Электродвижение в яхтинге: путь к экологичной навигации

Y MagazineHi-Tech

Электрическое движение

Текст: Александр Тараненко. Фото: производители, Алина Гараженко

Уже не первый год идет объявленная борьба за экологическую безопасность планеты, в которую включился ряд отраслей промышленности, в том числе судостроение. К движению по сокращению вредных выбросов присоединились и яхтенные верфи, выпускающие как парусные, так и моторные прогулочные суда. Но если парусные яхты в отношении экологии почти безупречны, то с моторными не все так хорошо: там есть о чем беспокоиться. Одно из направлений решения проблемы — электродвижение. Попытаюсь оценить реальное положение дел и перспективы этого сегмента яхтостроения, чтобы понять: камо грядеши?

Говорящие цифры

Мы наблюдаем быстрый рост мирового парка электромобилей, а вот в сфере яхтинга динамика электрификации не столь заметна, на что есть свои причины. Любое судно при движении испытывает сопротивление сред, водной и воздушной, намного превышающее сопротивление движению сухопутного транспорта. Чем тяжелее судно, тем выше его сопротивление, что особенно существенно для электродвижения, так как источники электрической энергии весят немало и отнимают значительную долю полезной нагрузки.

Важный показатель — энергоемкость. При широкой номенклатуре выпускаемых батарей у этого параметра присутствует разброс, но, к примеру, для батареи LiFePO4 его «устойчивая рыночная» величина — 150 Вт/кг. Если взять батарею 12 В емкостью 200 А·ч (2,4 кВт·ч), то весить она будет всего 16 кг при цене 45–50 тыс. руб.

Посмотрим, как далеко мы сможем уехать с этой батареей на лодке длиной 5 м и весом 600 кг с четырьмя пассажирами на борту. Расчеты показывают, что для движения в водоизмещающем режиме со скоростью 10 км/ч потребуется мощность около 9 кВт, и лодка сможет пройти 2,7 км. Или меньше, поскольку даже у лидеров рынка потери электроэнергии на дистанции от батареи до гребного винта достигают 20%.

«Пожертвуем» одним пассажиром, чтобы установить батарею весом 90 кг. Емкость такой батареи будет уже 13,5 кВт·ч, запас хода у лодки с тремя пассажирами — почти 12 км. А сопротивление глиссирующей лодки растет по экспоненте, и запас хода падает соответственно. Таковы реалии: лодка — это не электросамокат, который с батареей 20 А·ч может проехать 60 км.

Вывод: путь к повышению эффективности электрической пропульсии, помимо увеличения емкости накопителей, лежит через радикальное снижение сопротивления движению за счет снижения веса корпуса судна и применения подводных крыльев там, где это целесообразно. Кто‑то остроумно заметил: «Чисто технически решаемо почти все. Дело лишь в том, есть ли в нашем распоряжении техника для таких решений.»

Классификация судов с электродвижением

Условно прогулочные суда с электродвижением можно разделить на четыре группы. Первая группа — паромы или пассажирские катера, которые ходят в водоизмещающем режиме и в закрытых акваториях. В качестве накопителей энергии на них применяют современные литиевые аккумуляторные батареи, в частности на базе LiFePO4‑технологии (литий-феррумфосфат). Эти накопители имеют сложные зарядные контроллеры, обеспечивающие оптимальный заряд каждой ячейки. Энергия поступает на маршевые электродвигатели, которые в свою очередь также управляются специальными контроллерами, обеспечивающими оптимальный момент мощности на гребном валу — в зависимости от требуемой частоты вращения. Вот тут сказывается высокая эффективность электропропульсии по сравнению с ДВС: эффективность современного электродвигателя на постоянных магнитах или с обмотками возбуждения достигает 90% практически во всем диапазоне оборотов.

Электрический пассажирский паром на подводных крыльях FlyTahoe строится компанией Candela специально для озера Тахо (США)

Для судов, эксплуатация которых значительную часть времени не требует полного хода, это дает ощутимое преимущество в плане расхода энергии, поскольку у ДВС максимум КПД располагается в районе 50–70% от максимальных оборотов (как известно, коробки переключения передач у них нет). Суда этой группы ходят в основном в закрытых акваториях «от розетки до розетки», и в случае внезапного коллапса накопителя энергии им можно быстро оказать помощь. А коллапс возможен. Этот коренной недостаток литиевых батарей вызван нестабильностью процессов заряда/разряда ячеек с высокой энергоэффективностью. Основная опасность — возгорание. В ячейках используется горючий электролит, а условия заряда и эксплуатации оказываются далекими от идеальных. Дело в том, что батареи LiFePO4 при физически малом объеме сохраняют довольно много энергии, которая может быстро извлекаться, например, при резком повышении нагрузки. Приводящий к пожару внутренний разогрев могут вызывать разные факторы, включая быструю зарядку, причем горящий аккумулятор очень трудно потушить. Поэтому литиевые батареи требуют повышенного внимания на всех этапах: от проектирования систем до их использования.

