Bărci hibride și electrice: Ghid 2020
Pe măsură ce mașinile hibride pe gaz/electrice, cum ar fi Tesla și Prius, au crescut în popularitate și au devenit opțiuni mai practice pentru consumatorii obișnuiți, producătorii de bărci au început să le urmeze exemplul. Navigatorii experimentați tind să aibă o apreciere pentru mediul acvatic natural și ecosistemul din jurul lor. De la urmărirea mareelor până la coexistența cu viața sălbatică, conștiința ecologică este adânc înrădăcinată în stilul de viață al navigatorilor. Noile modele de ambarcațiuni avansate din punct de vedere tehnologic fac acum ca propulsia hibridă pe gaz/electricitate să fie nu doar fezabilă, ci și plăcută.
În acest ghid vom analiza câteva dintre mărcile de ambarcațiuni, modelele, motoarele, producătorii și sistemele de propulsie care încep să încălzească piața energiei solare, electrice/gaz și alternative în 2019 – aducând sustenabilitatea în prim-planul industriei marine.
Cum funcționează o barcă electrică hibridă?
Un sistem de propulsie marină hibridă este orice combinație între un motor cu combustie și un motor electric. Energia electrică poate fi produsă de unul sau de o combinație a următoarelor: un generator cu motor cu combustie, un generator eolian, un generator de apă remorcat sau panouri solare. O soluție pur electrică cu panouri solare este de invidiat datorită amprentei de carbon zero și a costurilor de operare reduse, iar diverse variante ale acestor sisteme au câștigat teren pe navele cu energie alternativă. Progresele atât în tehnologia de stocare a energiei, cât și în cea a panourilor solare au redus costurile și amprenta fizică, ceea ce face ca sistemele de propulsie cu energie solară să fie mai fezabile pentru utilizarea pe ambarcațiuni.
Care sunt beneficiile asociate cu bărcile hibride și electrice?
Există numeroase beneficii ale propulsiei cu motor electric, inclusiv faptul că este mai silențioasă, mai eficientă la viteze mai mici și mai puțin mirositoare. De asemenea, se preconizează că va scădea costurile totale de proprietate prin reducerea sau eliminarea necesităților de schimbare a uleiului și a lichidului de transmisie, de înlocuire a filtrelor și a rotoarelor și a problemelor la demaror. De asemenea, este mai puțin de iernat. În plus, spre deosebire de motoarele diesel sau pe benzină, motoarele electrice oferă instantaneu un cuplu complet, astfel încât bărcile se ridică mai repede în plan. Conversiile de pe piața secundară (care în prezent reprezintă cea mai mare parte a pieței) pot folosi arbori de transmisie și componente existente, astfel încât există o economie de costuri la retehnologizare.
Barci hibride și electrice și piața marină actuală
Cum am menționat, acum că sistemele de propulsie hibride și pur electrice au proliferat în industria auto, bărcile hibride sau electrice încep să câștige teren. Cu toate acestea, lumea marină este o piață de nișă relativ mică, care tinde să urmeze mai degrabă decât să conducă alte industrii în ceea ce privește inovația. În prezent, doar mai puțin de 2 la sută dintre ambarcațiunile actuale integrează propulsia electrică sau hibridă. Această adaptare lentă se datorează parțial problemelor unice ale navigației. Bărcile au o frecvență și o variație de utilizare diferită de cea a automobilelor, iar piața are multe segmente (feriboturi, veliere, planoare mici de mare viteză, iahturi de croazieră pe distanțe mari etc.) în care bărcile sunt utilizate în mod diferit, ceea ce face dificilă construirea unei soluții unice pentru toate aplicațiile. Cu toate acestea, câteva companii încearcă să schimbe toate acestea.
Bărcile cu vele cu motor și auxiliare sunt propulsate de obicei de motoare inboard sau outboard care utilizează combustibil diesel sau benzină. Un apel din ce în ce mai mare a fost pus pe motoarele electrice pentru aceste scopuri – adică motoare pur electrice alimentate de bancuri mari de baterii.
