Yachting World

Iedere zeiler is bekend met het natte gehoest van de dieselmotor en de scherpe geur van zijn uitlaat. Voor sommigen is het het teken dat een avontuur begint, voor anderen is het de geruststelling dat alles goed gaat aan boord van de boot. De traditionele motor is misschien wel het belangrijkste veiligheidskenmerk van uw boot, maar zijn dagen kunnen geteld zijn.

De revolutie van het elektrisch varen komt eraan – en hoewel de adoptie in de maritieme sector veel langzamer verloopt dan in de autowereld aan wal, wordt er wel vooruitgang geboekt.

De markt is nog relatief klein. Duidelijk marktleider Torqeedo had vorig jaar een omzet van 25 miljoen euro, waarvan het grootste deel voor rekening kwam van veerboten en compacte buitenboordmotoren. Het bedrijf biedt ook een reeks saildrive- en poddrive-motoren voor jachten met een volume van 2 tot 50 ton, of ruwweg 20-60ft LOA.

Maar zeilers zijn traag met de invoering, en met een goede reden: als je van plan bent een oceaan over te steken of zware omstandigheden offshore aan te pakken, vertrouw je op je motor om je te helpen gevaar te ontlopen of door de doldrums te motoren – soms dagen achter elkaar.

Oceanvolt AXC serie is een modulaire asaandrijving (10kW tot 40kW) die past in plaats van een traditionele dieselmotor

Zelfs met de huidige oogst van geavanceerde lithium-ion boot batterijen, wordt het bereik van een elektrisch systeem gemeten in tientallen mijlen, geen honderden. Dus een 35ft monohull met 10kWh lithium batterij (vier eenheden met een totaal gewicht van 96kg) zou een bereik hebben van slechts 24 zeemijl bij 3,8 knopen, of minder dan 16 zeemijl bij vol gas.

Rekening houdend met de ongelooflijke verspilling van verbrandingsmotoren, die meer energie als warmte en geluid afgeven dan ze aan voortstuwing leveren, is diesel nog steeds tien keer energiezuiniger dan batterijen.

De volkoolstof luxe daysailer Yamila maakt gebruik van een Oceanvolt SD8 8kW elektrische saildrive systeem. Foto: Tobias Stoerkle

“Als je naar bluewatercruisers kijkt, heb je natuurlijk een diesel”, zegt Torqeedo’s oprichter en CEO, dr. Christoph Ballin. “En het klopt dat niet veel kustzeilers kiezen voor puur elektrisch.”

Maar dat wil niet zeggen dat elektrisch geen belang heeft voor cruisende zeilers – verre van dat. De meer gebruikelijke route voor ‘normale’ zeilers zal zijn om diesel en elektrisch te combineren in een hybride zeilsysteem.

In dit model wordt de motor vervangen door een elektromotor, die is aangesloten op een bank van lithiumbatterijen. Deze kan worden opgeladen via hydrogeneratie – wanneer de snelheid onder zeil de schroef doet draaien en de batterijen weer oplaadt – en zonne- of windenergie. Maar wanneer langere perioden onder stroom nodig zijn, levert een stand-alone DC generator, die overal aan boord kan worden geïnstalleerd, de elektriciteit.

Dit is de opstelling die wordt aanbevolen door Oceanvolt uit Finland, dat zich heeft gericht op de markt voor cruising zeilen met een reeks van as- en zeilaandrijfmotoren van 3..7kW tot 15kW (ruwweg 10pk tot 45pk in dieselmotortermen).

“In het geval van de rond-de-wereld cruiser, raden we een hybride systeem aan met een back-up aggregaat om continue aandrijving te ondersteunen wanneer/indien nodig,” zegt Oceanvolt CEO Markus Mustelin. “Een regenererende schroef, die tijdens het varen ronddraait en de accu’s oplaadt (waarbij 0,2-0,4 knoop wordt opgeofferd, afhankelijk van de boot en de omstandigheden), maakt het mogelijk om bijna onafhankelijk te zijn van de stroomaggregaat en deze alleen als back-up te gebruiken.”

De in Ipswich gevestigde bouwer van moderne klassiekers, Spirit Yachts, is begonnen met de bouw van zijn grootste project tot nu toe, een 34 meter lange sloep, Spirit 111….

De pionier op het gebied van elektrische aandrijving Torqeedo heeft vandaag (15 november) de grootste prijs voor scheepsuitrusting van het jaar gewonnen – voor de…

Dit systeem heeft het voordeel dat de generator alleen op langere doortochten nodig is, zodat de boot nog steeds geruisloos in en uit havens en ankerplaatsen manoeuvreert.

