмотками возбуждения достигает 90% практически во всем диапазоне оборотов.

Электрический пассажирский паром на подводных крыльях FlyTahoe строится компанией Candela специально для озера Тахо (США)

Для судов, эксплуатация которых значительную часть времени не требует полного хода, это дает ощутимое преимущество в плане расхода энергии, поскольку у ДВС максимум КПД располагается в районе 50–70% от максимальных оборотов (как известно, коробки переключения передач у них нет). Суда этой группы ходят в основном в закрытых акваториях «от розетки до розетки», и в случае внезапного коллапса накопителя энергии им можно быстро оказать помощь. А коллапс возможен. Этот коренной недостаток литиевых батарей вызван нестабильностью процессов заряда/разряда ячеек с высокой энергоэффективностью. Основная опасность — возгорание. В ячейках используется горючий электролит, а условия заряда и эксплуатации оказываются далекими от идеальных. Дело в том, что батареи LiFePO4 при физически малом объеме сохраняют довольно много энергии, которая может быстро извлекаться, например, при резком повышении нагрузки. Приводящий к пожару внутренний разогрев могут вызывать разные факторы, включая быструю зарядку, причем горящий аккумулятор очень трудно потушить. Поэтому литиевые батареи требуют повышенного внимания на всех этапах: от проектирования систем до их использования.

Candela P-12 — первый рейсовый паром в Стокгольме (Швеция), запущенный в эксплуатацию в 2024 году

Конечно, системы управления имеют различные предохранители, но они не могут ограничивать эксплуатационное потребление/получение энергии, и тут существует тонкая грань, переход которой часто приводит к пожарам накопителей энергии. Кроме того, во время эксплуатации при температуре элемента около +60 °C начинаются необратимые процессы. За отметкой +80 °C ускоряются процессы газообразования, и ячейки вздуваются. Идет прогрессивная деградация элемента, и число заявленных циклов «заряд/ разряд» вместо 3000 доходит до уровня свинцово-кислотных батарей, то есть ниже в 10 раз.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Теория права: сбывшиеся теории заговоров Теория права: сбывшиеся теории заговоров

Пять неочевидных подтверждений того, что в каждой сказке – лишь доля сказки

Правила жизни
Расчеты на будущее Расчеты на будущее

Какие новые технологии вычислений придут на смену классическим компьютерам

РБК
Сев в условиях нехватки влаги Сев в условиях нехватки влаги

Почему сокращаются посевы зерновых культур

Агроинвестор
10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся 10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся

Рассказываем о мелочах, которые могут существенно подорвать бюджет поездки

Maxim
Секреты мотивации Секреты мотивации

Как вернуть мотивацию без изнурительной работы над собой?

Лиза
Кошка с собой Кошка с собой

Что стоит предусмотреть перед совместным отпуском с домашней кошкой

Новый очаг
Новое направление Новое направление

Знакомимся ближе с полноразмерным гибридным кроссовером EXLANTIX ET

Y Magazine
Садовые хитрости, проверенные временем Садовые хитрости, проверенные временем

Несколько рекомендаций, которые помогут вам в саду

КАНТРИ Русская азбука
Как работает институт многоженства и с чем сталкиваются женщины в таких семьях Как работает институт многоженства и с чем сталкиваются женщины в таких семьях

Почему женщины соглашаются становиться вторыми женами и какие риски несут

Forbes
Лечим не то не тем Лечим не то не тем

Почему нормы такси по 580-ФЗ плохи для пассажиров и перевозчиков?

Монокль
Среда для жизни Среда для жизни

Рука об руку: как благоустроить общественные пространства вместе с жителями?

Ведомости
Против взлома есть приемы Против взлома есть приемы

Как защитить свой аккаунт на госуслугах

Лиза
Вернуть по-хорошему Вернуть по-хорошему

Исторические диковинки других стран сейчас стали предметом споров в суде

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Топ-5 орехов против старения Топ-5 орехов против старения

Могут ли орехи улучшить ваше самочувствие и продлить молодость?

ТехИнсайдер
Билайн: Дорога в облака Билайн: Дорога в облака

Как «Билайн» развивает новую IT-платформу и модернизирует инфраструктуру

РБК
Человек с пистолетом и совестью Человек с пистолетом и совестью

Чем Клинт Иствуд важен не для истории кино, а для нас сегодняшних

Weekend
Миф о Гере Миф о Гере

В Красной Поляне Геру Митрош знают, кажется, все

Afternoon Seasons of life
Вес на месте Вес на месте

Стратегии двигательной активности во имя сохранения лучшей формы

Afternoon Seasons of life
Подкованный Подкованный

Тульский кроссовер-умелец Haval H7, ориентированный на комфорт и безопасность

Автопилот
Общая проблема: как мужчины работают в организациях, которые помогают жертвам насилия Общая проблема: как мужчины работают в организациях, которые помогают жертвам насилия

Почему помогающим организациям важно работать с мужской аудиторией

Forbes
«Королева небес»: Что известно о самолете за $400 миллионов, который Катар подарил Трампу «Королева небес»: Что известно о самолете за $400 миллионов, который Катар подарил Трампу

Как Америке катарцы подарили самолет.

Maxim
Выйти за ворота Выйти за ворота

Антон Шунин — это целая эпоха в нашем футболе. Как она прошла?

Men Today
Победа и Наука. Взгляд из Сибири Победа и Наука. Взгляд из Сибири

Война стала высшей точкой слияния науки и государства

Знание – сила
Поговорим после Поговорим после

Как уйти от неприятного разговора и не чувствовать себя виноватой

Лиза
«Путеводитель по Средневековью: Мир глазами ученых, шпионов, купцов и паломников» «Путеводитель по Средневековью: Мир глазами ученых, шпионов, купцов и паломников»

Каково было совершать паломничество на борту галеи

N+1
Весенняя путина Весенняя путина

Свежий улов: на крючке кроссовер Bestune T90

Автопилот
С легким паром! С легким паром!

Дача без русской бани на участке — это скорее нонсенс

КАНТРИ Русская азбука
10 продуктов для здоровья волос в пожилом возрасте 10 продуктов для здоровья волос в пожилом возрасте

Как связаны здоровье волос и продукты, которые вы едите?

ТехИнсайдер
Как научить учиться Как научить учиться

Плохие оценки в школе: ищем ошибки в методе обучения, а не в ребенке

Здоровье
Геохимики СПбГУ первыми в России датировали подводный минерал из крупнейшего бассейна восточной Арктики Геохимики СПбГУ первыми в России датировали подводный минерал из крупнейшего бассейна восточной Арктики

Геологи СПбГУ смогли первыми определить возраст подводного арктического минерала

Знание – сила
Открыть в приложении