Todos os velejadores estão familiarizados com a tosse molhada do motor diesel, e o cheiro acre do seu escape. Para alguns é o sinal de que uma aventura está começando, para outros é a garantia de que tudo está bem a bordo do barco. O motor tradicional é talvez a característica de segurança mais importante do seu barco, mas seus dias podem estar contados.
A revolução da vela elétrica está chegando – e embora a adoção no setor marítimo esteja se mostrando muito mais lenta do que no mundo automotivo em terra, o progresso está sendo feito.
O mercado ainda é relativamente pequeno. O líder de mercado claro Torqeedo teve vendas de 25 milhões de euros no ano passado, a maior parte das quais em ferries e outboards compactos. Também oferece uma gama de motores de saildrive e pod drive para iates que deslocam de 2 a 50 toneladas, ou aproximadamente 20-60 pés LOA.
Mas os marinheiros têm sido lentos na aceitação, e por uma boa razão: se você está planejando atravessar um oceano ou enfrentar condições difíceis no mar, você depende do seu motor para ajudá-lo a superar o perigo ou motor através do marasmo – às vezes por dias de cada vez.
Oceanvolt série AXC é um sistema modular de acionamento do eixo (10kW a 40kW) que irá caber no lugar de um motor diesel tradicional
Aven com a atual safra de baterias avançadas de iões de lítio para barcos, o alcance de um sistema elétrico é medido em dezenas de milhas, não centenas. Assim, um monohull de 35 pés com 10kWh de bateria de lítio (quatro unidades pesando 96 kg no total) teria um alcance de apenas 24 milhas náuticas a 3,8 nós, ou menos de 16 milhas náuticas a pleno vapor.
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Tendo em conta o incrível desperdício de motores de combustão, que dissipam mais energia como calor e ruído do que fornecem na propulsão, o diesel ainda é dez vezes mais denso em energia do que as baterias.
Sailer Yamila usa um sistema de veleiro eléctrico Oceanvolt SD8 8kW. Foto: Tobias Stoerkle
“Quando você olhar para os cruzadores de água azul, claro que você terá um diesel”, diz o fundador e CEO da Torqeedo, Dr. Christoph Ballin. “E é certo que não há muitos marinheiros costeiros que optem por marinheiros puramente eléctricos”
Mas isso não significa que a electricidade não tenha interesse para os marinheiros de cruzeiro – longe disso. O caminho mais comum para marinheiros ‘normais’ será combinar diesel e elétrico em um sistema híbrido de vela.
A partir deste modelo, o motor é substituído por um motor elétrico, ligado a um banco de baterias de lítio. Este pode ser carregado via hidrogenação – quando a velocidade sob vela faz girar a hélice e volta a colocar carga nas baterias – e solar ou eólica. Mas quando são necessários períodos prolongados sob tensão, um gerador DC autónomo, que pode ser instalado em qualquer lugar a bordo, fornece a electricidade.
Esta é a configuração recomendada pelo Oceanvolt da Finlândia, que se concentrou no mercado da vela de cruzeiro com uma gama de motores de eixo e de transmissão à vela a partir de 3.7kW a 15kW (aproximadamente 10hp a 45hp em termos de motores diesel).
“No caso do cruzador à volta do mundo, recomendamos um sistema híbrido com um grupo gerador de reserva para suportar a condução contínua quando/se necessário”, diz o CEO da Oceanvolt, Markus Mustelin. “Um propulsor regenerador, que gira enquanto navega e recarrega as baterias (sacrificando 0,2-0,4 de um nó, dependendo do barco e das condições) torna possível ser quase independente do grupo gerador e usá-lo apenas para backup”
Construtores modernos clássicos baseados em Ipswich Spirit Yachts iniciou a construção do seu maior projecto até à data, um declive de 34m, Spirit 111….
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O pioneiro da propulsão eléctrica Torqeedo ganhou hoje (15 de Novembro) o maior prémio de equipamento marítimo do ano – para a…
Este sistema tem a vantagem de que o gerador só é necessário em passagens mais longas, por isso o barco ainda manobra silenciosamente dentro e fora dos portos e ancoradouros.
