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

JONY JONY

Саундтрек жизни JONY, который поможет лучше его понять

Men Today
Настоящая леди Настоящая леди

Правила поведения в общественных местах: что ты знаешь о приличиях

Лиза
Астрономы заметили в космосе таинственную идеальную сферу Астрономы заметили в космосе таинственную идеальную сферу

Объект Телиос: совершенная сфера неизвестного происхождения

ТехИнсайдер
Подвал с секретом: как живет один их главных театров Москвы — пространство «Внутри» Подвал с секретом: как живет один их главных театров Москвы — пространство «Внутри»

Как архитектору удалось создать один из самых модных театров Москвы?

Forbes
Больше не колется: 5 способов сделать льняную одежду мягче Больше не колется: 5 способов сделать льняную одежду мягче

Как сделать льняные вещи мягче и избавиться от неприятных ощущений

ТехИнсайдер
Агата Кристи, вооруженные каскадеры и мощные моторы: как работала сирийская «дорога Нэрнов» Агата Кристи, вооруженные каскадеры и мощные моторы: как работала сирийская «дорога Нэрнов»

История создания автобусного маршрута от Бейрута до Багдада братьями Нэрнами

ТехИнсайдер
Акцент на глаза Акцент на глаза

Выбираем патчи для глаз на все случаи жизни

Лиза
Внук авторитетной бабушки Внук авторитетной бабушки

Дмитрий Журавлев — о том, как он не стал преступником

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.
Homo uillaris Homo uillaris

Человек дачный: эта фанатично увлеченная порода людей легкоузнаваема

КАНТРИ Русская азбука
Если ты аэрофоб Если ты аэрофоб

Как перестать бояться летать на самолетах

Лиза
ПИФы навели на цель ПИФы навели на цель

В борьбе за инвесторов компании запускают нишевые и экзотические фонды

Монокль
Давай, до свидания! Давай, до свидания!

Как действовать на даче ближе к зиме?

КАНТРИ Русская азбука
Тарифная суматоха Трампа Тарифная суматоха Трампа

Координаты пространства конфликта, разгоревшегося в международной торговле

Монокль
Франшиза: Что скрывается за этим словом? Франшиза: Что скрывается за этим словом?

Франшиза — идеальный рецепт успеха или сложная система с подводными камнями?

Наука и техника
Больше движений! Больше движений!

Нужно больше двигаться, а не искать отговорки, почему не можешь

Y Magazine
Число семьи Число семьи

Как узнать, насколько гармоничны отношениями между твоими близким

Лиза
Душа Тосканы Душа Тосканы

Модернистская вилла на склонах холмов, которыми славится тосканский пейзаж

SALON-Interior
Химия любви: введение Химия любви: введение

Несколько формул и теорий любви, которые предлагают современные ученые

Men Today
Больше, ярче, сочнее Больше, ярче, сочнее

Простые советы по уходу за посадками, которые помогут избежать проблем

КАНТРИ Русская азбука
Миф о Гере Миф о Гере

В Красной Поляне Геру Митрош знают, кажется, все

Afternoon Seasons of life
«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
«Уехать однажды» — фильм открытия Канн и нарочито банальный французский мюзикл. Но все не так просто «Уехать однажды» — фильм открытия Канн и нарочито банальный французский мюзикл. Но все не так просто

Как максимально заурядный фильм открытия вдруг оказался магическим зрелищем

Правила жизни
Cтенка на стенку Cтенка на стенку

Чем стрит-арт отличается от вандализма?

Правила жизни
Исследование показало, что люди с тревожностью обладают одной уникальной способностью Исследование показало, что люди с тревожностью обладают одной уникальной способностью

Исследование: дети с тревожностью лучше реагируют на неожиданные события

Inc.
Коротко и ясно Коротко и ясно

Идеи для коротких, но ярких путешествий по России

Добрые советы
Первоначально Юпитер был в 2 раза больше, чем сегодня Первоначально Юпитер был в 2 раза больше, чем сегодня

Магнитное поле юного Юпитера было в 50 раз больше, чем сейчас

ТехИнсайдер
Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения Шимпанзе используют «деревянный телеграф» для удаленного общения

Ученые знают, что шимпанзе барабанят по деревьям, но только сейчас поняли, зачем

ТехИнсайдер
Древние и красивые: 5 важных археологических памятников Древние и красивые: 5 важных археологических памятников

Самые впечатляющие и ценнейшие археологические памятники

ТехИнсайдер
У Ричарда Османа выходит книга «Мы раскрываем убийства». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок У Ричарда Османа выходит книга «Мы раскрываем убийства». MAXIM публикует эксклюзивный отрывок

Отрывок из книги «Мы раскрываем убийства» Ричарда Османа

Maxim
Открыть в приложении