Candela P-12 — первый рейсовый паром в Стокгольме (Швеция), запущенный в эксплуатацию в 2024 году

Конечно, системы управления имеют различные предохранители, но они не могут ограничивать эксплуатационное потребление/получение энергии, и тут существует тонкая грань, переход которой часто приводит к пожарам накопителей энергии. Кроме того, во время эксплуатации при температуре элемента около +60 °C начинаются необратимые процессы. За отметкой +80 °C ускоряются процессы газообразования, и ячейки вздуваются. Идет прогрессивная деградация элемента, и число заявленных циклов «заряд/ разряд» вместо 3000 доходит до уровня свинцово-кислотных батарей, то есть ниже в 10 раз.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Почему мы боимся потерять деньги Почему мы боимся потерять деньги

Почему так страшно терять финансы? Ведь все просто: если заработали, сможем еще

Psychologies
Большая четверка Большая четверка

Часть истории российской моды — о поиске, независимости и вере в свое дело

Afternoon Seasons of life
Цветочный компас на участке Цветочный компас на участке

Идеи по выбору растений для всех сторон света

КАНТРИ Русская азбука
7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара 7 фруктов, которые нельзя хранить в холодильнике: мнение шеф-повара

Каким фруктам не место в холодильнике

VOICE
Болотинг Болотинг

Зачем люди ходят по болотам и какие красоты там можно увидеть?

Новый очаг
Ожирение в детстве в четыре раза повысило вероятность долгосрочного отпуска по болезни в 25 лет Ожирение в детстве в четыре раза повысило вероятность долгосрочного отпуска по болезни в 25 лет

У страдавших ожирением в детстве высокая вероятность уйти в отпуск по здоровью

N+1
Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты» Елизавета Юрьева: «Гордость зачастую – это способ защиты»

Елизавета Юрьева рассказывает, как она стала цыганкой

Ведомости
Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться Потрясно: что такое турбулентность и почему ее не надо бояться

Рассказываем, что такое турбулентность и почему ее совершенно не стоит бояться

ТехИнсайдер
«При загрузке видео на платформу происходит некая магия» «При загрузке видео на платформу происходит некая магия»

Сергей Косинский об искусственном интеллекте и будущем медиа

Деньги
Впервые в лаборатории воссоздана нервная цепь человеческой боли Впервые в лаборатории воссоздана нервная цепь человеческой боли

Ученые воспроизвели важный нервный путь, из-за которого человек чувствует боль

ТехИнсайдер
Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений Почему галактики закручиваются в спирали: ученые изучили механизмы формирования звездных скоплений

Какие модели образования спиралевидных галактик выделяют учены?

ТехИнсайдер
Одуванчик на голове: почему от влажности волосы пушатся и завиваются Одуванчик на голове: почему от влажности волосы пушатся и завиваются

Почему же влажность «пушит» наши локоны и можно ли с этим что-то сделать?

ТехИнсайдер
Минимум риска Минимум риска

5 финансовых рисков, которые случаются в жизни каждой женщины

Лиза
Угольщикам недогрузили триллионы Угольщикам недогрузили триллионы

Минэнерго оценило потери российской угольной отрасли в 2 трлн руб

Ведомости
Станет белее новых: как очистить маркерную доску от старых каракулей Станет белее новых: как очистить маркерную доску от старых каракулей

Как избавиться от разводов на маркерной доске и вернуть ей прежний вид?

ТехИнсайдер
«Отсутствие масштабных идей сдерживает приток инвестиций» «Отсутствие масштабных идей сдерживает приток инвестиций»

На чьи деньги стоит рассчитывать российским стартапам

Эксперт
Почему беспроводные наушники быстро разряжаются Почему беспроводные наушники быстро разряжаются

Причины, по которым беспроводные наушники быстро разряжаются

CHIP
Оппонента не выбирают Оппонента не выбирают

Как изменилась политическая картина в Турции после ареста мэра Стамбула

Эксперт
Дом и сад Дом и сад

Вилла в городе садов Сучжоу

SALON-Interior
Колоссального кальмара впервые сняли на видео в естественной среде обитания Колоссального кальмара впервые сняли на видео в естественной среде обитания

Как удалось запечатлеть колоссального кальмара в родных для него глубинах океана

N+1
Маме не говори Маме не говори

О чем не стоит рассказывать даже маме? Вернее – особенно ей?

VOICE
Аграрный PR как часть стратегии развития компании Аграрный PR как часть стратегии развития компании

Какие эффективные инструменты маркетинговых коммуникаций используют в 2025 году

Агроинвестор
Даниил Воробьев Даниил Воробьев

Встречайте — Даниил Воробьев, у которого почти сто работ в кино

Караван историй
«Огонь-батареи»: как изменились космические солнечные батареи за 67 лет «Огонь-батареи»: как изменились космические солнечные батареи за 67 лет

Какой путь прошли солнечные элементы космического типа с момента изобретения?

ТехИнсайдер
Слушаем и не осуждаем: чем полезны сплетни на работе и когда они вредят коллективу Слушаем и не осуждаем: чем полезны сплетни на работе и когда они вредят коллективу

Как сплетни и слухи могут влиять на рабочий процесс и настроения в офисе

Forbes
Хуже станет всем Хуже станет всем

ВТО прогнозирует сокращение в 5 раз американо-китайской торговли

Ведомости
Лестница в небо Лестница в небо

Как помочь новому поколению найти свое место в нашем безумном мире

Men Today
Во имя автомобиля Во имя автомобиля

Автокомпании выпускают не только машины: от тракторов до часов и детских колясок

Men Today
Как научиться принимать комплименты Как научиться принимать комплименты

Почему бывает трудно принимать комплименты и как с этим справиться

Inc.
Взлетная полоса Взлетная полоса

Брутальный и динамичный интерьер для молодого человека

SALON-Interior
Открыть в приложении