En een goed ontworpen, correct gedimensioneerde generator is veel efficiënter in het omzetten van diesel in elektriciteit dan een motor die oorspronkelijk niet voor deze taak is ontworpen. Sommige zeilers kiezen voor een in-line hybride systeem, zoals Hybrid-Marine dat aanbiedt, dat op de bestaande diesel wordt geschroefd.

Deze zijn gemakkelijker achteraf aan te brengen, met veel van dezelfde kenmerken als het volledig hybride systeem, maar er is het nadeel dat er nog steeds een motor ergens in het midden van de boot is weggewerkt.

Elektro-magnetisme

Tot nu toe werden de meeste zaken gedaan door bestaande jachten achteraf aan te passen. Maar een toenemend aantal jachtbouwers wil elektrische aandrijving als oorspronkelijke uitrusting gaan gebruiken. De op twee na grootste botenbouwer ter wereld, Hanse Yachts, is misschien wel het verst gevorderd – hij biedt zijn instapmodel Hanse 315 aan met een optie voor elektrische roeraandrijving.

Het systeem neemt minder ruimte in dan de standaard diesel, is veel stiller en trilling- en emissievrij. Maar Hanse geeft toe dat de acceptatie teleurstellend is geweest.

De technologie heeft meer belangstelling gevonden onder meerzeilers. Het jonge, innovatieve Duitse merk Bente heeft Torqeedo-motoren gemonteerd op zijn succesvolle 24-ft model, dat oorspronkelijk is ontworpen voor de Duitse ‘Groene Meren’.

Lager bij huis heeft dinghy-specialist RS Sailing besloten een intrekbare elektrische aandrijving te monteren op zijn nieuwe RS21-kielboot. Het systeem is gebaseerd op de Travel 1003 buitenboordmotor van Torqeedo.

Grote raceboten zijn ook aangetrokken door de aantrekkingskracht van een laag gewicht aandrijving. Kijk maar naar Malizia, een IMOCA 60 die wordt klaargestoomd voor de Vendée Globe van 2020 met een lichtgewicht Torqeedo-systeem.

“Emissievrij de wereld rond onder raceomstandigheden, terwijl je tegelijkertijd je eigen energie produceert, is een door en door inspirerend concept,” zei Malizia-schipper Boris Herrmann.

Elektrisch is ook succesvol geweest in het luxe segment van de markt, waar lithium-ionbatterijen een kleiner deel van de totale kosten van de boot uitmaken. Een 50ft Privilege 5 catamaran en een koolstofvezel Gunboat 60 zijn beide achteraf uitgerust met Torqeedo kit, terwijl Oceanvolt verschijnt op een Swan 57 en een volledig koolstofvezel Agile 42.

Overzicht van het Torqeedo Deep Blue voortstuwingssysteem geïnstalleerd in de Gunboat Moonwave

De Gunboat Moonwave heeft twee 25kW Deep Blue saildrives die beide in staat zijn om onder zeil te regenereren. Er is nog steeds een generator aan boord om het bereik van de accu’s offshore te vergroten, maar “ze gebruiken de generator niet meer – het is alleen voor noodgevallen,” zegt Torqeedo’s Ballin.

Spirit Yachts ontwerpt ook elektrische voortstuwing in zijn Spirit 111 vlaggenschip, dat deze zomer te water wordt gelaten. Met vier grote lithiumbatterijen van 40 kW aan boord en een motor van 100 kW zal het jacht urenlang geruisloos kunnen werken, hoewel het ook 100 kW dieselgeneratorvermogen heeft.

“De echte focus ligt niet op de voortstuwing,” legt Spirit-directeur Nigel Stuart uit, “maar dat alles in harmonie werkt, van kombuisapparatuur en warm water tot verwarming, airconditioning, hydraulica enzovoort.” De Britse werf bouwt ook een 65-voeter die gebruik maakt van Oceanvolt hybride technologie en een nieuwe 44-voeter die puur elektrisch is.

Met racen aan de ene kant en high-end cruisers aan de andere kant, is er iets van een kloof in het midden. Torqeedo geeft zelf toe dat de cruisende zeiler geen belangrijk aandachtspunt is geweest in de elektrische revolutie, maar dat gaat allemaal veranderen. “We zijn een beetje laat begonnen met zeilen,” geeft Ballin toe, “maar in de komende vijf tot acht jaar zal het groots worden aangepakt.”