E um gerador bem projectado e correctamente dimensionado é muito mais eficiente na transformação de diesel em electricidade do que um motor não concebido originalmente para o trabalho. Alguns marinheiros optam por um sistema híbrido em linha, como os oferecidos pela Hybrid-Marine, que se fixam ao diesel existente.
Estes são mais fáceis de reequipar, com muitas das mesmas características do sistema híbrido completo, mas há a desvantagem de ainda ter um motor em caixa algures perto do meio do barco.
Impnetismo eléctrico
Até agora, a maior parte do negócio tem sido feito através de reequipamento dos iates existentes. Mas um número crescente de construtores de iates está a procurar incluir a propulsão eléctrica como equipamento original. O terceiro maior construtor de iates do mundo, Hanse Yachts, é talvez o mais avançado – oferecendo o seu nível básico Hanse 315 com uma opção de propulsão eléctrica do leme.
O sistema ocupa menos espaço do que o diesel padrão, é muito mais silencioso e livre de vibrações e emissões. Mas a Hanse admite que a absorção tem sido decepcionante.
A tecnologia tem encontrado mais interesse entre os marinheiros do lago. A jovem marca alemã inovadora Bente tem instalado motores Torqeedo no seu bem sucedido modelo de 24 pés, originalmente concebido para os ‘Green Lakes’ da Alemanha.
Closer para casa, o bote RS Sailing especialista decidiu instalar um motor eléctrico retráctil no seu novo barco de quilha RS21. Já baptizado de ‘gennaker invisível’, o sistema é baseado no motor de popa Travel 1003 da Torqeedo.
Bigger race boats have also been attracted by the lure of lowweight propulsion. Basta olhar para Malizia, um IMOCA 60 a ser preparado para o Vendée Globe 2020 com um sistema Torqeedo leve.
“Emissions-free round the world under race conditions, enquanto simultaneamente produz a sua própria energia, é um conceito completamente inspirador”, disse o skipper Malizia Boris Herrmann.
Electric também tem sido bem sucedido no final do mercado de luxo, onde as baterias de iões de lítio são responsáveis por uma parte menor do custo total do barco. Um catamarã Privilege 5 de 50 pés e um Gunboat 60 de fibra de carbono foram ambos equipados com o kit Torqeedo, enquanto o Oceanvolt aparece num Swan 57 e num Agile 42.
Overvisão do sistema de propulsão Torqeedo Deep Blue instalado no Gunboat Moonwave
O Gunboat Moonwave tem dois veleiros Deep Blue de 25kW ambos capazes de regenerarem sob vela. Ainda há um gerador a bordo para ampliar o alcance da bateria offshore, mas “eles não usam mais o gerador – é só para emergência”, diz o Ballin de Torqeedo.
Spirit Yachts também está projetando a propulsão elétrica para o seu navio-almirante Spirit 111, cujo lançamento está previsto para este verão. Com quatro grandes baterias de lítio de 40kW a bordo e um motor de 100kW, o iate será capaz de operar silenciosamente durante horas, embora também tenha 100kW de capacidade de gerador diesel.
“O verdadeiro foco não é a propulsão”, explica o diretor do Spirit, Nigel Stuart, “mas que tudo funcione em harmonia, desde equipamentos de cozinha e água quente até aquecimento, ar condicionado, hidráulica, etc.”. O estaleiro britânico também está a construir um estaleiro de 65 pés utilizando a tecnologia híbrida Oceanvolt e um novo de 44 pés que é puramente eléctrico.
