Yachting World

Alla seglare är bekanta med dieselmotorns våta hostande och den bitande lukten av dess avgaser. För vissa är det tecknet på att ett äventyr börjar, för andra är det en bekräftelse på att allt är bra ombord på båten. Den traditionella motorn är kanske din båts viktigaste säkerhetsfunktion, men dess dagar kan vara räknade.

Den elektriska seglingsrevolutionen är på väg – och även om införandet i den marina sektorn visar sig vara mycket långsammare än i fordonsvärlden på land, görs framsteg.

Marknaden är fortfarande relativt liten. Den klara marknadsledaren Torqeedo hade en försäljning på 25 miljoner euro förra året, varav det mesta av försäljningen gick till färjor och kompakta utombordare. Företaget erbjuder också ett sortiment av saildrive- och poddrivna motorer för båtar med ett förskjutningsutrymme på mellan 2 och 50 ton, eller ungefär 20-60 fot LOA.

Men seglare har varit långsamma med att ta till sig detta, och det finns en bra anledning till det: om du planerar att korsa ett hav eller ta dig an tuffa förhållanden till havs, förlitar du dig på att motorn ska hjälpa dig att springa ifrån faror eller köra genom dystra förhållanden – ibland i flera dagar i sträck.

Oceanvolt AXC-serien är ett modulärt axeldrivsystem (10kW till 40kW) som passar i stället för en traditionell dieselmotor

Även med den nuvarande skörden av avancerade litiumjon-båtsbatterier mäts räckvidden för ett elsystem i tiotals mil, inte hundratals. En 35-fots enbåtsbåt med 10 kWh litiumbatteri (fyra enheter som sammanlagt väger 96 kg) skulle alltså ha en räckvidd på bara 24 sjömil vid 3,8 knop, eller mindre än 16 sjömil vid full gas.

Om man tar hänsyn till det otroliga slöseriet med förbränningsmotorer, som avger mer energi i form av värme och buller än vad de ger i form av framdrivning, är diesel fortfarande tio gånger mer energitäta än batterier.

Den lyxiga dagsseglaren Yamila, som är helt i kolfiber, använder sig av ett Oceanvolt SD8 8kW elektriskt saildrive-system. Foto: Foto: Tobias Stoerkle

”När man tittar på bluewater cruisers har man naturligtvis en diesel”, säger Torqeedos grundare och vd Dr Christoph Ballin. ”Och det stämmer att inte många kustseglare väljer ren el.”

Men det betyder inte att el inte är intressant för kryssningsseglare – långt därifrån. Den vanligaste vägen för ”normala” seglare kommer att vara att kombinera diesel och el i ett hybridsystem.

I denna modell ersätts motorn av en elmotor, kopplad till en bank av litiumbatterier. Dessa kan laddas via vätgasgenerering – när hastigheten under segling vrider propellern och laddar batterierna igen – och via sol- eller vindkraft. Men när det krävs längre perioder med strömförsörjning kan en fristående likströmsgenerator, som kan installeras var som helst ombord, leverera elektriciteten.

Detta är det upplägg som rekommenderas av finska Oceanvolt, som har fokuserat på marknaden för kryssningssegling med ett sortiment av axel- och segeldrivna motorer från 3.7 kW till 15 kW (ungefär 10 hk till 45 hk i dieselmotorer).

”När det gäller kryssare som åker jorden runt rekommenderar vi ett hybridsystem med ett reservaggregat för att stödja kontinuerlig körning när/om det behövs”, säger Oceanvolts vd Markus Mustelin. ”En regenererande propeller, som snurrar medan man seglar och laddar batterierna (vilket innebär att man offrar 0,2-0,4 knop, beroende på båten och förhållandena) gör det möjligt att vara nästan oberoende av aggregatet och endast använda det som backup.”

Ipswich-baserade moderna klassikerbyggaren Spirit Yachts har påbörjat byggandet av sitt största projekt hittills, en 34 meter lång slup, Spirit 111….