Volledig geïntegreerd elektrisch aandrijfsysteem zal het nieuwe 111ft Spirit Yachts vlaggenschip aandrijven

Wat betekent dat eigenlijk? Nou, in eerste instantie betekent het systeemintegratie. Als dat niet revolutionair klinkt, stel je dan een opstelling aan boord voor waarbij zonnepanelen, hydrogeneratoren, batterijen, generatoren en motoren allemaal naadloos samenwerken om het jacht de klok rond van ruim voldoende stroom te voorzien. “Dat is waar mensen bereid zijn voor te betalen: veel energie met verwarming of airconditioning gedurende de nacht,” zegt Ballin.

De toekomst van hybride zeilen

In de nabije toekomst plant Torqeedo een nieuwe range-extending DC-generator speciaal voor hybride zeilboten. Het bestaande aggregaat is gebouwd door WhisperPower en levert 25kW, wat te veel vermogen is voor boten die gebruik maken van het pod aandrijfsysteem.

Het aggregaat zal worden ontworpen om te werken bij een optimaal toerental, terwijl een slimme DC naar DC conversie de accuspanning ontkoppelt van de laadspanning, voor een veel grotere efficiency.

Bij boten, net als bij auto’s, ligt de doorbraak die het verschil zal maken rond de accucapaciteit. Totdat de actieradius met elektrische aandrijving die van een dieselmotor kan evenaren, zullen er veel sceptici zijn. En dat zal volgens Ballin nog wel tien jaar of langer duren.

“Theoretisch hebben ze in laboratoria accu’s getest die tien keer zo efficiënt zijn als lithium,” legt hij uit. “En als dat erdoor komt, dan is het gedaan met de benzine. Maar we proberen een langetermijnvisie te combineren met een kortetermijndenken.”

In de tussentijd is de gangbare technologie gebaseerd op lithium-mangaan-kobalt, en een proces van gestage ontwikkeling maakt dit elk jaar 5-8% beter. BMW heeft bijvoorbeeld net aangekondigd dat zijn volgende generatie i3-batterij, die wordt gebruikt door Torqeedo’s Deep Blue-systeem, 40kWh aan vermogen zal kunnen bevatten – een toename van 33% voor dezelfde grootte, hetzelfde gewicht en bijna dezelfde kosten.

Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive is geschikt voor kleine jachten tot 4 ton – een klapschroef kan ook worden gemonteerd

Het andere gebied van ontwikkeling is rond de schroef. De meeste cruisesystemen gebruiken een vouw- of veerdraaiende schroef die is ontworpen voor dieselmotoren. Maar Torqeedo’s eigen onderzoek toont aan dat de consequent hoge koppel van een elektrische motor het beste wordt benut door propellers met variabele spoed.

En toch is het Oceanvolt dat dit probleem specifiek voor elektrische motoren heeft aangepakt met zijn Servo Prop systeem, waarvan het beweert dat het 30% efficiënter is vooruit, 100% beter achteruit en 300% efficiënter in regeneratie modus.

Oceanvolt zegt dat deze propeller ongeveer 500W in de batterijen kan pompen bij slechts 5 knopen – de gemiddelde snelheid van een 30ft monohull. Bij 6 knopen stijgt dat tot ongeveer 800W, en bij een zeer beheersbare 7 knopen voor een grotere oceaan cruiser krijg je 1,2kW.

“Een nieuwe technologie kan zelden concurreren in prijs met een gevestigde een in de eerste groeifase,” zegt Mustelin. “We zijn daar echter voorbij en vandaag worden elektrische systemen aangeboden tegen een vrij concurrerende prijs. Als je daarbij optelt dat het elektrische systeem bijna onderhoudsvrij is, dan draaien de totale eigendomskosten in het voordeel van elektrisch.”

Dus, je hoort ze misschien niet aankomen, maar verwacht steeds meer elektrisch aangedreven boten op het water te zien naarmate de revolutie doorzet.

Een kwestie van koppel

Een belangrijk deel van de levensvatbaarheid van elektrische voortstuwing berust op het idee dat een kleinere motor hetzelfde werk kan doen als een grotere diesel. Dit heeft twee aspecten. Ten eerste is een dieselmotor geen efficiënte omvormer van chemische energie in stuwkracht en produceert daarbij veel warmte en lawaai. Ten tweede zijn de koppel eigenschappen van elektrisch veel beter dan diesel.

