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

Шестой Шестой

Новый 4Runner: пятнадцать лет спустя

Автопилот
Прибыль от долгов Прибыль от долгов

Чем интересны локальные валютные облигации

Деньги
«Стоять на обочине с полным баком»: как скромность мешает карьерному росту «Стоять на обочине с полным баком»: как скромность мешает карьерному росту

Как работает профессиональная видимость и можно ли превратить ее в стратегию

Forbes
Столкновение умов: как не проиграть конкуренцию в борьбе за лидерство в области ИИ Столкновение умов: как не проиграть конкуренцию в борьбе за лидерство в области ИИ

Как на самом деле развивается ИИ в России?

Forbes
Александр Невский и его время Александр Невский и его время

Александр Невский правил в тяжелое для нашего отечества время

Знание – сила
Андрей Кирсанов Андрей Кирсанов

Андрей Кирсанов по-настоящему круто умеет смотреть объективом в глаза

Собака.ru
Ядерная война приведет к потере 80 процентов урожая кукурузы Ядерная война приведет к потере 80 процентов урожая кукурузы

Ядерная война уронит годовое производство кукурузы на планете на 80 процентов

N+1
Автопророки Автопророки

На Шанхайском автосалоне производители попробовали заглянуть в будущее

ТехИнсайдер
Коты любят молоко, но им его нельзя. Почему? Коты любят молоко, но им его нельзя. Почему?

Почему кошкам вообще не следует пить молоко?

ТехИнсайдер
Атлантические крепости Третьего рейха Атлантические крепости Третьего рейха

Атлантический вал: порты-крепости и их роль в обороне Третьего рейха

Наука и техника
Цена труда Цена труда

Как меняется уровень заработной платы и производительности труда в России?

Ведомости
Мгновенное производство в ВПК Мгновенное производство в ВПК

Сегодня в России активно развивается новый военно-промышленный комплекс

Ведомости
Дачная палитра Дачная палитра

Как цвета растений на садовом участке влияет на тонус и настроение

Лиза
Капуцины острова Хикарон обзавелись традицией похищать и носить на себе детенышей ревунов Капуцины острова Хикарон обзавелись традицией похищать и носить на себе детенышей ревунов

У капуцинов появилась традиция похищать и носить детенышей ревунов

N+1
Золото выглядит дорого Золото выглядит дорого

Бурный рост цен на золото создал благоприятные условия для золотодобычи в России

Монокль
Андреа Кими Антонелли: биография гонщика, побившего рекорд Феттеля Андреа Кими Антонелли: биография гонщика, побившего рекорд Феттеля

Андреа Кими Антонелли — самый юный обладатель поул-позиции в истории «Формулы-1»

РБК
Бесконечная пахота против дзена: как устроена азиатская корпоративная культура Бесконечная пахота против дзена: как устроена азиатская корпоративная культура

Карьерный ментор Анна Знаменская рассказала об азиатской офисной специфике

Правила жизни
Эта компания построит грандиозное сооружение прямо на орбите — до сих пор никто такого не делал даже близко Эта компания построит грандиозное сооружение прямо на орбите — до сих пор никто такого не делал даже близко

Space Solar построит орбитальную электростанцию с использованием роботов

Inc.
Ожирение в детстве в четыре раза повысило вероятность долгосрочного отпуска по болезни в 25 лет Ожирение в детстве в четыре раза повысило вероятность долгосрочного отпуска по болезни в 25 лет

У страдавших ожирением в детстве высокая вероятность уйти в отпуск по здоровью

N+1
«Увидимся через 25 лет»: почему третий «Твин Пикс» не то, чем кажется, и как Дэвиду Линчу удалось вновь перевернуть представление о сериалах «Увидимся через 25 лет»: почему третий «Твин Пикс» не то, чем кажется, и как Дэвиду Линчу удалось вновь перевернуть представление о сериалах

Как Дэвид Линч снова доказал, что сериалы могут быть настоящим киноискусством

Правила жизни
Как благотворительность помешала Биллу Гейтсу стать первым в мире триллионером Как благотворительность помешала Биллу Гейтсу стать первым в мире триллионером

Почему Билл Гейтс мог стать богаче Маска втрое?

Forbes
Ловушка стереотипов: пять страхов, которые мешают зумерам строить карьеру Ловушка стереотипов: пять страхов, которые мешают зумерам строить карьеру

Как зумерам справиться с пятью страхами, связанными с трудоустройством

Forbes
Национальность может говорить о потребностях во сне Национальность может говорить о потребностях во сне

Культурные нормы определяют ваши потребности во сне. Так ли это?

ТехИнсайдер
Шимпанзе способны оказывать медицинскую помощь друг другу Шимпанзе способны оказывать медицинскую помощь друг другу

Приматы не только залечивают собственные раны, но и помогают сородичам

ТехИнсайдер
Тайна самых древних галактик остается неразрешимой Тайна самых древних галактик остается неразрешимой

Джеймс Уэбб он столкнулся с тайной, которую не удается разрешить до сих пор

ТехИнсайдер
Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Дрифт без правил Дрифт без правил

«Жига. На полной скорости»: каким получился фильм о дрифтинге в России?

Автопилот
10 самых засмотренных до дыр мультфильмов разных поколений 10 самых засмотренных до дыр мультфильмов разных поколений

Самые засмотренные мультфильмы за все время, разбитые по десятилетиям

Maxim
Спасители мира: 10 важных фактов о пчелах Спасители мира: 10 важных фактов о пчелах

10 главных фактов, которые стоит знать о пчелах

Правила жизни
«Он заслужил «Золотой мяч»: как Ламин Ямаль начал зарабатывать десятки миллионов «Он заслужил «Золотой мяч»: как Ламин Ямаль начал зарабатывать десятки миллионов

О карьере юной звезды Ламина Ямаля

Forbes
Открыть в приложении