Yachting World

Alle sejlere er bekendt med dieselmotorens våde hoste og den skarpe lugt fra udstødningen. For nogle er det et tegn på, at et eventyr er ved at begynde, for andre er det en forsikring om, at alt er godt om bord på båden. Den traditionelle motor er måske din båds vigtigste sikkerhedsudstyr, men dens dage er måske talte.

Den elektriske sejlrevolution er på vej – og selv om indførelsen i den maritime sektor viser sig at være langt langsommere end i bilverdenen på land, sker der fremskridt.

Markedet er stadig relativt lille. Den klare markedsleder Torqeedo havde sidste år et salg på 25 mio. EUR, hvoraf det meste gik til færger og kompakte påhængsmotorer. Det tilbyder også en række saildrive- og poddrive-motorer til lystbåde med en slagvolumen på mellem 2 og 50 tons eller ca. 20-60 fod LOA.

Men sejlere har været langsomme til at tage det til sig, og det er der en god grund til: Hvis du planlægger at krydse et hav eller tage fat på hårde forhold til havs, er du afhængig af din motor til at hjælpe dig med at løbe fra farer eller køre gennem dyndet – nogle gange i flere dage ad gangen.

Oceanvolt AXC-serien er et modulært akseldrevssystem (10 kW til 40 kW), der passer i stedet for en traditionel dieselmotor

Selv med den nuværende høst af avancerede lithium-ion-bådbatterier måles rækkevidden af et elektrisk system i titusindvis af sømil, ikke i hundrede. Så en 35 fods monohull med et lithiumbatteri på 10 kWh (fire enheder på i alt 96 kg) ville have en rækkevidde på kun 24 sømil ved 3,8 knob eller mindre end 16 sømil ved fuld gas.

Hvis man tager højde for det utrolige spild fra forbrændingsmotorer, som spreder mere energi som varme og støj, end de giver i fremdrift, er diesel stadig ti gange mere energitæt end batterier.

Den luksus-dagsejlbåd Yamila, der er fuldt udstyret med kulstof, bruger et Oceanvolt SD8 8kW elektrisk saildrive-system på 8 kW. Foto: Tobias Stoerkle

“Når man kigger på bluewater cruisere, har man selvfølgelig en diesel,” siger Torqeedos grundlægger og administrerende direktør, Dr. Christoph Ballin. “Og det er rigtigt, at der ikke er mange kystsejlere, der vælger ren el.”

Men det betyder ikke, at el ikke har nogen interesse for cruising-sejlere – langt fra. Den mere almindelige vej for “normale” sejlere vil være at kombinere diesel og el i et hybridsystem til sejlads.

I denne model erstattes motoren af en elmotor, der er koblet op til en række litiumbatterier. Dette kan oplades via brintproduktion – når hastigheden under sejlads drejer propellen og sender ladningen tilbage til batterierne – og via sol- eller vindkraft. Men når der er behov for længere perioder med strømforsyning, kan en selvstændig jævnstrømsgenerator, som kan installeres hvor som helst om bord, levere elektriciteten.

Dette er den opsætning, der anbefales af finske Oceanvolt, som har fokuseret på markedet for krydstogtsejlads med en række aksel- og sejldrevne motorer fra 3.7 kW til 15 kW (ca. 10 hk til 45 hk i dieselmotorer).

“I tilfælde af en cruiser, der sejler jorden rundt, anbefaler vi et hybridsystem med et backup-aggregat til at understøtte kontinuerlig kørsel, når/hvis det er nødvendigt”, siger Markus Mustelin, administrerende direktør for Oceanvolt. “En regenererende propel, der drejer rundt under sejlads og oplader batterierne (hvilket ofrer 0,2-0,4 knob, afhængigt af båden og forholdene), gør det muligt at være næsten uafhængig af aggregatet og kun bruge det som backup.”

Ipswich-baserede moderne klassikerbygger Spirit Yachts har påbegyndt byggeriet af sit største projekt til dato, en 34 m lang sløjfe, Spirit 111….

