Hybrid- og elbåde: 2020 Guide
Da hybrid-gas/elektriske biler som Tesla og Prius er blevet mere populære og mere praktiske muligheder for almindelige forbrugere, er bådproducenterne begyndt at følge trop. Erfarne sejlere har en tendens til at have en forståelse for det naturlige vandmiljø og økosystem omkring dem. Fra at følge tidevandet til at sameksistere med dyrelivet er miljøbevidsthed dybt indgroet i bådelivsstilen. Nye teknologisk avancerede bådmodeller gør nu hybrid gas/elektrisk fremdrift ikke kun mulig, men også behagelig.
I denne guide tager vi et kig på nogle af de bådmærker, modeller, motorer, producenter og fremdriftssystemer, der begynder at varme op på markedet for sol-, el/gas- og alternativ energi i 2019 – og bringer bæredygtighed frem i forreste række i den maritime industri.
Hvordan fungerer en hybrid elbåd?
En hybrid marine fremdriftssystem er enhver kombination af en forbrændingsmotor og en elektrisk motor. Elektricitet kan produceres af en eller en kombination af følgende: en forbrændingsmotorgenerator, en vindgenerator, en bugseret vandgenerator eller solpaneler. En rent elektrisk løsning med solpaneler er misundelsesværdig på grund af dens nul CO2-fodaftryk og lave driftsomkostninger, og forskellige varianter af disse systemer har vundet indpas på fartøjer med alternativ energi. Fremskridt inden for både energilagring og solpanelteknologi har reduceret omkostningerne og det fysiske fodaftryk, hvilket gør solenergi fremdriftssystemer mere gennemførlige til brug på både.
Hvilke fordele er der forbundet med hybrid- og elbåde?
Der er mange fordele ved fremdrift med elmotor, herunder at den er mere støjsvag, mere effektiv ved lavere hastigheder og mindre ildelugtende. Det forventes også at sænke de samlede ejeromkostninger ved at reducere eller eliminere behovet for udskiftning af olie og transmissionsvæske, udskiftning af filtre og impeller samt problemer med startmotorer. Der er også mindre at vinterrenovere. I modsætning til diesel- eller gasmotorer giver elmotorer desuden fuldt drejningsmoment med det samme, så bådene kommer hurtigere i luften. Eftermarkedskonverteringer (som i øjeblikket udgør størstedelen af markedet) kan bruge eksisterende drivaksler og komponenter, så der er en omkostningsbesparelse, når der skal ombygges.
Hybrid- og elbåde og det nuværende marine marked
Som nævnt er hybrid- og rent elektriske fremdriftssystemer nu, efter at de er blevet udbredt inden for bilindustrien, begyndt hybrid- eller elbåde at få vind i sejlene. Alligevel er marineverdenen et relativt lille nichemarked, der har en tendens til at følge snarere end at føre andre industrier med hensyn til innovation. I dag er det kun mindre end 2 % af bådene i dag, der har integreret elektrisk eller hybrid fremdrift. Denne langsomme tilpasning skyldes til dels de unikke problemer, der er forbundet med sejlads. Både anvendes anderledes hyppigt og varierende end biler, og markedet har mange segmenter (færger, sejlbåde, små højhastighedsplanere, store krydstogtjoller osv.), hvor bådene anvendes forskelligt, hvilket gør det vanskeligt at bygge én løsning, der passer til alle anvendelser. Nogle få virksomheder forsøger dog at ændre alt dette.
Motor- og hjælpesejlbåde drives typisk af indenbords- eller udenbords motorer, der anvender diesel- eller benzinbrændstof. Der er blevet lagt en stigende appel på elmotorer til disse formål – dvs. rene elmotorer, der drives af store batteribanker.
