Hybride en elektrische boten: gids voor 2020
Nadat hybride gas/elektrische auto’s zoals Tesla en Prius populairder zijn geworden en meer praktische opties zijn geworden voor gewone consumenten, zijn bootfabrikanten dit voorbeeld beginnen te volgen. Ervaren schippers hebben vaak waardering voor de natuurlijke wateromgeving en het ecosysteem om hen heen. Van het volgen van de getijden tot het samenleven met wilde dieren, eco-bewust zijn zit diep verankerd in de boot levensstijl. Nieuwe technologisch geavanceerde bootmodellen maken hybride gas/elektrische aandrijving nu niet alleen haalbaar, maar ook plezierig.
In deze gids nemen we een kijkje bij enkele van de bootmerken, modellen, motoren, fabrikanten en aandrijfsystemen die de zonne-, elektrische/gas- en alternatieve energiemarkt in 2019 beginnen op te warmen – waardoor duurzaamheid in de voorhoede van de maritieme industrie komt.
Hoe werkt een hybride elektrische boot?
Een hybride maritiem aandrijfsysteem is een combinatie van een verbrandingsmotor en een elektromotor. Elektriciteit kan worden opgewekt door een of een combinatie van de volgende systemen: een verbrandingsmotorgenerator, een windgenerator, een gesleepte watergenerator of zonnepanelen. Een zuiver elektrische oplossing met zonnepanelen is benijdenswaardig omdat deze geen koolstofvoetafdruk en lage bedrijfskosten met zich meebrengt, en op alternatieve energieschepen hebben verschillende varianten van deze systemen ingang gevonden. Vooruitgang in zowel energieopslag als zonnepaneeltechnologie heeft de kosten en de fysieke voetafdruk verminderd, waardoor zonne-energie aandrijfsystemen haalbaarder zijn geworden voor gebruik op boten.
Wat zijn de voordelen van hybride en elektrische boten?
Er zijn talloze voordelen aan elektrische aandrijving, waaronder het feit dat het stiller is, efficiënter bij lagere snelheden en minder stinkt. Naar verwachting zullen ook de totale eigendomskosten dalen doordat er minder of geen olie en transmissievloeistof hoeft te worden ververst, filters en impellers hoeven te worden vervangen en er geen startproblemen meer zijn. Ook hoeft er minder te worden overwinterd. Bovendien leveren elektromotoren, in tegenstelling tot diesel- of gasmotoren, onmiddellijk het volledige koppel, zodat boten sneller op het water zijn. Aftermarket conversies (die momenteel het leeuwendeel van de markt uitmaken) kunnen bestaande aandrijfassen en componenten gebruiken, zodat er kosten worden bespaard bij het opnieuw aandrijven.
Hybride en elektrische boten en de huidige maritieme markt
Zoals gezegd, nu hybride en puur elektrische voortstuwingssystemen in de auto-industrie een hoge vlucht hebben genomen, beginnen hybride of elektrische boten aan populariteit te winnen. Toch is de maritieme wereld een relatief kleine nichemarkt die de neiging heeft andere industrieën te volgen in plaats van te leiden in termen van innovatie. Op dit moment is slechts minder dan 2 procent van de boten voorzien van elektrische of hybride aandrijving. Deze trage aanpassing is deels te wijten aan de unieke kenmerken van de scheepvaart. Boten worden anders frequent en gevarieerd gebruikt dan auto’s en de markt kent vele segmenten (veerboten, zeilboten, kleine snelle planers, grote afstandsjachten, enz. Een paar bedrijven proberen daar echter verandering in te brengen.
Motor- en hulpzeilboten worden gewoonlijk voortgestuwd door binnenboord- of buitenboordmotoren die diesel of benzine gebruiken. Een groeiend beroep is geplaatst op elektromotoren voor deze doeleinden – dat wil zeggen zuiver elektrische motoren aangedreven door grote accubanken.
Zoals met elke nieuwe technologie, is er een adoptiecurve. De early adopters zijn de technologen, visionairs en knutselaars en zij maken slechts ongeveer 15% van de markt uit. In de scheepvaart zijn dit afstandszeilers die behoefte hebben aan efficiënte duurzaamheid en autonomie, maar het zijn ook veerboten en watertaxi’s die opereren op waterlichamen waar verbrandingsmotoren niet zijn toegestaan. Dan komen de trailerbare sleepboten, tenders en vissersboten, evenals charterboten om de sweet spot van de 25-75 voet midrange power markt te vullen.