Ca în cazul oricărei tehnologii noi, există o curbă de adopție. Cei care adoptă timpuriu sunt tehnologii, vizionarii și tinichigii și ei reprezintă doar aproximativ 15% din piață. În domeniul maritim, aceștia sunt marinarii de la distanță care au nevoie de sustenabilitate și autonomie eficientă, dar sunt și feriboturile și taxiurile nautice care operează pe corpuri de apă în care motoarele cu combustie nu sunt permise. Urmează apoi remorcherele remorcabile, tenderurile și ambarcațiunile de pescuit, precum și ambarcațiunile de tip charter, pentru a umple punctul dulce al pieței de navigație cu putere medie de 25-75 de picioare.
Care sunt problemele legate de navigația maritimă hibridă și electrică?
Pentru că propulsia electronică este la început pe piața maritimă, soluțiile disponibile sunt puține și sunt scumpe. Până acum, majoritatea bărcilor electrice au fost lente și mici și au avut o autonomie foarte limitată, dar acest lucru se schimbă. Există, de asemenea, problema infrastructurii, care este aceeași pentru automobile: Care este autonomia acestor noi ambarcațiuni și unde se pot reîncărca? La fel ca o Tesla pe care probabil că nu ați lua-o într-o călătorie cu mașina prin țară, o barcă ar putea avea nevoie de stații de încărcare apropiate pentru a se „alimenta” rapid.
Tehnologia din spatele bărcilor electrice și hibride
Utilizarea motoarelor electrice cu magneți permanenți fără perii și progresele în tehnologia bateriilor cu ioni de litiu au permis să se facă salturi în graba de a ajunge la electricitatea marină. Bateriile litiu-ion sunt la jumătate din greutatea bateriilor cu plumb-acid și durează de trei ori mai mult, iar progresele în ceea ce privește eficiența și stabilitatea acestora au fost semnificative.
Producătorul german de motoare electrice, Torqeedo, a făcut echipă cu BMW și a „marinizat” bateriile din seriile i3 și i8 ale constructorului auto pentru a fi utilizate într-o varietate de ambarcațiuni. Aceștia au adăugat un cadru de amortizare robust pentru a minimiza șocurile, un sistem de ventilație pentru a canaliza gazele în siguranță și o impermeabilizare la standardul IP67. Noile baterii afișează o creștere cu 31% a capacității (densitate de energie) față de modelul anterior de dimensiuni similare, iar amprenta lor (aproximativ 1,5 m x 1,3 m x 1,6″) poate fi montată chiar și în cele mai compacte spații pentru motoare.
Barci hibride seriale și paralele
În prezent, două abordări se luptă pe apă – hibrizii seriali și cei paraleli. Sistemul hibrid serial integrează un generator de extindere a autonomiei. Motorul antrenează generatorul, care alimentează un motor electric conectat la arborele de transmisie – nu există nicio legătură mecanică între motor și arborele de transmisie. Un sistem paralel are o conexiune mecanică directă între motor și arborele de transmisie, dar antrenează, de asemenea, un motor electric suplimentar care funcționează ca generator – pe același arbore.
Regenerarea energiei de extindere a intervalului de funcționare poate fi realizată cu ajutorul unei elice cu rotire liberă, ceea ce este ușor de realizat pe o ambarcațiune cu vele în mișcare și poate fi realizat prin utilizarea unui singur motor la un moment dat pe o ambarcațiune cu motor. Producătorul britanic de motoare, Hybrid Marine, oferă o a treia opțiune: un sistem multimodal care combină cele mai bune abordări seriale și paralele cu un aranjament de ambreiaje și angrenaje.
Sisteme de propulsie marină complet electrice
Motorul Deep Blue 100i de la Torqeedo este primul sistem de propulsie electrică inboard complet integrat, care este disponibil în două versiuni – 2400 rpm pentru ambarcațiuni cu planare mai rapidă și 900 rpm pentru ambarcațiuni de deplasare mai grele de până la 120 de picioare. Accentul întregului sistem, de la cârmă la elice, este pus pe siguranță și a extins piața țintă în ceea ce privește dimensiunea, viteza și utilizarea tipică a navei.
Un sistem de propulsie complet este o combinație complexă de tensiuni și asta complică lucrurile pe apă. De exemplu, o instalație cu motor inboard poate include toate următoarele:
400 VDC pentru propulsie folosind tehnologia bateriilor auto
110/240 VAC pentru sarcinile hotelului pe AC
24 VDC pentru instalațiile electrice de la bord
12 VDC pentru a „trezi” bateriile mai mari și generatorul/prelungitorul de rază
comutarea bidirecțională între rețelele de 24 și 400V
Este o mulțime de tehnologie de împachetat în carenele sensibile la spațiu. De asemenea, adaugă complexitate și costuri.
