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

Российские виноделы — о причине прорыва белых вин в России Российские виноделы — о причине прорыва белых вин в России

Почему наконец совершился знаковый качественный прорыв в белых винах

РБК
Прокатят по деньгам Прокатят по деньгам

Как развивается и от чего зависит цена на сталь в России

Ведомости
Сталь & честь Сталь & честь

Рыцарство не умерло, оно просто ждало своего часа

ТехИнсайдер
Доктор ниндзя Доктор ниндзя

Жимба Данзанов уверен, что дожить до 120 лет реально уже сегодня

Afternoon Seasons of life
О наследии Стефана Пермского О наследии Стефана Пермского

Кто может считаться первым исследователем истории и культуры коми народа?

Знание – сила
Ходить, плавать замедляться Ходить, плавать замедляться

15 путешествий, для которых не нужны визы

Afternoon Seasons of life
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
Волшебный шкаф Волшебный шкаф

Секреты обустройства вместительной гардеробной

Лиза
Наш Май Наш Май

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

Наука и жизнь
Идеальные партнеры Идеальные партнеры

Как правильно сочетать разные цветы в саду

Добрые советы
Флаг Ватикана на Олимпиаде: какое спортивное наследство досталось новому папе Флаг Ватикана на Олимпиаде: какое спортивное наследство досталось новому папе

Какое наследство в области спорта получил Лев XIV

Forbes
Драйверы от Windows или фирменные: что лучше Драйверы от Windows или фирменные: что лучше

Стоит ли устанавливать фирменные драйверы или можно ограничиться встроенными

CHIP
Баффетт-шоу Баффетт-шоу

Как выжить в условиях тарифных войн

Деньги
Настоящая леди Настоящая леди

Правила поведения в общественных местах: что ты знаешь о приличиях

Лиза
Ученые выяснили, какие продукты могут помочь лучше выглядеть с возрастом Ученые выяснили, какие продукты могут помочь лучше выглядеть с возрастом

Всего одно яблоко в день может замедлить старение нашего организма

ТехИнсайдер
Полис на взлет Полис на взлет

Как восстанавливается рынок туристического страхования

Деньги
Уроки оформления Уроки оформления

Оригинальные дизайнерские идеи для дачного опен-эйра

КАНТРИ Русская азбука
10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся 10 ошибок в аэропорту, которые дорого вам обойдутся

Рассказываем о мелочах, которые могут существенно подорвать бюджет поездки

Maxim
Вход в провал: какие гаджеты опередили свое время и потерпели неудачу Вход в провал: какие гаджеты опередили свое время и потерпели неудачу

Гаджеты, которые обещали перевернуть нашу жизнь, но в итоге потерпели крах

Forbes
Время омолодиться: что важно знать о необычном весеннем грибе саркосоме шаровидной или «ведьмином котелке» Время омолодиться: что важно знать о необычном весеннем грибе саркосоме шаровидной или «ведьмином котелке»

Почему саркосому шаровидную называют «молодильным яблоком»?

ТехИнсайдер
В Германии, в Германии, проклятой стороне В Германии, в Германии, проклятой стороне

Как советского солдата удержали от мести при штурме Германии

Монокль
Битва куликова Битва куликова

…Бойцовые собаки, бойцовые петухи, бойцовые кулики. Вы знаете о последних?

Наука и жизнь
Дальше не значит лучше Дальше не значит лучше

У тех, кто остается на даче, очень много возможностей отлично провести время

КАНТРИ Русская азбука
Человек с пистолетом и совестью Человек с пистолетом и совестью

Чем Клинт Иствуд важен не для истории кино, а для нас сегодняшних

Weekend
Зеленые защитники Зеленые защитники

Какие партнерства садовых растений обладают удивительными способностями?

Добрые советы
Воробьевы годы Воробьевы годы

«Мы прошли путь от поверхностных историй про бандитов к человеческой душе»

Men Today
Под облаками Под облаками

Как лучше обустроить мансарду в загородном доме?

КАНТРИ Русская азбука
Персона Персона

Юрий Кузнецов — о любви к уральским изумрудам и стилю ар-деко

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Глобальные возрастные изменения Глобальные возрастные изменения

Почему в мире растет продолжительность жизни

Эксперт
Большая Пысса хулигана Большая Пысса хулигана

История взлета и падения самой скандальной программы нулевых

Правила жизни
Открыть в приложении