Pioneren inden for elektrisk fremdrift, Torqeedo, vandt i dag (15. november) årets største pris for udstyr til skibe – for den…

Dette system har den fordel, at generatoren kun er nødvendig på længere sejladser, så båden stadig manøvrerer lydløst ind og ud af havne og ankerpladser.

Og en veldesignet og korrekt dimensioneret generator er langt mere effektiv til at omdanne diesel til elektricitet end en motor, der ikke oprindeligt er designet til opgaven. Nogle sejlere vælger et in-line-hybridsystem som dem, der tilbydes af Hybrid-Marine, som boltes på den eksisterende diesel.

Disse er nemmere at eftermontere og har mange af de samme egenskaber som det fulde hybridsystem, men der er den ulempe, at der stadig er en motor gemt væk et sted nær midten af båden.

Elektromagnetisme

Hertil nu er de fleste forretninger blevet gjort ved at eftermontere eksisterende lystbåde. Men et stigende antal yachtbyggere søger at inkludere elektrisk fremdrift som originalt udstyr. Verdens tredjestørste bådebygger, Hanse Yachts, er måske den mest avancerede – han tilbyder sin Hanse 315 på begynderniveau med en elektrisk roerdrift som tilvalg.

Systemet fylder mindre end standarddiesel, er meget mere støjsvagt og vibrations- og emissionsfrit. Men Hanse indrømmer, at udbredelsen har været skuffende.

Teknologien har fundet større interesse blandt søsejlere. Det innovative unge tyske mærke Bente har monteret Torqeedo-motorer på sin succesfulde 24-fods model, der oprindeligt er designet til Tysklands “grønne søer”.

Nærmere hjemme har jollespecialisten RS Sailing besluttet at montere et indtrækkeligt elektrisk drev på sin nye RS21 kølbåd. Systemet, der allerede er døbt “den usynlige gennaker”, er baseret på Torqeedos Travel 1003 påhængsmotor.

Større kapsejladsbåde er også blevet tiltrukket af lokken med en fremdrift med lav vægt. Se bare Malizia, en IMOCA 60, der forberedes til Vendée Globe 2020 med et letvægtssystem fra Torqeedo.

“Emissionsfri jordomsejling under kapsejladsbetingelser, samtidig med at man producerer sin egen energi, er et helt igennem inspirerende koncept”, sagde Malizia-skipper Boris Herrmann.

Electric har også haft succes i den luksuriøse ende af markedet, hvor lithium-ion-batterier udgør en mindre del af bådens samlede omkostninger. En 50 fods Privilege 5-katamaran og en Gunboat 60 i kulfiber er begge blevet eftermonteret med Torqeedo-sæt, mens Oceanvolt optræder på en Swan 57 og en Agile 42 i kulfiber.

Oversigt over Torqeedo Deep Blue-propulsionssystemet installeret i Gunboat Moonwave

Gunboat Moonwave har to Deep Blue-sildrives på 25 kW, der begge kan regenerere under sejl. Der er stadig en generator om bord for at forlænge batteriernes rækkevidde til havs, men “de bruger ikke længere generatoren – den er kun til nødsituationer”, siger Torqeedos Ballin.

Spirit Yachts er også ved at konstruere elektrisk fremdrift i sit Spirit 111-flagskib, der forventes at blive lanceret til sommer. Med fire store 40 kW litiumbatterier om bord og en 100 kW-motor vil båden kunne køre lydløst i timevis, selv om den også har 100 kW dieselgeneratorkapacitet.

“Det virkelige fokus er ikke fremdriften”, forklarer Spirit-direktør Nigel Stuart, “men at alt fungerer i harmoni, lige fra køkkenudstyr og varmt vand til opvarmning, aircondition, hydraulik osv.”. Det britiske værft er også ved at bygge en 65-fodsbåd med Oceanvolt-hybridteknologi og en ny 44-fodsbåd, der er rent elektrisk.

Med kapsejlads på den ene side og high-end krydstogtskibe på den anden side er der noget af et hul i midten. Efter Torqeedos egen indrømmelse har cruising-sejleren ikke været et stort fokus for den elektriske revolution, men alt dette er ved at ændre sig. “Vi startede lidt sent med sejlads,” indrømmer Ballin, “men i løbet af de næste fem til otte år vil der blive taget fat på det i stor stil.”