Pionjären inom elektrisk framdrivning, Torqeedo, vann årets största pris för marin utrustning i dag (15 november) – för den…

Detta system har fördelen att generatorn endast behövs vid längre passager, så att båten fortfarande manövrerar tyst in och ut ur hamnar och ankarplatser.

Och en väl utformad och rätt dimensionerad generator är mycket effektivare när det gäller att omvandla diesel till elektricitet än en motor som inte ursprungligen var utformad för uppgiften. Vissa seglare väljer ett inlinehybridsystem, som de som erbjuds av Hybrid-Marine, som skruvas fast på den befintliga dieseln.

Dessa är lättare att eftermontera, med många av samma egenskaper som det fullständiga hybridsystemet, men det finns den nackdelen att man fortfarande har en motor som är inlåst någonstans nära båtens mitt.

Elektro-magnetism

Intills har de flesta affärer gjorts genom att man har eftermonterat befintliga yachter. Men allt fler båtbyggare vill inkludera elektrisk framdrivning som originalutrustning. Världens tredje största båtbyggare, Hanse Yachts, är kanske den mest avancerade – och erbjuder sin instegsversion Hanse 315 med ett alternativ för elektrisk roderdrift.

Systemet tar mindre plats än standarddieseln, är mycket tystare samt vibrations- och utsläppsfritt. Men Hanse medger att användningen har varit en besvikelse.

Tekniken har fått ett större intresse bland sjöseglare. Det innovativa unga tyska märket Bente har monterat Torqeedo-motorer på sin framgångsrika 24-fots modell, som ursprungligen utformades för Tysklands ”gröna sjöar”.

Närmare hemmet har jollespecialisten RS Sailing bestämt sig för att montera en infällbar elektrisk drivning på sin nya RS21 kölbåt. Systemet, som redan har döpts till ”osynlig gennaker”, är baserat på Torqeedos utombordsmotor Travel 1003.

Större tävlingsbåtar har också lockats av lockelsen med lågviktsdrift. Titta bara på Malizia, en IMOCA 60 som förbereds för Vendée Globe 2020 med ett lättviktssystem från Torqeedo.

”Att göra en världsomsegling utan utsläpp under tävlingsförhållanden och samtidigt producera sin egen energi är ett helt igenom inspirerande koncept”, säger Malizias skeppare Boris Herrmann.

Elektro har också varit framgångsrik i lyxsegmentet av marknaden, där litium-jon-batterier står för en mindre del av båtens totala kostnad. En 50-fots Privilege 5-katamaran och en Gunboat 60 i kolfiber har båda eftermonterats med Torqeedo-kit, medan Oceanvolt förekommer på en Swan 57 och en Agile 42 helt i kolfiber.

Översikt över Torqeedos Deep Blue-propulsionssystem som installerats i Gunboat Moonwave

Gunboat Moonwave har två Deep Blue-segeldrivare på 25 kW, som båda kan regenerera under segel. Det finns fortfarande en generator ombord för att utöka batteriernas räckvidd till havs, men ”de använder inte längre generatorn – den är bara för nödsituationer”, säger Torqeedos Ballin.

Spirit Yachts håller också på att konstruera elektrisk framdrivning i sitt flaggskepp Spirit 111, som ska lanseras i sommar. Med fyra stora litiumbatterier på 40 kW ombord och en motor på 100 kW kommer båten att kunna arbeta tyst i timmar, även om den också har en dieselgenerator på 100 kW.

”Det verkliga fokuset ligger inte på framdrivningen”, förklarar Spirit-direktör Nigel Stuart, ”utan på att allting fungerar i harmoni, från köksutrustning och varmvatten till uppvärmning, luftkonditionering, hydraulik etc.”. Det brittiska varvet bygger också en 65-fotare med Oceanvolt-hybridteknik och en ny 44-fotare som är rent elektrisk.

Med kappsegling å ena sidan och högklassiga kryssare å andra sidan finns det något av en lucka i mitten. Enligt Torqeedos eget erkännande har kryssningsseglaren inte varit ett stort fokus för den elektriska revolutionen, men allt detta är på väg att förändras. ”Vi började lite sent med segling”, erkänner Ballin, ”men under de kommande fem till åtta åren kommer det att tas upp i stor skala.”