Wat zijn de problemen met marine hybride en elektrisch varen?
Omdat e-aandrijving in de kinderschoenen staat op de marine markt, zijn er weinig beschikbare oplossingen en ze zijn duur. Tot nu toe waren de meeste elektrische boten traag en klein en hadden ze een zeer beperkte actieradius, maar dat is aan het veranderen. Er is ook het probleem van de infrastructuur, dat hetzelfde is voor de automobielsector: Wat is de actieradius van deze nieuwe vaartuigen en waar kunnen ze worden opgeladen? Net als een Tesla die je waarschijnlijk niet mee zou nemen op een road trip door het hele land, heeft een boot misschien laadstations dicht bij elkaar nodig om snel te kunnen “tanken”.
De technologie achter elektrisch en hybride varen
Het gebruik van borstelloze elektromotoren met permanente magneten en de vooruitgang in lithium-ionbatterijtechnologie hebben het mogelijk gemaakt om sprongen te maken in de haast naar elektrisch varen. Lithium-ion accu’s zijn half zo zwaar als lood-zuur accu’s en gaan drie keer zo lang mee, en de vooruitgang in hun effectiviteit en stabiliteit zijn aanzienlijk geweest.
De Duitse fabrikant van elektromotoren, Torqeedo, werkte samen met BMW en “mariniseerde” de accu’s uit de i3- en i8-serie van de autofabrikant voor gebruik in een verscheidenheid aan boten. Ze voegden een robuust dempingsframe toe om schokken tot een minimum te beperken, een ontluchtingssysteem om gassen veilig af te voeren en een waterdichtheid volgens IP67-norm. De nieuwe batterijen bieden 31% meer capaciteit (energiedichtheid) dan het vorige model van vergelijkbare grootte en hun voetafdruk (ruwweg 5′ x 3′ x 6″) kan worden ingepast in zelfs de meest compacte motorruimtes.
Seriële en Parallelle Hybride Boten
Op dit moment strijden twee benaderingen met elkaar op het water – seriële en parallelle hybriden. Het seriële hybride systeem integreert een generator die de actieradius vergroot. De motor drijft de generator aan, die een aan de aandrijfas gekoppelde elektromotor aandrijft – er is geen mechanische verbinding tussen de motor en de aandrijfas. Een parallel systeem heeft een directe mechanische verbinding tussen de motor en de aandrijfas, maar drijft tevens een extra elektromotor aan die als generator werkt – op dezelfde as.
Range-extending power regeneration kan worden bereikt door een vrij draaiende schroef, wat gemakkelijk te doen is op een varende zeilboot en kan worden bereikt door slechts één motor tegelijk te gebruiken op een motorboot. De Britse motorfabrikant Hybrid Marine biedt een derde optie: een multimodus systeem dat het beste van seriële en parallelle benaderingen combineert met een regeling van koppelingen en tandwielen.
Volledig elektrische voortstuwingssystemen voor de scheepvaart
Torqeedo’s Deep Blue 100i motor is het eerste volledig geïntegreerde inboard elektrische voortstuwingssysteem, dat beschikbaar is in twee versies – 2400 rpm voor snellere planerende boten en 900 rpm voor zwaardere verplaatsingsvaartuigen tot 120 voet. De nadruk van het hele systeem, van roer tot schroef, ligt op veiligheid en het heeft de doelmarkt uitgebreid in termen van grootte, snelheid en typisch gebruik van het vaartuig.
Een uitgebreid aandrijfsysteem is een complexe combinatie van spanningen en dat maakt de zaken ingewikkeld op het water. Bijvoorbeeld, één binnenboordmotorinstallatie kan al het volgende omvatten:
400 VDC voor voortstuwing met behulp van autobatterijtechnologie
110/240 VAC voor hotelbelastingen op AC
24 VDC voor elektriciteit aan boord
12 VDC om de grotere batterijen en generator/range extender
bi-directioneel schakelen tussen 24 en 400V-netwerken
Dat is een hoop technologie om in ruimtegevoelige rompen te verpakken. Het voegt ook complexiteit en kosten toe.