Fuldt integreret elektrisk drivsystem vil drive det nye 111 fods Spirit Yachts-flagskib

Hvad betyder det egentlig? Tja, i første omgang betyder det systemintegration. Hvis det ikke lyder revolutionerende, så forestil dig en opsætning om bord, hvor solpaneler, brintgeneratorer, batterier, generatorer og motorer alle arbejdede problemfrit sammen for at holde yachten forsynet med rigelig strøm døgnet rundt. “Det er det, folk er villige til at betale for: masser af energi med opvarmning eller aircondition om natten”, siger Ballin.

Fremtiden for hybridsejlads

I den nærmeste fremtid planlægger Torqeedo en ny DC-generator, der udvider rækkevidden, specielt til hybridsejlbåde. Den eksisterende enhed er bygget af WhisperPower og leverer 25 kW, hvilket er for meget strøm til både, der bruger pod-drevssystemet.

Generatoren vil blive designet til at fungere ved optimale omdrejninger, mens en smart DC til DC-konvertering afkobler batterispændingen fra ladespændingen, hvilket giver en langt større effektivitet.

Med både, ligesom med biler, ligger det gennembrud, der vil gøre hele forskellen, omkring batterikapacitet. Der vil være mange skeptikere, indtil den elektriske rækkevidde kan matche den, der opnås med dieselmotorer. Og det vil sandsynligvis ikke ske før om et årti eller mere, mener Ballin.

“Teoretisk set har man i laboratorier testet batterier, der er ti gange mere effektive end lithium”, forklarer han. “Og hvis det kommer igennem, så er det slut med benzin. Men vi forsøger at kombinere langsigtede visioner med kortsigtet tankegang.”

I mellemtiden er den fremherskende teknologi baseret på lithium-mangan-kobolt, og en proces med støt udvikling gør den 5-8 % bedre hvert år. BMW har f.eks. netop meddelt, at næste generation af i3-batteriet, der anvendes af Torqeedos Deep Blue-system, vil kunne rumme 40 kWh strøm – en stigning på 33 % for samme størrelse, vægt og næsten samme pris.

Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive er egnet til små lystbåde på op til 4 tons – der kan også monteres en foldeprop

Det andet udviklingsområde er omkring propellen. De fleste cruising-systemer anvender en folde- eller fjerprop, der er designet til dieselmotorer. Men Torqeedos egen forskning viser, at det konstant høje drejningsmoment fra en elmotor udnyttes bedst af propeller med variabel stigning.

Og alligevel er det Oceanvolt, der har taget fat på dette problem specifikt for elmotorer med sit Servo Prop-system, som de hævder er 30 % mere effektivt fremad, 100 % bedre bagud og 300 % mere effektivt i regenerationstilstand.

Oceanvolt siger, at denne propel kan pumpe omkring 500 W ind i batterierne ved blot 5 knob – det gennemsnitlige tempo for en 30 fods monohull. Ved 6 knob stiger det til omkring 800 W, og ved meget håndterbare 7 knob for en større oceankrydser får man 1,2 kW.

“En ny teknologi kan sjældent konkurrere prismæssigt med en etableret teknologi i dens indledende vækstfase”, siger Mustelin. “Vi har dog overstået dette, og i dag tilbydes elektriske systemer til en ganske konkurrencedygtig pris. Når man dertil lægger det faktum, at det elektriske system næsten er servicefrit, er de samlede ejeromkostninger ved at vende sig til fordel for elektrisk.”

Så du hører dem måske ikke nærme sig, men forvent at se flere og flere eldrevne både på vandet, efterhånden som revolutionen fortsætter.

Et spørgsmål om drejningsmoment

En vigtig del af levedygtigheden af elektrisk fremdrift hviler på den opfattelse, at en mindre motor kan udføre det samme arbejde som en større dieselmotor. Der er to elementer i dette. For det første er en dieselmotor ikke en effektiv omformer af kemisk energi til fremdrift, idet den skaber en masse varme og støj i processen. For det andet er elmotorens drejningsmomentegenskaber meget bedre end dieselmotorens.

