Что сегодня представляют собой современные гибридные яхты
Denis Korablev
  • 26.10.2021
  • 370

Что сегодня представляют собой современные гибридные яхты

Последнее время в судостроении наблюдается новая тенденция: разработка экологически безопасных и многофункциональных яхт. Всё чаще выпускают лодки с гибридными двигателями, которые работают с использованием тепловой и электрической энергии. Как отмечают эксперты 2yachts, в процессе плавания гибридные яхты выбрасывают в атмосферу значительно меньше вредных веществ, на борту повышается уровень комфортности для пассажиров, увеличивается дальность плавания и, приятный бонус — снижаются затраты на топливо почти в 4 раза. В солнечный день возможно зарядить аккумулятор на 80% емкости. Если зарядка израсходована полностью, то автоматически включится двигатель генератора для выработки тока.

Предусматриваются четыре режима работы гибридной яхты:

  • режим берегового питания;
  • электрический;
  • дизельный;
  • стоянка и накопление энергии.

Равномерно используя все 4 режима, можно без забот наслаждаться общением с друзьями, солнцем и морскими пейзажами. Однако владельцы яхт пока ещё проявляют осторожность в покупке новинок, так как запас хода электрической системы рассчитан на десятки миль. Конечно, двигатели внутреннего сгорания при движении судна создают большой тепловой поток и громкое рокотание, но при этом всё-таки энергоемкость дизеля превышает энергоемкость батарей более, чем в десять раз. При пересечении океана это важно, так как неблагоприятная погода для плавания может длиться несколько дней и тогда вся надежда на двигатель, способный помочь уклониться от опасности. А 35-футовая яхта, имеющая литиевый аккумулятор в 10 кВт, пройдет в таких же условиях только 24 морских мили со скоростью 3,8 узлов.


Что предлагают ведущие производители?

В настоящее время внедрение электрических моторов в создание маломерных судов продвигается в более медленном темпе по сравнению с автомобилестроением, но прогресс уже достигнут. Рынок ещё достаточно мал, лидером по производству электродвигателей является немецкая компания «Torqeedo» (объем продаж превысил 25 миллионов евро по итогам года). Основная масса покупателей — хозяева паромов и компактных лодок, отдающие предпочтение подвесным моторам, но у компании есть что предложить и владельцам судов длиной от 20 до 60 футов, водоизмещение которых составляет от двух до пятидесяти тонн.

Яхтсмены интересуются электродвигателями, но не готовы отдать им предпочтение полностью. Производители нашли оптимальный выход и сегодня выпускают гибридные силовые установки, комбинируя электричество и дизель.

Традиционный двигатель заменяет в такой установке электрический мотор с литиевым аккумулятором. Заряжать его можно, используя природные факторы (ветер и солнышко) или в процессе гидрогенерации (для батарей создается энергия вращением винта при движении под парусом). Поставка электроэнергии в течение долгого промежутка времени обеспечивается автономным генератором постоянного тока (неприхотлив, на борту займет любое предложенное место). Данная система позволяет яхтам лавировать, не создавая шума, на якорной стоянке или в порту.

Компания «Oceanvolt» из Финляндии, специализирующаяся на выпуске яхт для круизного отдыха, рекомендует яхтсменам, планирующим кругосветные путешествия, приобрести гибридную систему с резервной генераторной установкой, способную при необходимости вырабатывать электрическую энергию непрерывно. Но нужна она только в качестве резерва, так как винт, вращающийся в период плавания, отлично справляется с подзарядкой батарей.

Правильно подобранный или специально спроектированный генератор намного эффективнее трансформирует дизель в электричество по сравнению с двигателем, который изначально не предназначался для этих целей. Хотя встроенная гибридная система, которую монтируют к уже имеющемуся дизельному двигателю, тоже пользуется популярностью среди мореходов.

Всё больше судостроительных компаний включает пропульсивную электроустановку в состав «родного» оборудования. Производитель известного немецкого бренда «Hanse Yachts» представляет базовую конструкцию с электроприводом на пере руля, работающую тихо (отсутствуют выбросы и вибрация) и требующую меньше места по сравнению со стандартным дизелем.

