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

Прирожденные экстремалы Прирожденные экстремалы

Кто живет в горячих источниках, вечной мерзлоте и Марианской впадине?

Вокруг света
В состоянии равновесия В состоянии равновесия

Анна Снаткина о мужском и женском и об энергиях в пространстве

OK!
Зовите на мечту: как предпринимателю собрать команду — советы Александра Мутовина Зовите на мечту: как предпринимателю собрать команду — советы Александра Мутовина

Как собрать команду, с которой бизнес будет расти?

Forbes
Женщина на борту Женщина на борту

Женщины в море: против суеверий, морских богов и стереотипов

Y Magazine
Повод для гордости Повод для гордости

Роман Русинов создаёт суперкар со множеством технологий из автоспорта

RR Люкс.Личности.Бизнес.
«Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало «Алхимики» на БАК все-таки превратили свинец в золото, но получилось очень мало

Мечта средневековых алхимиков сбылась: ученые трансмутировали свинец в золото

ТехИнсайдер
Наш Май Наш Май

Книги с иллюстрациями Мая Петровича Митурича, не сомневаюсь, есть в каждом доме

Наука и жизнь
Советский феникс Советский феникс

Как разрушенная страна восстала из пепла за одну героическую пятилетку

Монокль
Дрифт без правил Дрифт без правил

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

Автопилот
Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание Древнему жителю Китаю ампутировали ногу в наказание

Ампутацию считают древнейшей хирургической операцией

N+1
Просто добавь воды Просто добавь воды

Химики предложили новый способ стабилизации наночастиц оксида железа

Наука и жизнь
Путь ради ребенка: как Ада Блэкджек одна выживала в экспедиции на острове Врангеля Путь ради ребенка: как Ада Блэкджек одна выживала в экспедиции на острове Врангеля

57 дней в одиночестве: невероятная история Ады Блэкджек

Forbes
Энергия вместо долга Энергия вместо долга

Как получилось, что США оказалась на грани дефолта?

Ведомости
«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
«Умри, моя любовь»: хоррор с Дженнифер Лоуренс о сложном опыте материнства «Умри, моя любовь»: хоррор с Дженнифер Лоуренс о сложном опыте материнства

Как Линн Рэмси превращает сюжет, знакомый многим семьям, в мрачный хоррор

Forbes
По пушкинским местам По пушкинским местам

Если бы во времена Пушкина были соцсети, какие места он бы советовал посетить?

Лиза
Секреты мотивации Секреты мотивации

Как вернуть мотивацию без изнурительной работы над собой?

Лиза
«Крепкая семья остается сегодня наиболее важной ценностью» «Крепкая семья остается сегодня наиболее важной ценностью»

Как увеличить население нашей страны

Эксперт
Как работает Межвселенский насос – удивительный источник энергии, придуманный Айзеком Азимовым Как работает Межвселенский насос – удивительный источник энергии, придуманный Айзеком Азимовым

Как работает насос между вселенными и как Азимов изобрел его

ТехИнсайдер
А вокруг тишина А вокруг тишина

Как превратить путешествие в одиночку в успешную сессию самокоучинга

Новый очаг
Вымереть обратно Вымереть обратно

Пророчество фильма «Парк юрского периода»: можно ли воссоздать вымершие виды

Вокруг света
Атомное размещение Атомное размещение

Зачем «Росатом» решил размещать облигаций за рубежом?

Ведомости
Цветок для смелых Цветок для смелых

Проект суперъяхты Lily разработали для верфи Oceanco в дизайн-бюро Vripack

Y Magazine
Курс на переработку Курс на переработку

Чем обусловлен интерес зарубежных стран к российской рыбной продукции?

Ведомости
Кто такой Томми Кэш — не победитель, но главная звезда «Евровидения» Кто такой Томми Кэш — не победитель, но главная звезда «Евровидения»

Что нужно знать о Томми Кэше — собрали в этом материале

Правила жизни
Михалковы Михалковы

Династия Михалковых: от успеха в кино до признания в ресторанном бизнесе

Караван историй
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
Когда в автомобиле пригодится плед: 10 неочевидных ситуаций Когда в автомобиле пригодится плед: 10 неочевидных ситуаций

Советы по использованию пледа в автопоездке

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
Ледник в Антарктиде «ворует» лед у своего соседа Ледник в Антарктиде «ворует» лед у своего соседа

Ученые обнаружили, что один из ледников Антарктиды ворует лед у своего соседа

ТехИнсайдер
Открыть в приложении