Mustelin siger, at Oceanvolt’s 10 kW-motor “nemt overgår” en 30 hk dieselmotor. “Typisk vil den maksimale bådhastighed være noget lavere (0,5kt-1,0kt) end med en tilsvarende dieselmotor, men samtidig vil båden bedre kunne holde farten i hård sø og modvind på grund af det højere drejningsmoment. Manøvredygtigheden er meget bedre i snævre marinaområder.”

Det skyldes, at forbrændingsmotorer kun når maksimal effekt (og maksimalt drejningsmoment) inden for et lille interval af hastigheder. Drejningsmomentet er et mål for drejeeffekten – ved propellen, når det gælder en båd.

En dieselmotor udvikler det optimale drejningsmoment mellem 1.800-2.000 o/min, mens elmotorer leverer det fra 0 til ca. 2.000 o/min. Dette gør det muligt for elmotorer at anvende propeller med højere virkningsgrad, der er slankere og mere stejle.

Motordrevne motorer: Det har taget flere års udvikling og over 10 mio. dollars i finansiering, men den anerkendte bådsystemekspert Nigel Calder har været med til at designe en generator, der er så kraftig, at den overflødiggør behovet for en generator om bord.

Monteret på motoren, på den anden generatorposition, kan Integrel producere fem til ti gange mere strøm. Bag systemet sidder mindst 10 kWh blybatterier (lithium er også en mulighed) og Victron-ladere og -omformere.

“Hvis du sætter motoren i gang, oplader den batterierne; hvis du kører med motoren i neutral, ved den, at den er i standalone generatortilstand og skifter til den algoritme,” forklarer Calder. “Det vil sandsynligvis være billigere end en generatorinstallation og eliminerer problemet med gennemgående skrog, kølekredsløb, de lange driftstimer og vedligeholdelsen.”

Systemet giver dig mulighed for at køre alle mulige former for komfort om bord, som normalt ville kræve en generator: fra varmt vand on-demand til kaffemaskiner og frysere. “Vi tror ærligt talt, at dette system vil erstatte generatorer på næsten alle både, der i øjeblikket har eller gerne vil have en generator,”
tilføjer Calder.

Med motoren i gear og ved lave omdrejninger viser testene, hvordan Integrel kan producere ca. 2 kW strøm uden at øge brændstofforbruget eller reducere hastigheden – man udnytter simpelthen motorens spildte kapacitet. Det betyder, at den vil fungere sammen med yachtets eksisterende motor – ingen grund til at overspecificere – og den er allerede blevet installeret med succes på en ny Southerly 480, en Malo 46 og en Hallberg-Rassy af samme størrelse.

Case study: Dufour 382 Alcyone

Bygget af Dufour i 2016 blev Alcyone straks eftermonteret professionelt med Oceanvolts SD15 saildrive-motor SD15, der forsynes af en 14kWh lithium-batteribank. Ejerne Michael Melling og Diana Kolpak specificerede også en 8kWh DC-generator til udvidelse af rækkevidden. Udstyret kostede 30 600 EUR for motoren og batterisystemet plus yderligere 13 744 EUR for generatoren, og installationsomkostningerne var på ca. 8 000 EUR.

De chartrer båden i nærheden af Vancouver for at udforske Desolation Sound og det omkringliggende område, hvor lydløs, ren fremdrift er et salgsargument. “Intet ødelægger glæden ved at sejle – eller en afsondret ankerplads – mere end støjen og lugten fra dieselmotorer”, forklarede de. “Ved at installere et Oceanvolt-system i vores nye båd er vi blevet befriet for dette. Det er vejen i fremtiden.”

Charter manager Merion Martin sagde, at konverteringen også har været populær blandt charterkunder, og tilføjede: “Den største fordel ved systemet er, at det konsekvent bruger omkring 40 % mindre brændstof end en standard dieselmotor i løbet af en uges charterrejse. Men det kræver lidt tilvænning at forstå strømstyringssystemet, og de mange komponenter, der er involveret i systemet, kan gøre fejlfinding til en udfordring.”

Hvis du nød dette….