Minden vitorlázó ismeri a dízelmotor nedves köhögését és a kipufogógáz fanyar szagát. Egyeseknek ez a jele annak, hogy egy kaland kezdődik, másoknak pedig a megnyugvás, hogy minden rendben van a hajón. A hagyományos motor a hajó talán legfontosabb biztonsági eleme, de a napjai meg vannak számlálva.
Az elektromos vitorlázás forradalma közeleg – és bár a tengeri ágazatban sokkal lassabban terjed, mint a szárazföldön az autóiparban, az előrelépés már folyamatban van.
A piac még viszonylag kicsi. Az egyértelmű piacvezető Torqeedo tavaly 25 millió eurós forgalmat bonyolított le, amelynek nagy részét a kompok és a kompakt külső motorok adták. Emellett saildrive és pod drive motorokat is kínál 2 és 50 tonna közötti vízkiszorítású jachtokhoz, vagy nagyjából 20-60 láb LOA-hoz.
A vitorlázók azonban csak lassan veszik át, és ennek egy jó oka van: ha át akarsz kelni egy óceánon, vagy kemény tengeri körülmények közé mész, akkor a motorodra támaszkodsz, hogy segítsen megelőzni a veszélyt, vagy átjutni a tengerfenéken – néha napokig.
Az Oceanvolt AXC sorozat egy moduláris tengelyhajtású rendszer (10 kW-tól 40 kW-ig), amely egy hagyományos dízelmotor helyére illeszkedik
Még a fejlett lítium-ionos hajóakkumulátorok jelenlegi termésével is az elektromos rendszer hatótávolságát több tíz mérföldben mérik, nem pedig százakban. Így egy 35 láb hosszú egytestű hajó 10 kWh lítium akkumulátorral (négy darab, összesen 96 kg súlyú egységgel) 3,8 csomós sebességgel mindössze 24 tengeri mérföldes hatótávolsággal rendelkezne, vagy kevesebb mint 16 tengeri mérföldet teljes gázzal.
A belsőégésű motorok hihetetlen pazarlását figyelembe véve, amelyek több energiát szórnak el hő és zaj formájában, mint amennyit a meghajtásban nyújtanak, a dízel még mindig tízszer nagyobb energiasűrűségű, mint az akkumulátorok.
A Yamila teljes szén-dioxid-kibocsátású luxus daysailer egy Oceanvolt SD8 8kW-os elektromos saildrive rendszert használ. Fénykép: Tobias Stoerkle
“Ha a kékvízi cirkálókat nézzük, természetesen dízel lesz” – mondja a Torqeedo alapítója és vezérigazgatója, Dr. Christoph Ballin. “És az is igaz, hogy nem sok tengerparti vitorlázó választja a tisztán elektromos meghajtást.”
De ez nem jelenti azt, hogy az elektromos nem érdekes a cirkálóvitorlázók számára – távolról sem. A “normális” vitorlázók számára a gyakoribb útvonal a dízel és az elektromos kombinálása lesz egy hibrid vitorlás rendszerben.”
Ez a modell a motort egy elektromos motorral helyettesíti, amely egy lítium akkumulátorbankhoz van csatlakoztatva. Ez hidrogenerációval – amikor a vitorlázás alatti sebesség megforgatja a hajócsavart és visszatölti az akkumulátorokat – és napenergiával vagy széllel tölthető. Ha azonban hosszabb ideig van szükség áramellátásra, akkor egy önálló egyenáramú generátor szolgáltatja az áramot, amely a fedélzeten bárhol elhelyezhető.
Ezt a felállást ajánlja a finn Oceanvolt, amely a cirkáló vitorlások piacára összpontosít a 3 tengelyes és vitorla meghajtású motorok választékával.7 kW-tól 15 kW-ig (durván 10 LE-től 45 LE-ig, dízelmotorban kifejezve).