Данная технология заинтересовала любителей спокойного яхтинга, совершающих прогулки по озерам. Впрочем, в последнее время владельцы гоночных яхт тоже обратили внимание на пропульсивные установки малого веса. По словам шкипера Бориса Херманна, гонки, производящие собственную энергию — концепция очень вдохновляющая.

Уверенно пробиваются электроустановки на элитарный рынок. Модификация катамарана Privilege 5 и карбоновой лодки Gunboat 60 проведена благодаря облегченному комплекту Torqeedo, параллельно оснащены установками Oceanvolt флагманская модель Swan 57 и карбоновая Agile 42.

Британская компания «Spirit Yachts» разработала для флагмана Spirit 111 электрическую установку с 4-мя литиевыми аккумуляторами (40 кВт) на борту. Флагман способен работать очень тихо долгое время, в качестве резерва оснащен дизельным генератором мощностью 100 кВт. Согласно заявлению директора компании Найджела Стюарта, внимание производителей сфокусировано на повышении комфортности судна, предусмотрена слаженная работа многочисленного камбузного и отопительного хозяйства, систем горячего водоснабжения, гидравлики, воздушных кондиционеров и т.д.

Компания «Spirit Yachts» признает, что не рассматривала яхтсменов в качестве покупателей, но в течение ближайших 5 лет не против исправить эту ошибку. Владельцы яхт согласны заплатить за круглосуточное обеспечение достаточным количеством энергии, чтобы даже ночью была возможность включить кондиционер или наоборот, обогревать каюты. А это требует системной интеграции, установка должна обеспечивать на борту работу без сбоев солнечных панелей, гидрогенераторов, аккумуляторов, моторов и т.п.

В будущем чем производители удивят гибридный сейлинг?

Судостроители уже предвидят в будущем волну популярности гибридных яхт и готовятся удивить потребителей современным дизайном, в основе которого лежит простота линий, не забывая при этом совершенствовать технические характеристики.

Компания «Torqeedo» собирается наладить массовый выпуск новых генераторов постоянного тока, которые специально разработаны для гибридных парусных судов. Голландская компания «WhisperPower» представила опытный образец с мощностью 25 кВт. Предполагается, что генератор будет работать на оптимальных оборотах, а для повышения эффективности в это же время «мудрый» преобразователь будет отделять зарядное напряжение от напряжения аккумулятора.

Как и в автомобилестроении, прорыв на лодочном рынке напрямую связан с электроемкостью батарей. Сегодня главный аргумент скептиков состоит в том, что запас хода на электроустановке не идет ни в какое сравнение с дизельным. Производители соглашаются с этим и констатируют, что решение данного вопроса займет не менее десяти лет, хотя в лабораториях уже сейчас тестируют батареи, продуктивнее лития в 10 раз. Как только теоретические разработки начнут внедрять в практику бензиновая эпоха закончится. В настоящее время, сообщают ведущие компании, необходимо объединение краткосрочных перспектив с долгосрочным видением.

Распространенные технологии, имеющие в основе литий-марганец-кобальт, ежегодно прибавляют 5-8%. Интегрированная система Deep Blue от компании «Torqeedo» обеспечивает поддержку мощности в 40 кВт/ч, что дает хорошее увеличение (33%); особенно приятно, что размер, вес и цена практически не изменились.

Ведутся разработки и в направлении винта. Большая часть круизных яхт оснащена складным или обычным винтом для дизеля. Исследования компании «Torqeedo» доказали, что высокий крутящий момент электродвигателя обеспечивается винтами с изменяемым шагом.

Компания «Oceanvolt» подробно изучила взаимодействие винтов и электродвигателей на примере системы Servo Prop и утверждает, что этот винт при пяти узлах действительно выдает в аккумуляторы почти 500 Вт, а при шести узлах — уже 800 Вт. Если установить усовершенствованную систему спереди, то эффективность её работы повышается на 30%, на корме — на 100%, а в режиме «регенерации» — на все 300%.