Fullt integrerat elektriskt drivsystem kommer att driva det nya 111 fot långa flaggskeppet från Spirit Yachts

Vad betyder det egentligen? Tja, i första hand betyder det systemintegration. Om det inte låter revolutionerande, tänk dig då en uppställning ombord där solpaneler, vätegeneratorer, batterier, generatorer och motorer alla arbetade sömlöst tillsammans för att hålla båten försedd med rikligt med ström dygnet runt. ”Det är det som folk är villiga att betala för: mycket energi med uppvärmning eller luftkonditionering under natten”, säger Ballin.

Framtiden för hybridsegling

I en nära framtid planerar Torqeedo en ny likströmsgenerator med utökad räckvidd som är särskilt avsedd för hybridseglingbåtar. Dess befintliga enhet byggs av WhisperPower och ger 25 kW, vilket är för mycket effekt för båtar som använder poddrivningssystemet.

Generatorn kommer att utformas för att fungera med optimalt varvtal, samtidigt som en smart DC-till-DC-omvandling frikopplar batterispänningen från laddningsspänningen, vilket ger en mycket högre effektivitet.

Med båtar, precis som med bilar, ligger genombrottet som kommer att göra hela skillnaden kring batterikapaciteten. Tills räckvidden med eldrift kan mäta sig med den för diesel kommer det att finnas många skeptiker. Och det är inte troligt att det kommer att ske på ett decennium eller mer, enligt Ballin.

”Teoretiskt sett har man testat batterier i laboratorier som är tio gånger effektivare än litium”, förklarar han. ”Och om detta lyckas är det slut med bensin. Men vi försöker kombinera långsiktig vision med kortsiktigt tänkande.”

Under tiden är den förhärskande tekniken baserad på litium-mangan-kobolt, och en process av stadig utveckling gör detta 5-8 % bättre varje år. Till exempel har BMW just meddelat att nästa generations i3-batteri, som används av Torqeedos Deep Blue-system, kommer att kunna rymma 40 kWh energi – en ökning med 33 % för samma storlek, vikt och nästan samma kostnad.

Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive lämpar sig för små båtar på upp till 4 ton – en fällbar propeller kan också monteras

Det andra utvecklingsområdet är kring propellern. De flesta kryssningssystem använder en fällbar eller fjädrande propeller som är utformad för dieselmotorer. Men Torqeedos egen forskning visar att det genomgående höga vridmomentet hos en elmotor utnyttjas bäst av propellrar med variabel stigning.

Och ändå är det Oceanvolt som har tagit itu med denna fråga specifikt för elmotorer med sitt Servo Prop-system, som enligt företaget är 30 % effektivare framåt, 100 % bättre bakåt och 300 % effektivare i regenereringsläge.

Oceanvolt säger att denna propellrar kan pumpa in cirka 500 W i batterierna i bara 5 knop, dvs. den genomsnittliga farten för en 30-fots enbåtsskrov. Vid 6 knop ökar det till cirka 800 W, och vid mycket hanterbara 7 knop för en större havskryssare får man 1,2 kW.

”En ny teknik kan sällan konkurrera i pris med en etablerad teknik i den inledande tillväxtfasen”, säger Mustelin. ”Vi har dock passerat detta och i dag erbjuds elektriska system till ett ganska konkurrenskraftigt pris. När man dessutom lägger till det faktum att elsystemet nästan är servicefritt, vänder sig den totala ägandekostnaden till förmån för el.”

Så, du kanske inte hör dem närma sig, men räkna med att se fler och fler eldrivna båtar på vattnet i takt med att revolutionen fortsätter.

En fråga om vridmoment

En viktig del av lönsamheten för elektrisk framdrivning vilar på föreställningen att en mindre motor kan åstadkomma samma arbete som en större dieselmotor. Det finns två element i detta. För det första är en dieselmotor inte en effektiv omvandlare av kemisk energi till dragkraft, eftersom den skapar mycket värme och buller i processen. För det andra är vridmomentegenskaperna hos el mycket bättre än hos diesel.