Com as corridas, por um lado, e os cruzadores de topo de gama, por outro, há algo como uma lacuna no meio. Pela própria admissão de Torqeedo, o marinheiro de cruzeiro não tem sido um grande foco da revolução elétrica, mas tudo isso está prestes a mudar. “Começamos um pouco tarde com a vela”, admite Ballin, “mas nos próximos cinco a oito anos será abordado em grande estilo”
Sistema de acionamento elétrico totalmente integrado alimentará o novo dirigível de 111ft Spirit Yachts
O que isso realmente significa? Bem, em primeira instância, significa integração do sistema. Se isso não parece revolucionário, então imagine uma configuração a bordo onde painéis solares, hidrogeradores, baterias, geradores e motores funcionassem perfeitamente juntos para manter o iate abastecido com muita energia 24 horas por dia. “É por isso que as pessoas estão dispostas a pagar: muita energia com aquecimento ou ar condicionado durante a noite”, diz Ballin.
O futuro da vela híbrida
Num futuro próximo, Torqeedo está a planear um novo gerador DC de extensão de alcance especificamente para barcos à vela híbridos. A unidade existente é construída pela WhisperPower e fornece 25kW, o que é demasiada potência para barcos que utilizam o sistema de accionamento por casulo.
O grupo gerador será concebido para operar em óptimas rotações, enquanto a conversão inteligente de CC para CC desacopla a tensão da bateria da tensão de carregamento, para uma eficiência muito maior.
Com barcos, tal como com carros, o avanço que fará toda a diferença é em torno da capacidade da bateria. Até que o alcance sob energia elétrica possa igualar o do diesel, haverá muitos céticos. E isso provavelmente não vai acontecer por uma década ou mais, de acordo com Ballin.
“Teoricamente, eles testaram baterias em laboratórios que são dez vezes mais eficientes do que o lítio”, explica ele. “E se isso acontecer, então a gasolina é feita. Mas estamos tentando combinar visão de longo prazo com mentalidade de curto prazo”
Entretanto, a tecnologia prevalecente é baseada no lítio-manganês-cobalto, e um processo de desenvolvimento constante está tornando isso 5-8% melhor a cada ano”. Por exemplo, a BMW acaba de anunciar a sua próxima geração de bateria i3, utilizada pelo sistema Deep Blue da Torqeedo, será capaz de suportar 40kWh de energia – um aumento de 33% para o mesmo tamanho, peso e quase o mesmo custo.
Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive é adequado para pequenos iates até 4 toneladas – uma hélice dobrável também pode ser instalada
A outra área de desenvolvimento é em torno da hélice. A maioria dos sistemas de cruzeiro utiliza uma hélice dobrável ou de penas concebida para motores diesel. Mas a própria investigação de Torqeedo mostra que o torque consistentemente elevado de um motor eléctrico é melhor utilizado por hélices com passo variável.
E no entanto é Oceanvolt que abordou esta questão especificamente para motores eléctricos com o seu sistema de propulsão servo, que afirma ser 30% mais eficiente à frente, 100% melhor à ré e 300% mais eficiente no modo de regeneração.
Oceanvolt diz que esta hélice pode bombear cerca de 500W para as baterias a apenas 5 nós – o ritmo médio de um monohull de 30 pés. A 6 nós que sobe para cerca de 800W, e a 7 nós muito manejáveis para um cruzador oceânico maior você obtém 1.2kW.
“Uma nova tecnologia raramente pode competir em preço com uma estabelecida em sua fase inicial de crescimento”, diz Mustelin. “No entanto, nós passamos por isso e hoje os sistemas elétricos são oferecidos a um preço bastante competitivo”. Quando se acrescenta a isso o fato de que o sistema elétrico é quase livre de serviços, o custo total de propriedade está virando a favor do elétrico”
Então, você pode não ouvi-los se aproximando, mas espera ver cada vez mais barcos movidos a eletricidade na água à medida que a revolução continua.
Uma questão de torque
Uma parte fundamental da viabilidade da propulsão elétrica repousa na noção de que um motor menor pode conseguir o mesmo trabalho que um diesel maior. Há dois elementos para isso. Primeiro, um motor diesel não é um conversor eficiente de energia química em empuxo, criando muito calor e ruído no processo. Segundo, as características de torque do elétrico são muito melhores que o diesel.