“A világ körüli hajósok esetében hibrid rendszert ajánlunk egy tartalék áramfejlesztővel, amely szükség esetén támogatja a folyamatos meghajtást” – mondja Markus Mustelin, az Oceanvolt vezérigazgatója. “Egy regeneráló propeller, amely vitorlázás közben forog és tölti az akkumulátorokat (a hajótól és a körülményektől függően 0,2-0,4 csomó feláldozásával) lehetővé teszi, hogy szinte függetlenítsük magunkat a generátortól, és csak tartalékként használjuk.”
A Spirit Yachts, a modern klasszikusokat építő ipwichi székhelyű cég megkezdte eddigi legnagyobb projektjének, a Spirit 111 nevű 34 méteres sloopnak az építését….
A Torqeedo, az elektromos meghajtás úttörője ma (november 15-én) elnyerte az év legnagyobb tengeri felszerelési díját – a…
Ez a rendszer előnye, hogy a generátorra csak hosszabb utakon van szükség, így a hajó továbbra is hangtalanul manőverezik be és ki a kikötőkbe és horgonyzóhelyekre.
Egy jól megtervezett, megfelelően méretezett generátor pedig sokkal hatékonyabban alakítja a dízelt elektromos árammá, mint egy eredetileg nem erre a feladatra tervezett motor. Néhány vitorlázó egy soros hibrid rendszert választ, mint amilyet a Hybrid-Marine kínál, amely a meglévő dízelre csavarozható.
Ezeket könnyebb utólagosan felszerelni, és számos olyan tulajdonságuk van, mint a teljes hibrid rendszernek, de hátrányuk, hogy még mindig van egy motor valahol a hajó közepének közelében elhelyezett dobozban.
Elektromágnesesség
Eddig a legtöbb üzletet a meglévő jachtok utólagos felszerelésével kötötték. Egyre több jachtépítő azonban arra törekszik, hogy az elektromos meghajtást eredeti felszerelésként beépítse. A világ harmadik legnagyobb hajóépítője, a Hanse Yachts talán a legfejlettebb – a belépő szintű Hanse 315-öt elektromos kormányhajtású opcióval kínálja.
A rendszer kevesebb helyet foglal, mint a hagyományos dízel, sokkal csendesebb, rezgés- és emissziómentes. De a Hanse elismeri, hogy a bevezetés csalódást okozott.
A technológia nagyobb érdeklődésre talált a tavi vitorlázók körében. Az innovatív, fiatal német márka, a Bente Torqeedo motorokat szerelt be a sikeres 24 lábas modelljébe, amelyet eredetileg a németországi “zöld tavakra” terveztek.
Közelebb hazánkhoz, a dingi specialista RS Sailing úgy döntött, hogy behúzható elektromos meghajtást szerel az új RS21 keelboatjába. A már “láthatatlan gennaker”-nek keresztelt rendszer a Torqeedo Travel 1003-as küllőmotorján alapul.
A nagyobb versenyhajókat is vonzza a kis súlyú meghajtás csábítása. Nézzük csak meg a Malizia-t, egy IMOCA 60-as hajót, amelyet a 2020-as Vendée Globe-ra készítenek fel egy könnyű Torqeedo rendszerrel.
“Kibocsátásmentes világkörüli út versenykörülmények között, miközben saját energiát termelünk, ez egy alaposan inspiráló koncepció” – mondta Boris Herrmann, a Malizia kapitánya.
A villamos energia a piac luxus szegmensében is sikeres, ahol a lítium-ion akkumulátorok a hajó teljes költségének kisebb részét teszik ki. Egy 50 lábas Privilege 5 katamaránt és egy szénszálas Gunboat 60-at is Torqeedo készlettel szereltek fel, míg az Oceanvolt egy Swan 57-en és egy teljesen szénszálas Agile 42-en is megjelenik.