Mustelin zegt dat Oceanvolt’s 10kW motor “gemakkelijk beter presteert” dan een 30pk diesel. “Doorgaans zal de maximale bootsnelheid iets lager zijn (0,5kt-1,0kt) dan met een vergelijkbare dieselmotor, maar tegelijkertijd zal de boot de snelheid beter vasthouden bij zware zeeën en tegenwind door het hogere koppel. De manoeuvreerbaarheid is veel beter in krappe jachthavens.”

Dat komt omdat verbrandingsmotoren hun piekvermogen (en maximumkoppel) slechts over een klein toerentalbereik bereiken. Koppel is een maatstaf voor het draaivermogen – bij de schroef in het geval van een boot.

Een dieselmotor ontwikkelt een optimaal koppel tussen 1.800-2.000 omw/min, terwijl elektromotoren dit leveren van 0 tot ongeveer 2.000 omw/min. Hierdoor kunnen elektromotoren beter presterende schroeven gebruiken, die slanker en steiler zijn.

Aangedreven door een motor: De ‘dynamo op steroïden’

Het heeft jaren van ontwikkeling en meer dan 10 miljoen dollar aan financiering gekost, maar de gerenommeerde expert op het gebied van scheepssystemen Nigel Calder heeft geholpen een dynamo te ontwerpen die zo krachtig is dat er geen generator aan boord nodig is.

Gemonteerd op de motor, op de tweede positie van de dynamo, kan de Integrel vijf tot tien keer meer vermogen produceren. Achter het systeem zitten minstens 10kWh loodaccu’s (lithium is ook een optie), en Victron laders en omvormers.

“Als je de motor aanzwengelt, laadt hij de accu’s op; als je met de motor in neutraal draait, weet hij dat hij in de stand-alone generatormodus staat en schakelt hij over op dat algoritme,” legt Calder uit. “Het zal waarschijnlijk goedkoper zijn dan een generatorinstallatie, en elimineert het probleem van de doorlopende rompen, de koelcircuits, de lange bedrijfsuren, het onderhoud.”

Het systeem maakt het mogelijk om allerlei comfort aan boord te hebben waarvoor normaal een generator nodig zou zijn: van warm water op aanvraag tot koffiezetapparaten en vriezers. “We geloven oprecht dat dit systeem generatoren gaat vervangen op bijna alle boten die momenteel een generator hebben of zouden willen hebben,”
adds Calder.

Met de motor in de versnelling en bij een laag toerental, laten tests zien hoe de Integrel ongeveer 2kW aan vermogen kan produceren zonder het brandstofverbruik te verhogen of de snelheid te verlagen – simpelweg gebruikmakend van de verspilde capaciteit van de motor. Dit betekent dat het werkt met de bestaande motor van het jacht – geen noodzaak om overspecificatie – en het is al met succes geïnstalleerd op een nieuwe Southerly 480, een Malo 46 en een Hallberg-Rassy van vergelijkbare grootte.

Casestudie: Dufour 382 Alcyone

Gebouwd door Dufour in 2016, werd Alcyone onmiddellijk professioneel omgebouwd met Oceanvolt’s SD15 saildrive motor, gevoed door een 14kWh lithium accubank. Eigenaars Michael Melling en Diana Kolpak hebben ook een 8kWh DC generator gespecificeerd voor een groter bereik. De uitrusting kostte € 30.600 voor de motor en het accusysteem, plus nog eens € 13.744 voor de generator, en de installatiekosten bedroegen ongeveer € 8.000.

Ze charteren de boot in de buurt van Vancouver, voor het verkennen van Desolation Sound en het omliggende gebied, waar stille, schone voortstuwing een verkoopargument is. “Niets bederft de vreugde van het zeilen – of een afgelegen ankerplaats – meer dan het lawaai en de geur van dieselmotoren,” legden ze uit. “De installatie van een Oceanvolt systeem in onze nieuwe boot heeft ons daarvan bevrijd. Het is de weg van de toekomst.”

Cartermanager Merion Martin zegt dat de ombouw ook populair is bij charterklanten: “Het belangrijkste voordeel van het systeem is dat het consequent ongeveer 40% minder brandstof verbruikt dan een standaard dieselmotor in de loop van een week charter. Maar het is even wennen om het powermanagement systeem te begrijpen, en de vele componenten die betrokken zijn bij het systeem kunnen het oplossen van problemen een uitdaging maken.”

Als u dit leuk vond….