Mustelin säger att Oceanvolts motor på 10 kW ”lätt överträffar” en dieselmotor på 30 hk. ”Typiskt sett blir den maximala båthastigheten något lägre (0,5kt-1,0kt) än med en jämförbar dieselmotor, men samtidigt håller båten hastigheten bättre i hård sjö och motvind på grund av det högre vridmomentet. Manövrerbarheten är mycket bättre i trånga marina utrymmen.”

Det beror på att förbränningsmotorer endast uppnår maximal effekt (och maximalt vridmoment) inom ett litet hastighetsintervall. Vridmomentet är ett mått på vridkraft – vid propellern när det gäller en båt.

En dieselmotor utvecklar optimalt vridmoment mellan 1 800-2 000 varv per minut, medan elmotorer levererar det från 0 till cirka 2 000 varv per minut. Detta gör att elmotorer kan använda propellrar med högre verkningsgrad som är smalare och brantare.

Motordrivna: Det har tagit flera år av utveckling och över 10 miljoner dollar i finansiering, men den välkände båtsystemexperten Nigel Calder har hjälpt till att konstruera en generator som är så kraftfull att den eliminerar behovet av en generator ombord.

Monterad på motorn, i den andra generatorpositionen, kan Integrel producera fem till tio gånger mer kraft. Bakom systemet finns minst 10 kWh blybatterier (litium är också ett alternativ) samt laddare och växelriktare från Victron.

”Om du vrider på motorn laddar den batterierna; om du kör med motorn i neutralläge vet den att den är i fristående generatorläge och växlar till den algoritmen”, förklarar Calder. ”Det blir troligen billigare än en generatorinstallation och eliminerar problemet med genomgående skrov, kylkretsar, långa driftstider och underhåll.”

Systemet gör det möjligt att köra alla typer av bekvämligheter ombord som normalt skulle kräva en generator: från varmvatten på begäran till kaffebryggare och frysar. ”Vi tror ärligt talat att det här systemet kommer att ersätta generatorer på nästan alla båtar som för närvarande har, eller skulle vilja ha, en generator”, tillägger Calder.

Med motorn i växel och vid låga varvtal visar testerna hur Integrel kan producera cirka 2 kW effekt utan att öka bränsleförbrukningen eller minska hastigheten – man utnyttjar helt enkelt motorns outnyttjade kapacitet. Detta innebär att den kommer att fungera med båtens befintliga motor – inget behov av att överspecificera – och den har redan installerats framgångsrikt på en ny Southerly 480, en Malo 46 och en Hallberg-Rassy av liknande storlek.

Fallstudie: Dufour 382 Alcyone

Alcyone byggdes av Dufour 2016 och eftermonterades omedelbart professionellt med Oceanvolts SD15 saildrive-motor, som försörjs av en 14 kWh litiumbatteribank. Ägarna Michael Melling och Diana Kolpak specificerade också en 8kWh DC-generator för räckviddsförlängning. Utrustningen kostade 30 600 euro för motorn och batterisystemet, plus ytterligare 13 744 euro för generatorn, och installationskostnaderna uppgick till cirka 8 000 euro.

De chartrar ut båten i närheten av Vancouver för att utforska Desolation Sound och det omgivande området där tyst och ren framdrivning är ett försäljningsargument. ”Ingenting förstör glädjen av att segla – eller en avskild ankarplats – mer än ljudet och lukten av dieselmotorer”, förklarade de. ”Genom att installera ett Oceanvolt-system i vår nya båt har vi befriats från detta. Det är framtidens väg.”

Charter manager Merion Martin sa att konverteringen också har varit populär bland charterkunder och tillade: ”Den största fördelen med systemet är att det konsekvent förbrukar cirka 40 % mindre bränsle än en vanlig dieselmotor under en veckas charterresa. Men att förstå energihanteringssystemet tar lite tid att vänja sig vid, och de många komponenter som ingår i systemet kan göra felsökning till en utmaning.”

Om du gillade det här….