Producători de motoare marine electrice și hibride
Producătorii care s-au concentrat pe această piață includ Torqeedo, cu sediul în Germania, care subvenționează cercetarea în domeniul motoarelor electrice. Un alt concurent este Elco din Athens, New York, care, ca și Torqueedo, oferă atât motoare electrice inboard cât și outboard. De asemenea, nu trebuie să uităm clasicele motoare de pescuit la copcă Minn Kota, care au ținut pescarii fără emisii timp de zeci de ani.
Alți jucători de pe piața motoarelor includ finlandezii de la OceanVolt, italienii de la Diesel Center, americanii de la Electric Yacht și britanicii de la Hybrid Marine. Electroprop, cu sediul în California, vinde sisteme preambalate de 6 și 21 kW pe care constructorii de ambarcațiuni le pot introduce în sălile de motoare existente. Gigantul suedez al motoarelor diesel, Volvo Penta, promite introducerea în 2021 a motoarelor electrice instalate în linie între motoarele sale diesel și capsulele IPS și lucrează cu constructorul francez de catamarane, Fountaine Pajot, la un catamaran cu vele Lucia 40 cu propulsie hibridă.
Există mulți actori, toți în căutarea aplicației ucigașe în domeniul propulsiei marine cu energie alternativă. Este probabil că unii vor supraviețui, în timp ce alții vor fi cumpărați sau vor dispărea pe o piață din ce în ce mai competitivă.
Proiecte conceptuale de ultimă generație în domeniul bărcilor solare
Barcile complet electrice fac progrese mari, dar reprezintă încă o mică parte a pieței nautice. Cu toate acestea, modelele conceptuale foarte promovate ajută la creșterea gradului de conștientizare a soluțiilor de energie alternativă, iar un astfel de susținător este Touranor SolarPlanet, un catamaran de 102 picioare cu carene care străpung valurile. Futuristul elvețian SolarPlanet a costat 15 milioane de euro când a fost lansat în 2010 și a făcut înconjurul lumii în 585 de zile strict cu energie electrică generată de cele 500 de panouri solare de pe puntea sa superioară. Deși viteza maximă a modelului era de 14 noduri, viteza medie în jurul globului a fost de 5 noduri.
După această performanță impresionantă, barca a fost donată pentru cercetare. Ambarcațiuni ca aceasta pot fi unicat, dar ele ajută la evidențierea a ceea ce se poate realiza în materie de propulsie cu energie alternativă și a direcției pe care o ia navigația.
Exemple de ambarcațiuni electrice și hibride
Datorită progreselor înregistrate atât în proiectarea motoarelor, cât și în tehnologia bateriilor, propulsia electrică ajunge în diverse segmente ale pieței de navigație, de la bărci mici de planare la iahturi mari de croazieră, atât cu motor, cât și cu vele. Unii constructori de ambarcațiuni bine-cunoscuți și-au înmuiat deja degetele de la picioare în aceste ape de propulsie alternativă.
Hinckley Dasher Electric Boat
Eligant și elegant, Hinckley Dasher este un iaht de lux complet electric. Proiectat de Michael Peters, Hinckely Dasher de 28 de picioare a fost construit de la zero pentru propulsie electrică. Construcția cu infuzie de rășină amestecă epoxi și fibră de carbon cu un miez sintetic, astfel încât designul cântărește doar 2.500 de kilograme. Iar greutatea este esențială în mobilitatea electrică.
