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

Как в кино Как в кино

Новые технологии в кино – динамически меняющийся фотореалистичный фон

ТехИнсайдер
Килограммы неблагополучия Килограммы неблагополучия

Сахар и стресс — основные причины роста числа людей с лишним весом

Эксперт
Строго по графику Строго по графику

Чтобы вырастить всё в лучшем виде, многие садоводы опираются на лунный календарь

КАНТРИ Русская азбука
Автопророки Автопророки

На Шанхайском автосалоне производители попробовали заглянуть в будущее

ТехИнсайдер
Моя лучшая подруга Моя лучшая подруга

Даже после ссоры вернуть лучшую подругу реально. Главное – знать, с чего начать!

Лиза
Зеленые защитники Зеленые защитники

Cамые благоприятные комнатные растения по знаку зодиака

Лиза
Юрий Яковлев: «Уверен, что артисты — это больные люди!» Юрий Яковлев: «Уверен, что артисты — это больные люди!»

Вот иду по улице, а на меня смотрят, как на сумасшедшего

Коллекция. Караван историй
Исторические сведения о сказочных берендеях Исторические сведения о сказочных берендеях

Легендами о лесном царстве берендеев вдохновлялись и Жуковский, и Островский

Знание – сила
Дачная палитра Дачная палитра

Как цвета растений на садовом участке влияет на тонус и настроение

Лиза
Увидеть Армагеддон и выжить Увидеть Армагеддон и выжить

Израиль находит, чем удивить путешественника, помимо библейских древностей

Вокруг света
Садовые хитрости, проверенные временем Садовые хитрости, проверенные временем

Несколько рекомендаций, которые помогут вам в саду

КАНТРИ Русская азбука
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
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
Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы Что делать, если угнали машину: полиция, страховая, кредиторы и эвакуаторы

Памятка на случай, если кража автомобиля уже произошла и пора действовать

ТехИнсайдер
У берегов Явы обнаружили обломки черепов поздних эректусов У берегов Явы обнаружили обломки черепов поздних эректусов

Впервые были описаны фрагменты черепов архаичных людей, поднятые у острова Ява

N+1
Кто сказал «мама» Кто сказал «мама»

Как в разных странах мира называют родственников

Вокруг света
Разборки из-за жаб Разборки из-за жаб

К чему может привести путешествие с лягушкой в кармане и при чем здесь Трамп?

Правила жизни
Не наступить на грабли Не наступить на грабли

Базовый набор инструментов для дачи: как правильно выбрать и хранить

КАНТРИ Русская азбука
Маршрут построен Маршрут построен

Как экономить на поездках в метро в разных городах России

Лиза
Мелочей не бывает Мелочей не бывает

Как банки строят программы для клиентов премиум-сегмента

Деньги
Великая Отечественная промышленность Великая Отечественная промышленность

Как СССР превзошел Германию в промышленности во время войны

Ведомости
С легким паром! С легким паром!

Дача без русской бани на участке — это скорее нонсенс

КАНТРИ Русская азбука
Формула мечты Формула мечты

Каким должен быть идеальный болид?

ТехИнсайдер
Совсем другой сюжет Совсем другой сюжет

Портрет итальянской верфи Cantiere del Pardo и самые актуальные ее модели

Y Magazine
Летняя косметичка: что убавить, что прибавить Летняя косметичка: что убавить, что прибавить

Как пережить жару и сохранить красоту? Золотые правила ухода

Добрые советы
Эти могут Эти могут

Тест-драйв четырех моделей KGM: Tivoli, Korando, Torres и Rexton

Автопилот
Действующие лица Действующие лица

6 молодых актеров и актрис, заявивших о себе в сезоне

Weekend
Нам это НАДо? Нам это НАДо?

Инновационный подход к антивозрастному уходу за кожей: косметика с NAD+

Лиза
Образование без серверов: как и зачем использовать облачные технологии вузам Образование без серверов: как и зачем использовать облачные технологии вузам

Использование облачных технологий в процессе образования улучшает успеваемость

Forbes
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
Открыть в приложении