Som med enhver ny teknologi er der en adoptionskurve. De tidlige adoptanter er teknologerne, visionærerne og tinkererne, og de udgør kun ca. 15 % af markedet. Inden for skibsfart er det distancesejlere, der har brug for effektiv bæredygtighed og autonomi, men det er også færger og vandtaxaer, der sejler på vandområder, hvor forbrændingsmotorer ikke er tilladt. Derefter kommer de trailerbare slæbebåde, tendere og fiskerbåde samt charterbåde, der udfylder det søde punkt på markedet for mellemstore motorbåde på 25-75 fod.
Hvilke problemer er der med hybrid- og elbåde til søs?
Da e-drift er i sin vorden på det maritime marked, er der kun få tilgængelige løsninger, og de er dyre. Hidtil har de fleste elbåde været langsomme og små og haft en meget begrænset rækkevidde, men det er ved at ændre sig. Der er også problemet med infrastrukturen, som er det samme som for bilindustrien: Hvad er rækkevidden af disse nye fartøjer, og hvor kan de oplades? Ligesom en Tesla, som du sandsynligvis ikke ville tage med på en biltur på tværs af landet, kan en båd have brug for ladestationer tæt på hinanden for at kunne “tanke” hurtigt.
Teknologien bag el- og hybridbåde
Brug af børsteløse elektromotorer med permanentmagnet og fremskridt inden for lithium-ion-batteriteknologien har gjort det muligt at tage spring i skyndingen til elbåde. Lithium-ion-batterier er halvt så tunge som blybatterier og holder tre gange så længe, og fremskridtene med hensyn til deres effektivitet og stabilitet har været betydelige.
Den tyske elmotorproducent Torqeedo er gået sammen med BMW og har “mariniseret” bilproducentens i3- og i8-serie batterier til brug i en række forskellige både. De tilføjede en robust dæmpningsramme for at minimere stød, et udluftningssystem for at kanalisere gasser sikkert og vandtæthed i henhold til IP67-standarden. De nye batterier har en 31 % forøgelse af kapaciteten (energitæthed) i forhold til den tidligere model af samme størrelse, og deres fodaftryk (ca. 5′ x 3′ x 6″) kan passe ind i selv de mest kompakte motorrum.
Seriel og parallel hybridbåde
I øjeblikket er der to tilgange, der kæmper mod hinanden på vandet – seriel og parallel hybridbåde. Det serielle hybridsystem integrerer en generator, der udvider rækkevidden. Motoren driver generatoren, som driver en elmotor, der er forbundet med drivakslen – der er ingen mekanisk forbindelse mellem motoren og drivakslen. Et parallelt system har en direkte mekanisk forbindelse mellem motoren og drivakslen, men driver også en ekstra elmotor, der fungerer som generator – på samme aksel.
Rækkeviddeudvidende strømfornyelse kan opnås ved hjælp af en fritspindende propel, hvilket er let at gøre på en sejlbåd i bevægelse og kan opnås ved kun at bruge én motor ad gangen på en motorbåd. Den britiske motorfabrikant Hybrid Marine tilbyder en tredje mulighed: et multimode-system, der kombinerer det bedste fra serielle og parallelle tilgange med et arrangement af koblinger og gear.
Fuldt elektriske marine fremdriftssystemer
Torqeedos Deep Blue 100i-motor er det første fuldt integrerede indenbords elektriske fremdriftssystem, som fås i to versioner – 2400 rpm til hurtigere planende både og 900 rpm til tungere fortrængningsfartøjer op til 120 fod. Hele systemets fokus, fra ror til propel, er på sikkerhed, og det har udvidet målmarkedet med hensyn til størrelse, hastighed og fartøjets typiske brug.
Et omfattende fremdriftssystem er en kompleks kombination af spændinger, og det gør tingene komplicerede på vandet. For eksempel kan en installation med indenbordsmotor omfatte alt det følgende:
400 VDC til fremdrift ved hjælp af bilbatteriteknologi
110/240 VAC til hotelbelastninger på vekselstrøm
24 VDC til elektricitet om bord
12 VDC til at “vække” de større batterier og generator/range extender
bi-directional switching mellem 24 og 400V netværk
Det er en masse teknologi at pakke ind i pladsfølsomme skrog. Det øger også kompleksiteten og omkostningerne.