Mustelin diz que o motor Oceanvolt de 10kW “facilmente supera” um diesel de 30hp. “Tipicamente, a velocidade máxima do barco será um pouco menor (0.5kt-1.0kt) do que com um motor diesel comparável, mas ao mesmo tempo o barco manterá a velocidade melhor em mares pesados e vento de proa devido ao torque mais alto. A manobrabilidade é muito melhor em espaços confinados de marina”
Isso porque os motores de combustão só atingem potência de pico (e torque máximo) em uma pequena faixa de velocidades. O torque é uma medida da potência de giro – na hélice no caso de um barco.
Um motor diesel desenvolve torque ótimo entre 1.800-2.000rpm, enquanto motores elétricos o entregam de 0 a cerca de 2.000rpm. Isto permite que os motores eléctricos utilizem hélices de maior eficiência, mais finas e de passo mais acentuado.
Acionado por motor: O ‘alternador sobre esteróides’
Levou anos de desenvolvimento e mais de 10 milhões de dólares de financiamento, mas o famoso especialista em sistemas de barcos Nigel Calder ajudou a conceber um alternador tão potente que elimina a necessidade de um gerador a bordo.
Montado no motor, na segunda posição do alternador, o Integrel pode produzir cinco a dez vezes mais potência. Sentado atrás do sistema estão pelo menos 10kWh de baterias de chumbo ácido (o lítio também é uma opção), e carregadores e inversores Victron.
“Se você ligar o motor, ele irá carregar as baterias; se você estiver funcionando com o motor em ponto morto, ele saberá que está em modo gerador autônomo e mudará para esse algoritmo”, explica Calder. “Provavelmente será mais barato que uma instalação de gerador, e elimina a questão dos cascos passantes, os circuitos de arrefecimento, as longas horas de funcionamento, a manutenção”
O sistema permite que você execute todos os tipos de conforto de criaturas a bordo que normalmente exigiriam um gerador: desde água quente sob demanda até cafeteiras e freezers. “Acreditamos honestamente que este sistema vai suplantar geradores em quase todos os barcos que atualmente têm, ou gostariam de ter, um gerador,”
adds Calder.
Com o motor em marcha e em baixas rotações, os testes mostram como o Integrel pode produzir cerca de 2kW de potência sem aumentar o consumo de combustível ou reduzir a velocidade – simplesmente utilizando a capacidade desperdiçada do motor. Isto significa que irá funcionar com o motor existente do iate – sem necessidade de excesso de especificação – e já foi instalado com sucesso num novo Sul 480, num Malo 46 e num Hallberg-Rassy de tamanho semelhante.
Estudo de caso: Dufour 382 Alcyone
Built by Dufour in 2016, Alcyone foi imediatamente recondicionado profissionalmente com o motor saildrive SD15 da Oceanvolt, fornecido por um banco de baterias de lítio de 14kWh. Os proprietários Michael Melling e Diana Kolpak também especularam um gerador CC de 8kWh para extensão de alcance. O equipamento custou 30.600 euros para o motor e sistema de baterias, mais 13.744 euros adicionais para o gerador, e os custos de instalação foram de cerca de 8.000,
Fretam o barco perto de Vancouver, para explorar o Desolation Sound e a área circundante onde a propulsão silenciosa e limpa é um ponto de venda. “Nada estraga mais a alegria de navegar – ou um ancoradouro isolado – do que o ruído e o cheiro dos motores diesel”, explicaram. “A instalação de um sistema Oceanvolt no nosso novo barco libertou-nos disso”. É o caminho do futuro”
O gerente de frete Merion Martin disse que a conversão também tem sido popular entre os clientes charter, acrescentando: “A principal vantagem do sistema é que ele usa consistentemente cerca de 40% menos combustível do que um motor diesel padrão no decorrer de uma semana de charter. Mas compreender o sistema de gestão de energia requer um pouco de habituação e os muitos componentes envolvidos no sistema podem fazer da resolução de problemas um desafio”
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