Новым технологиям по стоимости трудно выдерживать конкуренцию с уже признанными покупателями, но производители смогли преодолеть и это: цена электрических систем сегодня вполне доступна рядовым потребителям, и как выясняется в конечном итоге они почти не требуют технического обслуживания. Так что в процессе развития «электрической революции» на воде будут всё чаще появляться бесшумные лодки с электроприводом!

Всё дело в крутящем моменте?

В электрическом двигателе многих яхтсменов привлекает идея, что меньший по размеру двигатель выполняет столько же работы, что и большой дизельный. Как это получается? Дизель в процессе работы попутно выдает достаточно много шума и тепла, но не преобразует энергию в тягу. Электрический двигатель значительно превосходит дизельный по характеристике крутящего момента. Согласно данным компании «Oceanvolt», двигатель в 10 кВт легко затмит дизельный в 30 лошадиных сил. При сопоставлении характеристик двигателей выяснили, что электрический выдает максимальную скорость немного ниже дизельного, но лодка с электродвигателем уверенно держит скорость при встречном ветре и в беспокойном море, активнее маневрирует на небольшой территории марин благодаря более высокому крутящему моменту.

Двигатель внутреннего сгорания показывает хороший крутящий момент при 1800-2000 об/мин, а электродвигатель — от 0 до 2000 об/мин за счет использования тонких гребных винтов, имеющих прогрессирующий шаг и достаточно высокий коэффициент полезного действия.

Альтернатор — интересная новинка

На этапах его разработки было вложено почти десять миллионов долларов за несколько лет, но согласно заключению известного эксперта Найджела Каллера, альтернатор получился настолько мощный, что отпадает необходимость иметь на борту генератор. Альтернатор — это электроустановка, способная преобразовывать механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. В систему включены свинцово-кислотные аккумуляторы (10 кВт/ч), высоконадежные зарядные устройства и профессиональные инверторы Victron.

По словам Каллера, при работе двигателя альтернатор заряжает батареи; при работе в нейтральном режиме он переключается на алгоритм работы автономного режима генератора. Благодаря альтернатору исчезают проблемы контуров охлаждения, сквозных корпусов, техобслуживания и вероятно, обойдется это значительно дешевле приобретения генератора.


Кейс: парусная яхта Dufour 382 Alcyone?

Год выпуска — 2016. Вскоре была переоснащена двигателем SD15 Oceanvolt с литиевым аккумулятором (14 кВт/ч), для чего потребовалось вложить 30.600 евро.

Владельцы для увеличения запаса хода приобрели генератор постоянного тока мощностью 8 кВт /ч и стоимостью почти 14.000 евро, дополнительно пришлось заплатить за установку примерно 8.000 евро. Несмотря на внушительные расходы, они остались довольны, так как за этими технологиями будущее.

В настоящее время хозяева яхты сдают её чартерной компании рядом с Ванкувером, где главным условием считается чистое, не создающее шума, движение, чтобы запах и грохот дизельных двигателей не омрачал радость отдыха на воде и не нарушал уединенных стоянок. Выполнить это условие, как объясняют владельцы, помогла установка системы Oceanvolt.

По словам менеджера чартерной компании, услуга аренды яхты востребована среди отдыхающих, так как за неделю плавания потребляет топлива на 40% меньше стандартного дизельного двигателя. Требуется некоторое время, по мнению клиентов, чтобы адаптироваться к системе, а также иногда поиск и ликвидация неполадок оказывается не такой простой задачей.

Грядет масштабная электрификация яхт!

Электрические двигатели набирают популярность и всё активнее занимают свое место на борту. Сегодня почти 80% яхтсменов комплектуют свои лодки подвесными электродвигателями E-propulsion и Torqeedo, в качестве основных преимуществ называют легкость мотора, простоту в использовании и тишину при движении парусника.

Современные гибридные яхты — это экономичный и экологически чистый способ передвижения по озерам, рекам и морям. Они разумно сочетают преимущества двух типов двигателей и легко адаптируются под разнообразные сценарии использования, благодаря возможности переключаться с электрического режима на дизельный и обратно.