Fabrikanter af elektriske og hybride skibsmotorer
Fabrikanter, der har fokuseret på dette marked, omfatter Torqeedo med base i Tyskland, der subsidierer forskning i elektriske motorer. En anden konkurrent er Elco fra Athens, New York, som ligesom Torqueedo tilbyder både indenbords- og udenbords elmotorer. Vi må heller ikke glemme de klassiske Minn Kota trollingmotorer, som har holdt lystfiskere emissionsfrie i årtier.
Andre aktører på motormarkedet er bl.a. finske OceanVolt, italienske Diesel Center, amerikanske Electric Yacht og britiske Hybrid Marine. California-baserede Electroprop sælger færdigpakkede 6 og 21 kW-systemer, som bådebyggere kan sætte ind i deres eksisterende motorrum. Den svenske dieselmotorgigant Volvo Penta lover, at der i 2021 vil blive introduceret elmotorer, der installeres i linje mellem deres dieselmotorer og IPS-pods, og samarbejder med den franske katamaranbygger Fountaine Pajot om en Lucia 40-sejlkat med hybridkraft.
Der er mange aktører, der alle søger efter den bedste løsning inden for fremdrift med alternativ energi på havet. Det er sandsynligt, at nogle få vil overleve, mens andre bliver opkøbt eller forsvinder på et stadig mere konkurrencepræget marked.
Spidse konceptdesigns inden for solbådssejlads
Fuldt elektriske både gør store fremskridt, men de udgør stadig en lille del af markedet for sejlads. Meget promoverede konceptdesigns er imidlertid med til at øge bevidstheden om alternative energiløsninger, og en af disse fortalere er Touranor SolarPlanet, en 102 fods katamaran med bølgespidsende skrog. Den futuristiske schweiziske SolarPlanet kostede 15 millioner euro, da den blev søsat i 2010, og den omkredsede kloden på 585 dage udelukkende på elektrisk energi fra de 500 solpaneler på øverste dæk. Selv om designets topfart var 14 knob, var gennemsnitshastigheden rundt om kloden 5 knob.
Efter denne imponerende bedrift blev båden doneret til forskning. Både som denne kan være enestående, men de er med til at sætte fokus på, hvad der kan opnås inden for alternativ energi fremdrift og den retning, som sejlsporten er ved at tage.
Eksempler på el- og hybridbåde
På grund af fremskridt inden for både motordesign og batteriteknologi er elektrisk fremdrift ved at nå forskellige segmenter af sejlsportsmarkedet fra små planende både til store cruisingyachter, både med motor og sejl. Nogle kendte bådbyggere har allerede dyppet deres tæer i disse alternative drivmidler.
Hinckley Dasher Electric Boat
Den elegante og stilfulde Hinckley Dasher er en fuldt elektrisk luksusyacht. Designet af Michael Peters, blev den 28-fods Hinckely Dasher bygget fra bunden op til elektrisk fremdrift. Den harpiksinficerede konstruktion blander epoxy og kulfiber med en syntetisk kerne, så designet kun vejer 6.500 pund. Og vægt er afgørende for elektrisk mobilitet.
