Care navigator este familiarizat cu tusea umedă a motorului diesel și cu mirosul acru al gazelor de eșapament. Pentru unii este semnul că începe o aventură, pentru alții este reasigurarea că totul este bine la bordul vasului. Motorul tradițional este poate cel mai important element de siguranță al ambarcațiunii dumneavoastră, dar zilele sale ar putea fi numărate.
Revoluția navigației electrice se apropie – și, deși adoptarea în sectorul maritim se dovedește mult mai lentă decât în lumea automobilelor de pe uscat, se fac progrese.
Piața este încă relativ mică. Liderul clar al pieței, Torqeedo, a avut vânzări de 25 de milioane de euro anul trecut, cea mai mare parte în feriboturi și motoare exterioare compacte. Oferă, de asemenea, o gamă de motoare saildrive și pod drive pentru iahturi cu o deplasare cuprinsă între 2 și 50 de tone, sau aproximativ 20-60 de picioare LOA.
Dar marinarii au fost lenți în adoptarea acestei tehnologii, și asta dintr-un motiv întemeiat: dacă plănuiți să traversați un ocean sau să vă confruntați cu condiții dificile în larg, vă bazați pe motorul dvs. pentru a vă ajuta să depășiți pericolul sau să vă deplasați cu motorul prin mlaștini – uneori pentru zile întregi.
Seria Oceanvolt AXC este un sistem modular de acționare prin arbore (de la 10 kW la 40 kW) care se va potrivi în locul unui motor diesel tradițional
Chiar și cu actuala serie de baterii avansate litiu-ion pentru ambarcațiuni, autonomia unui sistem electric se măsoară în zeci de mile, nu în sute. Astfel, un monoscaf de 35 de picioare cu 10 kWh de baterii cu litiu (patru unități cântărind 96 kg în total) ar avea o autonomie de doar 24 de mile nautice la 3,8 noduri, sau mai puțin de 16 mile nautice la accelerație maximă.
După ce se ia în considerare risipa incredibilă a motoarelor cu combustie, care disipă mai multă energie sub formă de căldură și zgomot decât cea pe care o furnizează în propulsie, motorina este încă de zece ori mai densă din punct de vedere energetic decât bateriile.
Navigatorul de zi de lux full-carbon Yamila folosește un sistem de propulsie electrică Oceanvolt SD8 8kW saildrive. Foto: Vânător de nave de pescuit: Tobias Stoerkle
„Când vă uitați la vasele de croazieră bluewater, bineînțeles că veți avea un motor diesel”, spune fondatorul și directorul general al Torqeedo, Dr. Christoph Ballin. „Și este corect că nu mulți marinari de coastă optează pentru electricitatea pură.”
Dar asta nu înseamnă că electricitatea nu prezintă interes pentru marinarii de croazieră – nici pe departe. Calea mai obișnuită pentru marinarii „normali” va fi combinarea dieselului și a electricității într-un sistem hibrid de navigație.
În cadrul acestui model, motorul este înlocuit de un motor electric, conectat la un banc de baterii cu litiu. Aceasta poate fi încărcată prin hidrogenerare – când viteza în timpul navigației învârte elicea și pune încărcătura înapoi în baterii – și prin energie solară sau eoliană. Dar atunci când sunt necesare perioade prelungite sub tensiune, un generator de curent continuu autonom, care poate fi instalat oriunde la bord, furnizează energia electrică.
Aceasta este configurația recomandată de compania finlandeză Oceanvolt, care s-a concentrat pe piața de navigație de croazieră cu o gamă de motoare de acționare a arborelui și a pânzei de la 3.7kW până la 15kW (aproximativ 10hp până la 45hp în termeni de motoare diesel).
„În cazul croazierelor de croazieră în jurul lumii, recomandăm un sistem hibrid cu un grup electrogen de rezervă pentru a susține acționarea continuă atunci când/dacă este necesar”, spune Markus Mustelin, CEO al Oceanvolt. „O elice de regenerare, care se învârte în timp ce navighează și reîncarcă bateriile (sacrificând 0,2-0,4 noduri, în funcție de barcă și de condiții) face posibilă aproape independența de grupul electrogenerator și utilizarea acestuia doar ca rezervă.”
Constructorul de nave clasice moderne Spirit Yachts, cu sediul în Ipswich, a început construcția celui mai mare proiect al său de până acum, un sloop de 34 m, Spirit 111….
Pionierul în materie de propulsie electrică Torqeedo a câștigat astăzi (15 noiembrie) cel mai mare premiu pentru echipamente marine al anului – pentru…
Acest sistem are avantajul că generatorul este necesar doar în cazul pasajelor mai lungi, astfel încât ambarcațiunea continuă să manevreze silențios în și din porturi și ancoraje.