Fabrikanten van elektrische en hybride scheepsmotoren
Fabrikanten die zich op deze markt hebben gericht zijn onder andere Torqeedo gevestigd in Duitsland dat onderzoek naar elektrische motoren subsidieert. Een andere mededinger is Elco uit Athens, New York, die net als Torqueedo zowel binnenboord- als buitenboordelektromotoren aanbiedt. Ook mogen we de klassieke Minn Kota trollingmotoren niet vergeten, die vissers al tientallen jaren emissievrij houden.
Andere spelers op de motormarkt zijn het Finse OceanVolt, het Italiaanse Diesel Center, het Amerikaanse Electric Yacht, en het Britse Hybrid Marine. Het in Californië gevestigde Electroprop verkoopt voorverpakte systemen van 6 en 21 kW die door scheepsbouwers in hun bestaande machinekamer kunnen worden ingebouwd. De Zweedse dieselmotorgigant Volvo Penta belooft in 2021 elektrische motoren te introduceren die inline tussen hun diesels en IPS pods worden geïnstalleerd, en werkt samen met de Franse catamaranbouwer Fountaine Pajot aan een Lucia 40 zeilcat met hybride aandrijving.
Er zijn veel spelers die allemaal op zoek zijn naar de killer-app in mariene alternatieve energievoortstuwing. Het is waarschijnlijk dat een paar zullen overleven terwijl anderen worden opgekocht of verdwijnen in een steeds concurrerender markt.
Cutting-edge Concept Designs in Solar Boating
Full-electric boten maken grote vooruitgang, maar ze zijn nog steeds een klein deel van de botenmarkt. Zeer gepromote conceptontwerpen helpen echter het bewustzijn van alternatieve energieoplossingen te verhogen en één zo’n voorstander is Touranor SolarPlanet, een 102 voet catamaran met een door golven doorboorde romp. De futuristische Zwitserse SolarPlanet kostte 15 miljoen euro toen het in 2010 werd gelanceerd en reisde in 585 dagen rond de wereld, uitsluitend op elektrische energie die werd opgewekt door de 500 zonnepanelen op haar bovendek. Hoewel de topsnelheid van het ontwerp 14 knopen bedroeg, was de gemiddelde snelheid rond de wereld 5 knopen.
Na deze indrukwekkende prestatie werd de boot gedoneerd voor onderzoek. Boten als deze zijn misschien eenmalig, maar ze helpen de schijnwerpers te richten op wat kan worden bereikt in alternatieve energieaandrijving en de richting die de scheepvaart neemt.
Voorbeelden van elektrische en hybride boten
Door de vooruitgang in zowel motorontwerp als accutechnologie, bereikt elektrische aandrijving diverse segmenten van de scheepvaartmarkt, van kleine planerende boten tot grote cruisejachten, zowel motor- als zeiljachten. Enkele bekende botenbouwers hebben hun tenen al in deze alternatieve aandrijvingswateren gedoken.
Hinckley Dasher Electric Boat
Slank en stijlvol, de Hinckley Dasher is een volledig elektrisch luxejacht. Ontworpen door Michael Peters, de 28-voet Hinckely Dasher werd gebouwd vanaf de grond op voor elektrische aandrijving. De met hars geïmpregneerde constructie is een mix van epoxy en koolstofvezel met een synthetische kern, zodat het ontwerp slechts 6.500 pond weegt. En gewicht is cruciaal in elektrische mobiliteit.