Dasher drives af to BMW i3 lithium-ion-batterier på 40 kWh fra BMW i3, der driver to 80 hk lige akselmotorer indenbords. Det er de samme batterier, der anvendes i BMW i3-bilen, og de skulle holde i 9 år eller 9.000 cyklusser. Du kan forvente at nå en topfart på 23 knob eller cruise med 8,5 knob. Den maksimale rækkevidde ved 20 knob vil være 40 sømil. Fire timer er alt, hvad der er nødvendigt for at oplade fra nul til fuld kapacitet, hvilket er lidt hurtigere end en Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline har i årevis været førende inden for diesel-elektrisk hybrid og solcelledrevne yachter. Greenline er en økologisk milepæl blandt yachtbyggere og kombinerer både traditionel og innovativ teknologi i deres hybriddrivsystemer. Greenline Hybrid-yachtlinjen er i øjeblikket tilgængelig i otte forskellige modeller, herunder den slanke NEO-sportsbåd, familiekahytten 33, 39 og 40, samt 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe og 65 OC. Alle disse modeller opnår branchens førende brændstofeffektivitet.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS bygger det, som virksomheden kalder de første og eneste fuldt solbæredygtige, oceangående produktionsyachter i verden, der er fuldt bæredygtige. Disse innovative både er designet til at blive drevet udelukkende af solenergi alene og tilbyder en revolutionerende alternativ ren energiløsning. Selskabet hævder, at dets særlige konfiguration af komponenter garanterer, at solpanelerne på en gennemsnitlig dag vil generere mere strøm end det samlede forbrug til fremdrift ved marchhastighed. Bådbyggeren fremhæver også, at alle husholdningsapparater kan drives af solpanelerne og ikke kræver nogen ekstra diesel eller generator for at fungere.
Solcelledrevne både fra Soel Yachts
Soel Yachts, et hollandsk firma, bygger sol- og hybridfartøjer, herunder marine shuttles. Soel Cat 12 fra New Zealand ligner en pontonbåd med et solcelleanlæg på hardtoppen, der kan tage op til 16 passagerer med. Modellen er drevet af to elmotorer på 30 kW og kan sejle med otte knob i seks timer udelukkende på lagret strøm. I solskin forlænges rækkevidden til 7,5 timer ved otte knob. Ved seks knob bliver rækkevidden 24 timer (og ca. 150 sømil), så båden kan sejle om natten, når der ikke produceres eller lagres energi. Den maksimale hastighed er 14 knob.
Frascher Mirage 740
Den østrigske Frauscher Mirage 740 Air kunne tidligere fås med en Mercury 350-hk med hækmotor, men kan i dag leveres med Torqeedos Deep Blue-system, der kombinerer en børsteløs indenbordsmotor på 100 kW med høj hastighed og to BMW i3-serie 40 kW-batterier. Lithiumbatterierne med høj kapacitet er stablet oven på hinanden i motorrummet agter i motorrummet. Frauscher er ideel til områder, hvor der er mulighed for opladning (med almindelig landstrøm), og dens system kan oplade op til 75 procent af kapaciteten på mindre end 1,5 time. Tophastigheden er 24 mph ved 2200 omdrejninger pr. minut. Rækkevidden er ca. 20 sømil. (I øjeblikket tilføjer el-pakken 120.000 USD til Frauschers grundpris.)
Andre sol- og elbåde
Andre elbåde (nogle med solcelleanlæg) omfatter Q Yachts Q30 tender og Secret 33 vandtaxi. Duffy Boats har bygget en serie af elektriske fritidskrydsere i de sidste 50 år. Du vil se mange af disse i udlejningstjeneste i turistområder på cocktailkrydstogter sammen med deres største konkurrent, Lear.
ElectraCraft producerer en linje af elektriske pontonbåde, og Greenline Yachts fra Slovenien har et stort udvalg af hybrid- eller eldrevne modeller fra 30 til 65 fod. Greenline Hybrid 33 sejler op til 6 knob på elektrisk strøm med seks 1,3 kW-paneler på hardtoppen og en lithium-ion-batteribank eller op til 15 knob med en 150 hk diesel.
Brændstofeffektivitet i hybridbådsmotorer
Brændstofeffektive forbrændingsmotorer til både, der understøtter hybridkraftløsninger
I en hybridløsning er der stadig behov for en eller anden form for forbrændingsmotor (til primær fremdrift eller som generator). De traditionelle dieselmotorproducenter har i stigende grad fokuseret på at forbedre deres motorers brændstofeffektivitet i både indenbords og udenbords applikationer, og de er blevet en ideel partner i hybridtilgange.