Și un generator bine proiectat și corect dimensionat este mult mai eficient în transformarea motorinei în electricitate decât un motor care nu a fost proiectat inițial pentru această sarcină. Unii navigatori optează pentru un sistem hibrid în linie, precum cele oferite de Hybrid-Marine, care se înșurubează pe motorul diesel existent.
Acestea sunt mai ușor de modernizat, cu multe dintre aceleași caracteristici ca și sistemul hibrid complet, dar există dezavantajul de a avea în continuare un motor boxat undeva aproape de mijlocul ambarcațiunii.
Electromagnetismul
Până acum, cele mai multe afaceri au fost făcute prin modernizarea iahturilor existente. Dar un număr tot mai mare de constructori de iahturi caută să includă propulsia electrică ca echipament original. Al treilea cel mai mare constructor de ambarcațiuni din lume, Hanse Yachts, este poate cel mai avansat – oferind modelul său de bază Hanse 315 cu o opțiune de propulsie electrică la cârmă.
Sistemul ocupă mai puțin spațiu decât dieselul standard, este mult mai silențios și nu produce vibrații și emisii. Dar Hanse admite că preluarea a fost dezamăgitoare.
Tehnologia a găsit mai mult interes în rândul navigatorilor de lac. Tânărul brand german inovator Bente a montat motoare Torqeedo pe modelul său de succes de 24 de picioare, proiectat inițial pentru „Lacurile Verzi” din Germania.
Cât mai aproape de casă, specialistul în bărci pneumatice RS Sailing a decis să monteze o propulsie electrică retractabilă pe noua sa ambarcațiune cu chilă RS21. Botezat deja „gennaker invizibil”, sistemul se bazează pe motorul exterior Travel 1003 de la Torqeedo.
Bărcile de cursă mai mari au fost, de asemenea, atrase de atracția propulsiei cu greutate redusă. Este suficient să ne uităm la Malizia, un IMOCA 60 care se pregătește pentru Vendée Globe 2020 cu un sistem Torqeedo ușor.
„Ocolul lumii fără emisii în condiții de cursă, producând în același timp propria energie, este un concept complet inspirat”, a declarat căpitanul Malizia, Boris Herrmann.
Electricitatea a avut succes și la capătul de lux al pieței, unde bateriile litiu-ion reprezintă o parte mai mică din costul total al ambarcațiunii. Un catamaran Privilege 5 de 50 de picioare și un Gunboat 60 din fibră de carbon au fost amândouă modernizate cu kit Torqeedo, în timp ce Oceanvolt apare pe un Swan 57 și un Agile 42 complet din fibră de carbon.
Vizualizare a sistemului de propulsie Torqeedo Deep Blue instalat pe Gunboat Moonwave
Gunboat Moonwave are două saildrive-uri Deep Blue de 25 kW, ambele capabile să se regenereze în timpul navigației. Există încă un generator la bord pentru a extinde autonomia bateriei în larg, dar „nu mai folosesc generatorul – este doar pentru situații de urgență”, spune Ballin de la Torqeedo.
Spirit Yachts proiectează, de asemenea, propulsia electrică în nava sa amiral Spirit 111, care urmează să fie lansată în această vară. Cu patru baterii mari de litiu de 40 kW la bord și un motor de 100 kW, iahtul va putea funcționa în liniște timp de ore întregi, deși are, de asemenea, o capacitate de 100 kW de generator diesel.
„Adevăratul obiectiv nu este propulsia”, explică directorul Spirit, Nigel Stuart, „ci faptul că totul funcționează în armonie, de la echipamentul de bucătărie și apa caldă la încălzire, aer condiționat, sistemul hidraulic etc.”. Șantierul britanic construiește, de asemenea, un vas de 65 de picioare care folosește tehnologia hibridă Oceanvolt și un nou vas de 44 de picioare care este pur electric.
Cu cursele pe de o parte și navele de croazieră high-end pe de altă parte, există un oarecare decalaj la mijloc. După propria recunoaștere a Torqeedo, marinarul de croazieră nu a fost un mare obiectiv al revoluției electrice, dar toate acestea sunt pe cale să se schimbe. „Am început un pic mai târziu cu navigația”, recunoaște Ballin, „dar în următorii cinci-opt ani va fi abordată în mare măsură.”