A Gunboat Moonwave-be épített Torqeedo Deep Blue meghajtórendszer áttekintése
A Gunboat Moonwave két 25 kW-os Deep Blue saildrive-ot kapott, amelyek mindkettő képes vitorla alatt regenerálódni. Még mindig van egy generátor a fedélzeten, hogy meghosszabbítsa az akkumulátorok hatótávolságát a nyílt tengeren, de “már nem használják a generátort – csak vészhelyzet esetére” – mondja a Torqeedo Ballin.
A Spirit Yachts is elektromos meghajtást tervez a Spirit 111 zászlóshajójába, amely idén nyáron kerül vízre. Négy nagy, 40 kW-os lítium akkumulátorral a fedélzeten és egy 100 kW-os motorral a jacht órákig képes lesz hangtalanul működni, bár 100 kW-os dízelgenerátor kapacitással is rendelkezik.
“Az igazi hangsúly nem a meghajtáson van” – magyarázza Nigel Stuart, a Spirit igazgatója – “hanem azon, hogy minden harmonikusan működjön, a konyhai berendezésektől kezdve a meleg vízen át a fűtésig, légkondicionálásig, hidraulikáig stb.”. A brit hajógyár egy 65 lábas, Oceanvolt hibrid technológiát használó hajót és egy új 44 lábas, tisztán elektromos hajót is épít.
Az egyik oldalon a versenyhajók, a másikon a csúcskategóriás cirkálók állnak, középen pedig egyfajta űr tátong. A Torqeedo saját bevallása szerint a cirkáló vitorlázó nem állt az elektromos forradalom középpontjában, de mindez hamarosan megváltozik. “Kicsit későn kezdtük a vitorlázással” – ismeri el Ballin – “de a következő öt-nyolc évben nagyban foglalkozni fognak vele.”
Teljesen integrált elektromos hajtásrendszer fogja hajtani a Spirit Yachts új 111 lábas zászlóshajóját
Mit jelent ez valójában? Nos, elsősorban rendszerintegrációt jelent. Ha ez nem hangzik forradalmian, akkor képzeljen el egy olyan berendezést a fedélzeten, ahol a napelemek, a vízgenerátorok, az akkumulátorok, a generátorok és a motorok zökkenőmentesen működnek együtt, hogy a jachtot éjjel-nappal bőséges energiával lássák el. “Ez az, amiért az emberek hajlandóak fizetni: rengeteg energia fűtéssel vagy légkondicionálással egész éjszaka” – mondja Ballin.
A hibrid vitorlázás jövője
A közeljövőben a Torqeedo egy új, hatótávnövelő egyenáramú generátort tervez kifejezetten a hibrid vitorlás hajók számára. A meglévő egységét a WhisperPower gyártja, és 25 kW teljesítményt nyújt, ami túl nagy teljesítmény a pod meghajtást használó hajókhoz.
A generátort úgy tervezik, hogy optimális fordulatszámon működjön, miközben az okos egyenáram-egyenáram átalakítás szétválasztja az akkumulátor feszültségét a töltési feszültségtől, a sokkal nagyobb hatékonyság érdekében.
A hajóknál, akárcsak az autóknál, az áttörés, amely mindent megváltoztat, az akkumulátor kapacitása körül lesz. Amíg az elektromos meghajtású hajók hatótávolsága nem éri el a dízelekét, addig sokan lesznek szkeptikusok. Ez pedig Ballin szerint még legalább egy évtizedig nem valószínű, hogy bekövetkezik.
“Elméletileg olyan akkumulátorokat teszteltek laboratóriumokban, amelyek tízszer hatékonyabbak a lítiumnál” – magyarázza. “És ha ez megvalósul, akkor a benzinnek vége. De mi megpróbáljuk ötvözni a hosszú távú jövőképet a rövid távú gondolkodásmóddal.”