Volvo Penta har netop introduceret deres D4- og D6-dieselmotorer, der er blevet omkonfigureret med henblik på en mindre størrelse (for at spare vægt), lavere emissioner (for miljøet) og bedre økonomi (for brændstoftrykseffektivitet). I mellemtiden har producenter af påhængsmotorer som Evinrude og Yamaha bygget større motorer med større drejningsmoment, men med bedre kilometertal. Det ser ud til, at hele verden forsøger at mindske deres CO2-fodaftryk, selv om de ikke eliminerer det helt.
Hybridløsninger til sejlbåde
Store sejlbåde har ofte hjælpekraft, især når de lægger til kaj, ankrer eller sejler ud på lange vindstille strækninger. Sejlbåde, der sejler på langfart, har været pionerer inden for solenergiløsninger til energibehov om bord til hotelbelastninger som f.eks. køling, A/C og belysning. Fremdrift har dog været en udfordring. I 2010 eksperimenterede produktionskatamaranbyggeren Lagoon med et diesel-elektrisk design, men der var udfordringer, primært på grund af utilstrækkelige energilagringsmuligheder (batterier) på det tidspunkt. Lagoon bygger størstedelen af de sejlkatamaraner i charterfart, der er baseret på eksotiske steder, hvor brændstof er dyrt, og en hybridløsning ville være en afgørende ændring for charterbranchen.
Inboardmotorproducenten OceanVolt driver alle former for sejlbåde, herunder JBoats sejladsracere, Alerion luksusdagesejlere og både, der ofte ses i charterfart som Dufour 382 og Voyage 480-flerskrogsbåden. I mellemtiden omfatter Torqeedos Cruise-serie af påhængsmotorer modeller med en gashåndtagskontrol og et GPS-baseret batteristyringssystem, der løbende rapporterer den resterende rækkevidde ved variable hastigheder og kun kræver to 24-volts lithium-ion-batterier. Disse påhængsmotorer er velegnede til mindre, lettere sejlbåde til manøvrering på nært hold og motorkørsel på korte afstande, men motorbåde har også haft gavn af dem.
På forkant med udviklingen har den eksklusive sejlkatamaranbygger Gunboat lanceret Moonwave, der tester et hybridelektrisk kraftværk med en dieselgenerator som backup. Med BMW i8-batterier bruger Moonwave elektricitet til fremdrift samt til deres store hotelbehov, hvilket gør det svært at forblive helt elektrisk i længere tid.
Fremtiden for hybrid- og elbådfart
Teknologien er måske kompliceret, og udbredelsesgraden er måske stadig under 2 %, men forandringerne sker i et accelererende tempo, efterhånden som der introduceres gennembrud inden for batteriekspertise, motordesign og lette skrogbygningsmaterialer. Hurtige, rene, støjsvage og prisvenlige el-, hybrid- og solbåde vil snart være inden for rækkevidde for alle sejlere.
Skrevet af:
Skrevet af: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka er forfatter og fotograf, der arbejder freelance for et dusin bådmagasiner og websteder. Zuzana er USCG 100 Ton Master og har sejlet, chartret og skipperet flotiller i mange dele af verden og fungerer som oplægsholder på charterdestinationer og emner. Hun er formand for New Product Awards-udvalget, der bedømmer innovative både og udstyr på NMMA- og NMEA-udstillinger, og hun er i øjeblikket tidligere formand for Boating Writers International. Hun bidrager til Boats.com og YachtWorld.com og blogger også regelmæssigt på sit bådanmeldelsessite, TalkoftheDock.com.
Mere fra: Zuzana Prochazka
Relateret
Bådejere udligner omkostningerne ved ejerskab ved at opføre deres fartøjer på Boatsetters brugervenlige…