Sistemul de propulsie electrică complet integrat va propulsa noua navă amiral Spirit Yachts de 111 picioare
Ce înseamnă asta cu adevărat? Ei bine, în primul rând, înseamnă integrarea sistemului. Dacă acest lucru nu sună revoluționar, atunci imaginați-vă o configurație la bord în care panourile solare, hidrogeneratoarele, bateriile, generatoarele și motoarele ar funcționa toate împreună fără probleme pentru a menține iahtul alimentat cu energie amplă non-stop. „Pentru asta sunt dispuși oamenii să plătească: energie din belșug cu încălzire sau aer condiționat pe timpul nopții”, spune Ballin.
În viitorul apropiat, Torqeedo plănuiește un nou generator de curent continuu cu autonomie extinsă, special pentru ambarcațiunile hibride cu vele. Unitatea sa existentă este construită de WhisperPower și oferă 25 kW, ceea ce reprezintă o putere prea mare pentru ambarcațiunile care folosesc sistemul de propulsie cu capsulă.
Generatorul va fi proiectat să funcționeze la turații optime, în timp ce conversia inteligentă de la curent continuu la curent continuu decuplează tensiunea bateriei de tensiunea de încărcare, pentru o eficiență mult mai mare.
În cazul ambarcațiunilor, la fel ca și în cazul automobilelor, descoperirea care va face diferența se află în jurul capacității bateriei. Până când autonomia cu energie electrică nu o va putea egala pe cea a motorinei, vor exista mulți sceptici. Și este puțin probabil ca acest lucru să se întâmple timp de un deceniu sau mai mult, potrivit lui Ballin.
„Teoretic, în laboratoare s-au testat baterii care sunt de zece ori mai eficiente decât cele cu litiu”, explică el. „Și dacă asta se dovedește, atunci benzina este gata. Dar noi încercăm să combinăm viziunea pe termen lung cu mentalitatea pe termen scurt.”
Între timp, tehnologia predominantă se bazează pe litiu-mangane-cobalt, iar un proces de dezvoltare constantă face ca aceasta să fie cu 5-8% mai bună în fiecare an. De exemplu, BMW tocmai a anunțat că viitoarea sa generație de baterii i3, utilizată de sistemul Deep Blue de la Torqeedo, va fi capabilă să dețină 40 kWh de energie – o creștere de 33% pentru aceeași dimensiune, greutate și aproape același cost.
Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive este potrivit pentru iahturi mici de până la 4 tone – poate fi montată și o elice pliabilă
O altă zonă de dezvoltare este în jurul elicei. Cele mai multe sisteme de croazieră folosesc o elice pliabilă sau cu pană concepută pentru motoare diesel. Dar propriile cercetări ale Torqeedo arată că cuplul constant ridicat al unui motor electric este cel mai bine utilizat de către elicele cu pas variabil.
Și totuși Oceanvolt este cea care a abordat această problemă în mod specific pentru motoarele electrice cu sistemul său Servo Prop, despre care susține că este cu 30% mai eficient în față, cu 100% mai bun în pupa și cu 300% mai eficient în modul de regenerare.
Oceanvolt spune că această elice poate pompa aproximativ 500W în baterii la doar 5 noduri – ritmul mediu al unui monoscaf de 30 de picioare. La 6 noduri, acest lucru crește la aproximativ 800W, iar la 7 noduri foarte ușor de gestionat pentru un crucișător oceanic mai mare se obține 1,2kW.
„O nouă tehnologie poate rareori să concureze la preț cu una consacrată în faza sa inițială de creștere”, spune Mustelin. „Cu toate acestea, am depășit acest moment și astăzi sistemele electrice sunt oferite la un preț destul de competitiv. Când adăugați la aceasta faptul că sistemul electric este aproape lipsit de service, costul total al proprietății se înclină în favoarea electricului.”
Acum, s-ar putea să nu-i auziți apropiindu-se, dar așteptați-vă să vedeți din ce în ce mai multe ambarcațiuni cu propulsie electrică pe apă, pe măsură ce revoluția continuă.
O chestiune de cuplu
O parte esențială a viabilității propulsiei electrice se bazează pe ideea că un motor mai mic poate realiza aceeași muncă ca un motor diesel mai mare. Există două elemente în acest sens. În primul rând, un motor diesel nu este un convertor eficient al energiei chimice în forță de tracțiune, creând multă căldură și zgomot în acest proces. În al doilea rând, caracteristicile de cuplu ale motorului electric sunt mult mai bune decât cele ale motorinei.
Mustelin spune că motorul de 10 kW al Oceanvolt „depășește cu ușurință” un motor diesel de 30 CP. „În mod obișnuit, viteza maximă a ambarcațiunii va fi ceva mai mică (0,5kt-1,0kt) decât cu un motor diesel comparabil, dar, în același timp, ambarcațiunea va menține mai bine viteza în condiții de mare grea și vânt din față datorită cuplului mai mare. Manevrabilitatea este mult mai bună în spațiile restrânse din porturile de agrement.”