Az addig uralkodó technológia alapja a lítium-mangán-kobalt, és egy folyamatos fejlesztési folyamat révén ez évente 5-8%-kal jobbá válik. A BMW például most jelentette be, hogy a Torqeedo Deep Blue rendszere által használt i3 következő generációs akkumulátora 40 kWh teljesítmény tárolására lesz képes – ez 33%-os növekedést jelent azonos méret, súly és közel azonos költség mellett.
A Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive kis jachtokhoz alkalmas 4 tonnáig – összecsukható hajócsavar is felszerelhető
A másik fejlesztési terület a hajócsavar körül van. A legtöbb cirkáló rendszer dízelmotorokhoz tervezett összecsukható vagy feathering propellert használ. A Torqeedo saját kutatásai azonban azt mutatják, hogy az elektromos motorok tartósan nagy nyomatékát a változó állású propellerek hasznosítják a legjobban.
És mégis az Oceanvolt az, amely kifejezetten az elektromos motorok számára foglalkozott ezzel a kérdéssel a Servo Prop rendszerével, amely állítása szerint 30%-kal hatékonyabb előre, 100%-kal jobb hátrafelé és 300%-kal hatékonyabb regenerációs üzemmódban.
Az Oceanvolt szerint ez a propeller mindössze 5 csomós sebességnél – ami egy 30 lábas monohull átlagos tempója – körülbelül 500 W-ot tud pumpálni az akkumulátorokba. 6 csomós sebességnél ez 800W körüli teljesítményre emelkedik, és egy nagyobb óceánjáró esetében nagyon jól kezelhető 7 csomós sebességnél 1,2 kW-ot kapunk.
“Egy új technológia ritkán versenyezhet árban egy bevált technológiával a kezdeti növekedési fázisban” – mondja Mustelin. “Ezen azonban már túlléptünk, és ma már meglehetősen versenyképes áron kínálnak elektromos rendszereket. Ha ehhez hozzávesszük, hogy az elektromos rendszer szinte szervizmentes, akkor a teljes birtoklási költség az elektromos javára fordul.”
Azért lehet, hogy nem hallani a közeledésüket, de számíthatunk arra, hogy egyre több elektromos meghajtású hajót fogunk látni a vízen, ahogy a forradalom folytatódik.”
A nyomaték kérdése
Az elektromos meghajtás életképességének kulcsfontosságú része azon az elképzelésen alapul, hogy egy kisebb motor ugyanazt a munkát képes elvégezni, mint egy nagyobb dízel. Ennek két eleme van. Először is, a dízelmotor nem alakítja át hatékonyan a kémiai energiát tolóerővé, és eközben sok hőt és zajt termel. Másodszor, az elektromos motor nyomatékjellemzői sokkal jobbak, mint a dízelé.
Mustelin szerint az Oceanvolt 10 kW-os motorja “könnyedén felülmúlja” a 30 lóerős dízel teljesítményét. “Általában a hajó maximális sebessége valamivel alacsonyabb lesz (0,5kt-1,0kt), mint egy hasonló dízelmotorral, ugyanakkor a hajó a nagyobb nyomatéknak köszönhetően jobban tartja a sebességet nehéz tengeren és ellenszélben. A manőverezőképesség sokkal jobb a szűk kikötői terekben.”
Ez azért van, mert a belsőégésű motorok csak egy kis sebességtartományban érik el a csúcsteljesítményt (és a maximális nyomatékot). A nyomaték a forgási teljesítményt méri – egy hajó esetében a hajócsavaron.
A dízelmotor optimális nyomatékát 1.800-2.000 fordulat/perc között fejti ki, míg az elektromos motorok 0 és kb. 2.000 fordulat/perc között. Ez lehetővé teszi, hogy az elektromos motorok nagyobb hatásfokú, vékonyabb és meredekebb állású légcsavarokat használjanak.
Motorhajtású:
Évekig tartott a fejlesztés és több mint 10 millió dollárnyi támogatás kellett hozzá, de a neves hajórendszer-szakértő, Nigel Calder segített megtervezni egy olyan erős generátort, amely megszünteti a generátor szükségességét a fedélzeten.