Dasher este propulsat de două baterii BMW i3 cu ioni de litiu de 40 kWh care acționează două motoare inboard cu arbore drept de 80 CP. Acestea sunt aceleași baterii folosite în automobilul BMW i3 și ar trebui să dureze 9 ani sau 9.000 de cicluri. Așteptați-vă să atingeți o viteză maximă de 23 de noduri sau o viteză de croazieră de 8,5 noduri. Autonomia maximă la 20 de noduri va fi de 40 de mile. Patru ore este tot ce este necesar pentru a încărca de la zero la capacitate maximă, ceea ce este puțin mai rapid decât o Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline este de ani de zile un lider în domeniul iahturilor hibride diesel-electrice și alimentate cu energie solară. Un punct de reper ecologic printre constructorii de iahturi, Greenline combină atât tehnologia tradițională, cât și cea inovatoare în sistemele lor de propulsie hibridă. Linia de iahturi Greenline Hybrid este disponibilă în prezent în opt modele diferite, inclusiv eleganta ambarcațiune sport NEO, cabinele de croazieră cu cabină de familie 33, 39 și 40, precum și 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe și 65 OC. Toate aceste modele ating o eficiență a consumului de combustibil de top în industrie.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS construiește ceea ce compania numește primele și singurele iahturi de producție din lume, complet sustenabile din punct de vedere solar, pentru navigație oceanică. Aceste ambarcațiuni inovatoare sunt proiectate pentru a fi alimentate complet numai cu energie solară, oferind o soluție alternativă revoluționară de energie curată. Compania susține că configurația sa specială de componente garantează că panourile solare vor genera mai multă energie într-o zi obișnuită decât consumul total pentru propulsie la viteza de croazieră. Constructorul de ambarcațiuni anunță, de asemenea, că toate aparatele electrocasnice pot fi alimentate de panourile solare, neavând nevoie de motorină sau generator suplimentar pentru a funcționa.
Barci cu energie solară de la Soel Yachts
Soel Yachts, o companie olandeză, construiește nave solare și hibride, inclusiv navete marine. Soel Cat 12 din Noua Zeelandă arată ca o barcă de pontoane cu un panou solar pe hardtop care transportă până la16 pasageri. Propulsat de două motoare electrice gemene de 30 kW, modelul poate naviga cu opt noduri timp de șase ore numai cu energie stocată. La soare, autonomia de croazieră este extinsă la 7,5 ore la opt noduri. La șase noduri, autonomia ajunge la 24 de ore (și la aproximativ 150 de mile nautice), astfel încât ambarcațiunea poate funcționa pe timp de noapte, când nu se produce sau stochează energie. Viteza maximă este de 14 noduri.
Frascher Mirage 740
Austriacul Frauscher Mirage 740 Air a fost disponibil anterior cu un Mercury 350-hp cu transmisie prin pupa, dar astăzi poate veni cu sistemul Deep Blue de la Torqeedo, care combină un motor inboard fără perii de 100 kW cu turație mare cu două baterii BMW i3 Series de 40 kW. Bateriile de litiu de mare capacitate sunt suprapuse una peste alta în compartimentul motorului de la pupa. Frauscher este ideal pentru zonele în care este disponibilă reîncărcarea (cu curent de mal obișnuit), iar sistemul său poate încărca până la 75% din capacitate în mai puțin de 1,5 ore. Viteza maximă este de 24 mph la 2200 rpm. Autonomia este de aproximativ 20 de mile. (În prezent, pachetul de energie electrică adaugă 120.000 de dolari la prețul de bază al lui Frauscher.)
Alte ambarcațiuni solare și electrice
Alte ambarcațiuni electrice (unele cu panouri solare) includ tenderul Q Yachts Q30 și taxiul nautic Secret 33. Duffy Boats a construit o linie de ambarcațiuni electrice de agrement în ultimii 50 de ani. Veți vedea multe dintre acestea în serviciul de închiriere în zonele turistice, în croaziere cocktail, împreună cu principalul lor concurent, Lear.
ElectraCraft produce o linie de pontoane electrice, iar Greenline Yachts din Slovenia are o selecție mare de modele cu propulsie hibridă sau electrică de la 30 la 65 de picioare. Greenline Hybrid 33 navighează până la 6 noduri cu energie electrică, cu șase panouri de 1,3 kW pe hardtop și o bancă de baterii litiu-ion, sau până la 15 noduri folosind un motor diesel de 150 CP.
Eficiența combustibilului în motoarele bărcilor hibride
Motoare cu combustie eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil pentru ambarcațiunile care acceptă soluții de alimentare hibridă
Într-o soluție hibridă, este încă nevoie de o anumită formă de motor cu combustie (pentru propulsie primară sau ca generator). Din ce în ce mai mult, producătorii tradiționali de motoare diesel s-au concentrat pe îmbunătățirea eficienței consumului de combustibil al motoarelor lor, atât în aplicațiile inboard, cât și în cele outboard, și au devenit un partener ideal în abordările hibride.