Aceasta pentru că motoarele cu combustie ating puterea maximă (și cuplul maxim) doar pe o gamă mică de viteze. Cuplul este o măsură a puterii de rotație – la elice, în cazul unei ambarcațiuni.
Un motor diesel dezvoltă un cuplu optim între 1.800-2.000 rpm, în timp ce motoarele electrice îl furnizează de la 0 la aproximativ 2.000 rpm. Acest lucru permite motoarelor electrice să folosească elice cu randament mai mare, care sunt mai subțiri și cu pas mai abrupt.
Motor cu motor: „Alternatorul pe steroizi”
A fost nevoie de ani de dezvoltare și de o finanțare de peste 10 milioane de dolari, dar renumitul expert în sisteme pentru ambarcațiuni Nigel Calder a ajutat la proiectarea unui alternator atât de puternic încât elimină necesitatea unui generator la bord.
Montat pe motor, pe a doua poziție a alternatorului, Integrel poate produce de cinci până la zece ori mai multă putere. În spatele sistemului se află cel puțin 10kWh de baterii cu acid de plumb (litiu este, de asemenea, o opțiune), precum și încărcătoare și invertoare Victron.
„Dacă porniți motorul, acesta va încărca bateriile; dacă mergeți cu motorul în punctul mort, va ști că este în modul generator autonom și va trece la acest algoritm”, explică Calder. „Va fi probabil mai ieftin decât o instalație de generator și elimină problema corpurilor de navă, a circuitelor de răcire, a orelor lungi de funcționare, a întreținerii.”
Sistemul vă permite să faceți să funcționeze la bord tot felul de dotări de confort care în mod normal ar necesita un generator: de la apă caldă la cerere până la cafetiere și congelatoare. „Credem sincer că acest sistem va suplini generatoarele pe aproape toate ambarcațiunile care au în prezent sau care ar dori să aibă un generator”
adăugă Calder.
Cu motorul în marșarier și la turații mici, testele arată cum Integrel poate produce aproximativ 2 kW de putere fără a crește consumul de combustibil sau a reduce viteza – pur și simplu utilizând capacitatea irosită a motorului. Acest lucru înseamnă că va funcționa cu motorul existent al iahtului – nu este nevoie să se depășească specificațiile – și a fost deja instalat cu succes pe un nou Southerly 480, un Malo 46 și un Hallberg-Rassy de dimensiuni similare.
Studiu de caz: Dufour 382 Alcyone
Construit de Dufour în 2016, Alcyone a fost imediat modernizat profesional cu motorul saildrive SD15 de la Oceanvolt, alimentat de o bancă de baterii cu litiu de 14 kWh. Proprietarii Michael Melling și Diana Kolpak au specificat, de asemenea, un generator de curent continuu de 8kWh pentru extinderea gamei. Amenajarea a costat 30.600 de euro pentru motor și sistemul de baterii, plus încă 13.744 de euro pentru generator, iar costurile de instalare au fost de aproximativ 8.000 de euro.
Aceștia închiriază barca în apropiere de Vancouver, pentru a explora Desolation Sound și zona înconjurătoare, unde propulsia silențioasă și curată este un punct de vânzare. „Nimic nu strică mai mult bucuria navigării – sau a unui loc de ancorare izolat – decât zgomotul și mirosul motoarelor diesel”, au explicat ei. „Instalarea unui sistem Oceanvolt în noua noastră ambarcațiune ne-a eliberat de acest lucru. Este calea viitorului.”
Managerul de charter Merion Martin a declarat că transformarea a fost, de asemenea, populară printre clienții de charter, adăugând: „Principalul avantaj al sistemului este că utilizează în mod constant cu aproximativ 40% mai puțin combustibil decât un motor diesel standard pe parcursul unei săptămâni de charter. Dar înțelegerea sistemului de gestionare a energiei necesită un pic de obișnuință, iar numeroasele componente implicate în sistem pot face ca depanarea să fie o provocare.”
If you enjoyed this….
Yachting World este cea mai importantă revistă internațională pentru navigatorii de croazieră pe ape albastre și marinarii de larg. În fiecare lună avem articole practice pentru a vă ajuta să vă planificați și să vă pregătiți pentru a vă realiza visele de navigație.Dezvoltă-ți cunoștințele lună de lună cu un abonament livrat la ușa ta – și cu o reducere față de prețul de copertă. Vedeți cele mai recente oferte ale noastre acum.