A motorra szerelve, a második generátor pozícióban az Integrel öt-tízszer nagyobb teljesítményre képes. A rendszer mögött legalább 10 kWh ólomsavas akkumulátorok (lítium is választható), valamint Victron töltők és inverterek ülnek.
“Ha beindítjuk a motort, akkor feltölti az akkumulátorokat; ha üresjáratban futunk, akkor tudja, hogy önálló generátor üzemmódban van, és erre az algoritmusra vált” – magyarázza Calder. “Valószínűleg olcsóbb lesz, mint egy generátor telepítése, és kiküszöböli az átmenő burkolatok, a hűtőkörök, a hosszú üzemidő és a karbantartás problémáját.”
A rendszer lehetővé teszi, hogy a fedélzeten mindenféle olyan kényelmi funkciót futtasson, amihez általában generátorra lenne szükség: az igény szerinti meleg víztől a kávéfőzőig és a fagyasztóig. “Őszintén hisszük, hogy ez a rendszer majdnem minden olyan hajón ki fogja váltani a generátorokat, amely jelenleg rendelkezik vagy szeretne generátorral rendelkezni” – teszi hozzá Calder.
A tesztek azt mutatják, hogy a motor sebességfokozatban és alacsony fordulatszámon, az Integrel mintegy 2 kW teljesítményt képes előállítani anélkül, hogy növelné az üzemanyag-fogyasztást vagy csökkentené a sebességet – egyszerűen kihasználva a motor elpazarolt kapacitását. Ez azt jelenti, hogy a rendszer a jacht meglévő motorjával is működik – nem kell túltervezni -, és már sikeresen telepítették egy új Southerly 480-asra, egy Malo 46-osra és egy hasonló méretű Hallberg-Rassyra.
Egy esettanulmány: Dufour 382 Alcyone
A Dufour által 2016-ban épített Alcyone-t azonnal szakszerűen utólagosan felszerelték az Oceanvolt SD15 saildrive motorjával, amelyet egy 14 kWh-s lítium akkumulátorbank táplál. A tulajdonosok, Michael Melling és Diana Kolpak egy 8 kWh-s egyenáramú generátort is specifikáltak a hatótávolság növeléséhez. A motor és az akkumulátorrendszer felszerelése 30 600 euróba került, plusz további 13 744 euróba a generátor, a telepítési költségek pedig körülbelül 8000 euróba kerültek.
A hajót Vancouver közelében bérlik, hogy felfedezzék a Desolation Soundot és a környező területeket, ahol a csendes, tiszta meghajtás az egyik legfontosabb szempont. “Semmi sem rontja el jobban a vitorlázás – vagy egy eldugott horgonyzóhely – örömét, mint a dízelmotorok zaja és szaga” – magyarázták. “Az Oceanvolt rendszer beépítése az új hajónkba megszabadított minket ettől. Ez a jövő útja.”
Merion Martin, a hajótársaság vezetője elmondta, hogy az átalakítás a charter ügyfelek körében is népszerű volt: “A rendszer legfőbb előnye, hogy egy heti bérlés során folyamatosan mintegy 40%-kal kevesebb üzemanyagot fogyaszt, mint egy hagyományos dízelmotor. Az energiagazdálkodási rendszer megértése azonban némi megszokást igényel, és a rendszerben részt vevő számos alkatrész miatt a hibaelhárítás kihívást jelenthet.”
Ha ez tetszett….
A Yachting World a kékvízi hajósok és tengeri vitorlázók legjelentősebb nemzetközi magazinja. Minden hónapban gyakorlatias cikkekkel segítünk a tervezésben és a felkészülésben, hogy megvalósíthassa vitorlás álmait.Építse tudását hónapról hónapra a házhoz szállított előfizetéssel – és a címlapárhoz képest kedvezményes áron. Tekintse meg most legújabb ajánlatainkat.