Volvo Penta tocmai a prezentat motoarele diesel D4 și D6 care au fost reconfigurate pentru o dimensiune mai mică (pentru economii de greutate), emisii mai mici (pentru mediu) și o economie mai bună (pentru eficiență în consumul de combustibil). Între timp, producătorii de motoare exterioare, precum Evinrude și Yamaha, au construit motoare mai mari, cu un cuplu mai mare, dar cu un kilometraj mai bun. Se pare că întreaga lume încearcă să-și ușureze amprenta de carbon, chiar dacă nu o elimină complet.
Soluții hibride pentru bărci cu pânze
Bărcile cu pânze mari sunt deseori alimentate cu energie auxiliară, în special atunci când acostează, ancorează sau se îndreaptă spre pasaje lungi fără vânt. Ambarcațiunile cu vele de croazieră la distanță au făcut pionierat în materie de soluții de energie solară pentru necesitățile energetice de la bord pentru sarcini hoteliere, cum ar fi refrigerarea, aerul condiționat și iluminatul. Cu toate acestea, propulsia a reprezentat o provocare. În 2010, constructorul de catamarane de producție Lagoon a experimentat un proiect diesel-electric, dar au existat provocări, în primul rând din cauza capacităților insuficiente de stocare a energiei (baterii) la momentul respectiv. Lagoon construiește cea mai mare parte a catamaranelor cu vele în regim de charter, care au baza în locații exotice, unde combustibilul este foarte scump, iar o soluție hibridă ar schimba regulile jocului pentru industria de charter.
Producătorul de motoare inboard, OceanVolt, propulsează tot felul de ambarcațiuni cu vele, inclusiv navele de curse cu vele JBoats, ambarcațiunile de zi de lux Alerion și ambarcațiunile care sunt adesea văzute în regim de charter, cum ar fi Dufour 382 și multihullul Voyage 480. Între timp, seria de motoare exterioare Cruise de la Torqeedo include modele cu un control al accelerației și un sistem de gestionare a bateriei bazat pe GPS care raportează continuu autonomia rămasă la viteze variabile și necesită doar două baterii litiu-ion de 24 de volți. Aceste motoare exterioare sunt foarte potrivite pentru ambarcațiunile cu vele mai mici și mai ușoare pentru manevrele de apropiere și pentru motorizarea pe distanțe scurte, dar și ambarcațiunile cu motor au beneficiat de ele.
În vârf de gamă, constructorul de catamarane cu vele de lux Gunboat a lansat Moonwave, care testează o centrală electrică hibridă cu un generator diesel de rezervă. Cu baterii BMW i8, Moonwave folosește electricitatea pentru propulsie, precum și pentru nevoile lor hoteliere mari, ceea ce face dificilă rămânerea complet electrică pentru perioade lungi de timp.
Viitorul navigației hibride și electrice
Tehnologia poate fi complicată și rata de adoptare poate fi încă sub 2%, dar schimbarea are loc într-un ritm accelerat, pe măsură ce sunt introduse progrese în expertiza bateriilor, designul motoarelor și materialele ușoare de construcție a corpului navei. Ambarcațiunile electrice, hibride și solare rapide, curate, silențioase și eficiente din punct de vedere al prețului vor fi în curând la îndemâna amatorilor de ambarcațiuni de pretutindeni.
Scris de: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka este un scriitor și fotograf care lucrează ca freelancer pentru o duzină de reviste și site-uri de navigație. Maestru USCG de 100 de tone, Zuzana a făcut croaziere, a închiriat și a comandat flotile în multe părți ale lumii și este prezentatoare pe teme și destinații de charter. Este președinta comitetului New Product Awards, care evaluează ambarcațiuni și echipamente inovatoare la expozițiile NMMA și NMEA, iar în prezent este fostul președinte imediat al Boating Writers International. Ea colaborează la Boats.com și YachtWorld.com și, de asemenea, are bloguri regulate pe site-ul său de recenzii de ambarcațiuni, TalkoftheDock.com.
Mai multe de la: Zuzana Prochazka
Relații
Proprietarii de ambarcațiuni compensează costul proprietății prin listarea vaselor lor pe site-ul ușor de utilizat al Boatsetter…
.