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 страшно жить Как страшно жить

Как победить свои фобии?

Men Today
По вертикальной траектории По вертикальной траектории

Об одной вещи, без которой жизнь горожанина превратится в кошмар

Наука и жизнь
Анна Глаубэ: «У меня просто другой путь» Анна Глаубэ: «У меня просто другой путь»

Я все еще доказываю себе и другим, что достойна, что могу. Это профессия такая

Коллекция. Караван историй
Вадим Верник: «Я спросил у Вишневской: «Вы приручили Ростроповича?» Вадим Верник: «Я спросил у Вишневской: «Вы приручили Ростроповича?»

Мне хотелось поговорить с этими легендарными людьми по душам

Коллекция. Караван историй
Смертельно опасный тренд TikTok: почему мужчины бреют ресницы и чем это грозит? Смертельно опасный тренд TikTok: почему мужчины бреют ресницы и чем это грозит?

Для чего человеку нужны ресницы и что будет, если их сбрить?

Inc.
Hовые имена в моде Hовые имена в моде

Сверкающее вау: новейшие супергерои модной индустрии!

Собака.ru
Жизнь на чемоданах Жизнь на чемоданах

Как избежать ненужных рисков во время путешествия?

Здоровье
Замахнуться на святое: как молоко стало самым спорным продуктом XXI века Замахнуться на святое: как молоко стало самым спорным продуктом XXI века

Как молоко из символа здоровья стало предметом споров

Forbes
«Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах» «Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах»

Зачем превращать одни клетки в другие

N+1
Вам и не снилось… Вам и не снилось…

Почему тин-драмы это не просто поджанр кино и сериалов

Men Today
Мгновенное производство в ВПК Мгновенное производство в ВПК

Сегодня в России активно развивается новый военно-промышленный комплекс

Ведомости
Морские спасатели, фантазийный сад и юная натуралистка: 5 комиксов и графических романов, которые понравятся всем Морские спасатели, фантазийный сад и юная натуралистка: 5 комиксов и графических романов, которые понравятся всем

5 комиксов о природе, смыслах и самопознании

Правила жизни
Cтенка на стенку Cтенка на стенку

Чем стрит-арт отличается от вандализма?

Правила жизни
Как в лучших фильмах: 5 шпионских гаджетов времен холодной войны Как в лучших фильмах: 5 шпионских гаджетов времен холодной войны

Устройства времен холодной войны, которые делали работу шпионов эффективнее

ТехИнсайдер
Зеленый дракон Зеленый дракон

Как Китаю удалось пройти путь от «угольной коптилки» до лидера энергоперехода

ТехИнсайдер
Все, о чем вы стеснялись спросить стоматолога: 10 вопросов об имплантации зубов Все, о чем вы стеснялись спросить стоматолога: 10 вопросов об имплантации зубов

Долго ли приживаются импланты зубов, насколько дорого их ставить и как ухаживать

ТехИнсайдер
Как сохранять по две тысячи рублей каждый месяц: 5 советов по экономии света в квартире Как сохранять по две тысячи рублей каждый месяц: 5 советов по экономии света в квартире

Не только лампочки: неочевидные способы снизить расход электроэнергии

ТехИнсайдер
Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России Работа с умом: каков потенциал генеративного ИИ для роста производительности в России

Ученые проанализировали влияние генеративного ИИ на задачи и профессии

Forbes
Подкованный Подкованный

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

Автопилот
Экономическое здоровье российских регионов Экономическое здоровье российских регионов

Как выглядит динамика экономического здоровья регионального бизнеса

Эксперт
Что действительно влияет на уровень холестерина? Что действительно влияет на уровень холестерина?

Как снизить уровень холестерина в крови, пока не стало слишком поздно?

ТехИнсайдер
Самка шимпанзе из заповедника Будонго вытерла пенис самца листьями после спаривания Самка шимпанзе из заповедника Будонго вытерла пенис самца листьями после спаривания

Как можно судить о зарождении медицины у людей на примере шимпанзе

N+1
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
Коротко и ясно Коротко и ясно

Идеи для коротких, но ярких путешествий по России

Добрые советы
Среда для жизни Среда для жизни

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

Ведомости
Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Молекулярный газ ранней Вселенной разрушается под действием излучения квазара

N+1
Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании

Зоолог впервые запечатлел на фото и видео низинную мохнатую крысу

N+1
Сталинский конструктор: почему в московском метро появился новый памятник Сталинский конструктор: почему в московском метро появился новый памятник

Спорная фигура: почему вокруг нового барельефа Сталина столько мнений?

Forbes
ПИФы навели на цель ПИФы навели на цель

В борьбе за инвесторов компании запускают нишевые и экзотические фонды

Монокль
Валентин Фадеев: «Узлы в щитовидной железе – чаще всего вариант нормы, как родинки на коже» Валентин Фадеев: «Узлы в щитовидной железе – чаще всего вариант нормы, как родинки на коже»

Щитовидка, лишний вес и гормоны: разбираемся в тонкостях с эндокринологом

Здоровье
Открыть в приложении