De Dasher wordt aangedreven door twee lithium-ion batterijen van 40 kWh BMW i3 die twee binnenboordmotoren van 80 pk met rechte as aandrijven. Dit zijn dezelfde batterijen als in de BMW i3 auto en ze zouden 9 jaar of 9.000 cycli mee moeten gaan. Verwacht wordt een topsnelheid van 23 knopen of een kruissnelheid van 8,5 knopen. Het maximale bereik bij 20 knopen is 40 mijl. Vier uur is alles wat nodig is om van nul tot volledige capaciteit op te laden, wat een beetje sneller is dan een Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline is al jaren een leider in de diesel-elektrische hybride en zonne-energie aangedreven jacht ruimte. Een ecologische mijlpaal onder de jachtbouwers, Greenline combineert zowel traditionele en innovatieve technologie in hun hybride-aandrijfsystemen. De Greenline Hybrid jachtlijn is momenteel verkrijgbaar in acht verschillende modellen, waaronder de slanke NEO sportboot, de familie kajuit cruising 33, 39 en 40, en de 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe en de 65 OC. Al deze modellen bereiken een toonaangevende brandstofefficiëntie.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS bouwt wat het bedrijf noemt de eerste en enige volledig zonne-energie-duurzame, oceangoing, productiejachten in de wereld. Deze innovatieve boten zijn ontworpen om volledig te worden aangedreven door zonne-energie alleen, het aanbieden van een revolutionaire alternatieve schone energie-oplossing. Het bedrijf beweert dat de speciale configuratie van de componenten garandeert dat de zonnepanelen op een gemiddelde dag meer stroom opwekken dan het totale verbruik voor voortstuwing op kruissnelheid. De botenbouwer beweert ook dat alle huishoudelijke apparaten door de zonnepanelen kunnen worden aangedreven, zodat er geen extra diesel of generator nodig is om te werken.
Solar Powered Boats by Soel Yachts
Soel Yachts, een Nederlands bedrijf, bouwt zonne-energie en hybride schepen, waaronder marineshuttles. De Soel Cat 12 uit Nieuw-Zeeland ziet eruit als een pontonboot met een zonne-array op de hardtop die tot 16 passagiers vervoert. Aangedreven door twee 30 kW elektromotoren kan het model zes uur lang acht knopen varen, uitsluitend op opgeslagen energie. Bij zonneschijn wordt de vaartijd verlengd tot 7,5 uur bij acht knopen. Bij zes knopen bedraagt de actieradius 24 uur (en ongeveer 150 zeemijl), zodat de boot ’s nachts kan varen wanneer er geen energie wordt geproduceerd of opgeslagen. De maximale snelheid is 14 knopen.
Frascher Mirage 740
De Oostenrijkse Frauscher Mirage 740 Air was eerder verkrijgbaar met een Mercury 350-pk met hekaandrijving, maar kan vandaag komen met Torqeedo’s Deep Blue-systeem dat een hoogtoerige 100 kW borstelloze binnenboordmotor combineert met twee BMW i3-serie 40 kW batterijen. De lithium batterijen met hoge capaciteit zijn boven elkaar gestapeld in het motorcompartiment achterin. De Frauscher is ideaal voor gebieden waar opladen (met gewone walstroom) beschikbaar is en het systeem kan in minder dan 1,5 uur tot 75 procent van de capaciteit opladen. De topsnelheid is 24 mph bij 2200 rpm. De actieradius is ongeveer 20 mijl. (Momenteel voegt het elektrische stroompakket 120.000 dollar toe aan de basisprijs van de Frauscher.)
Andere zonne-energie en elektrische boten
Andere elektrische boten (sommige met zonnepanelen) zijn onder andere de Q Yachts Q30 tender en de Secret 33 watertaxi. Duffy Boats heeft de afgelopen 50 jaar een lijn van elektrische pleziervaartuigen gebouwd. U zult veel van deze boten in de verhuur zien in toeristische gebieden op cocktail cruises, samen met hun belangrijkste concurrent, Lear.
ElectraCraft produceert een lijn van elektrische ponton boten, en Greenline Yachts uit Slovenië heeft een grote selectie van hybride of elektrisch aangedreven modellen van 30 tot 65 voet. De Greenline Hybrid 33 vaart tot 6 knopen op elektrische aandrijving met zes 1,3 kW panelen op de hardtop en een lithium-ion accubank, of tot 15 knopen met een 150 pk diesel.
Brandstofefficiëntie in hybride bootmotoren
Brandstofefficiënte verbrandingsmotoren voor boten die hybride aandrijfoplossingen ondersteunen
In een hybride oplossing is er nog steeds behoefte aan een of andere vorm van verbrandingsmotor (voor de primaire aandrijving of als generator). Traditionele fabrikanten van dieselmotoren hebben zich steeds meer geconcentreerd op het verbeteren van de brandstofefficiency van hun motoren in zowel binnen- als buitenboord toepassingen en zij zijn een ideale partner geworden in hybride benaderingen.
Volvo Penta heeft zojuist hun D4 en D6 dieselmotoren geïntroduceerd die zijn geherconfigureerd voor een kleiner formaat (voor gewichtsbesparing), lagere emissies (voor het milieu) en betere zuinigheid (voor brandstofverslindende efficiency). Ondertussen hebben buitenboordmotoren zoals Evinrude en Yamaha grotere motoren gebouwd met meer koppel maar een betere kilometrage. Het lijkt erop dat de hele wereld probeert hun koolstofvoetafdruk te verkleinen, zelfs als ze die niet helemaal elimineren.
Hybride oplossingen voor zeilboten
Grote zeilboten hebben vaak hulpvermogen nodig, vooral wanneer ze aanleggen, voor anker gaan of op lange windstille doortochten vertrekken. Zeilboten die op afstand varen, hebben baanbrekend werk verricht met zonne-energieoplossingen voor de energiebehoeften aan boord van hotelschepen, zoals koeling, airco en verlichting. De voortstuwing is echter een uitdaging geweest. In 2010 experimenteerde Lagoon, de bouwer van productiecatamarans, met een dieselelektrisch ontwerp, maar er waren uitdagingen, vooral door de ontoereikende energieopslagmogelijkheden (batterij) op dat moment. Lagoon bouwt het leeuwendeel van de zeilcatamarans die in exotische gebieden worden gecharterd, waar brandstof schaars is en een hybride oplossing een doorbraak zou betekenen voor de charterindustrie.
OceanVolt, fabrikant van binnenboordmotoren, drijft allerlei zeilboten aan, waaronder JBoats zeilracers, luxe daysailers van Alerion, en boten die vaak in charter worden gezien, zoals de Dufour 382 en de Voyage 480 multihull. De Cruise-buitenboordmotoren van Torqeedo omvatten modellen met een gashendel en een GPS-gebaseerd accumanagementsysteem dat voortdurend de resterende actieradius meldt bij variabele snelheden en slechts twee 24-volt lithium-ionaccu’s vereist. Deze buitenboordmotoren zijn zeer geschikt voor kleinere, lichtere zeilboten voor manoeuvreren in de buurt en voor korte afstanden, maar ook motorboten hebben er baat bij gehad.
Op het scherpst van de snede, lanceerde upscale zeilcatamaranbouwer Gunboat Moonwave dat een hybride elektrische krachtcentrale test met een back-up dieselgenerator. Met BMW i8-accu’s gebruikt Moonwave elektriciteit voor zowel de voortstuwing als hun grote hotelbehoeften, wat het moeilijk maakt om lange tijd volledig elektrisch te blijven.
De toekomst van hybride en elektrische boten
De technologie mag dan gecompliceerd zijn en de adoptiegraad mag dan nog steeds onder de 2% liggen, maar verandering vindt plaats in een versnellend tempo naarmate doorbraken in accusexpertise, motorontwerp en lichtgewicht rompbouwmaterialen worden geïntroduceerd. Snelle, schone, stille en prijsefficiënte elektrische, hybride en zonneboten zullen binnenkort binnen het bereik van schippers overal zijn.
Schreven door: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka is een schrijfster en fotografe die freelance werkt voor een dozijn scheepvaarttijdschriften en websites. Zuzana is USCG 100 Ton Master, heeft in vele delen van de wereld op flottieljes gevaren, gecharterd en geschipperd en is presentatrice over charterbestemmingen en -onderwerpen. Ze is de voorzitter van het New Product Awards comité, dat innovatieve boten en uitrusting beoordeelt op NMMA en NMEA shows, en momenteel is ze de onmiddellijke vorige voorzitter van Boating Writers International. Ze levert bijdragen aan Boats.com en YachtWorld.com, en blogt ook regelmatig op haar site voor bootrecensies, TalkoftheDock.com.
Meer van: Zuzana Prochazka
Gerelateerd
Booteigenaren compenseren de kosten van eigendom door hun schepen op Boatsetter’s gebruiksvriendelijke…
