Hybrid- och elbåtar: Guide 2020
Med tanke på att hybrid- och elbilar som Tesla och Prius har ökat i popularitet och blivit mer praktiska alternativ för vanliga konsumenter, har båttillverkare börjat följa efter. Erfarna båtförare tenderar att ha en uppskattning för den naturliga vattenmiljön och ekosystemet runt omkring dem. Från att följa tidvattnet till att samexistera med vilda djur och växter är miljömedvetenhet djupt förankrad i båtlivsstilen. Nya tekniskt avancerade båtmodeller gör nu hybriddrift med gas/el inte bara möjlig utan också trevlig.
I den här guiden tar vi en titt på några av de båtmärken, modeller, motorer, tillverkare och framdrivningssystem som börjar värma upp marknaden för sol-, el/gas- och alternativ energi under 2019 – vilket gör att hållbarheten hamnar i framkant av den marina industrin.
Hur fungerar en elhybridbåt?
En marin hybriddrift är en kombination av en förbränningsmotor och en elmotor. Elektricitet kan produceras av en eller en kombination av följande: en förbränningsmotorgenerator, en vindgenerator, en bogserad vattengenerator eller solpaneler. En rent elektrisk lösning med solpaneler är avundsvärd på grund av att den inte ger något koldioxidavtryck och låga driftskostnader, och olika varianter av dessa system har fått ökad spridning på fartyg som drivs med alternativ energi. Framsteg inom både energilagring och solpanelsteknik har minskat kostnaderna och det fysiska fotavtrycket, vilket gör solenergidrivsystem mer genomförbara för användning på båtar.
Vilka fördelar är förknippade med hybrid- och elbåtar?
Det finns många fördelar med elektrisk motordrift, bland annat att den är tystare, effektivare vid lägre hastigheter och mindre illaluktande. Den förväntas också sänka de totala ägandekostnaderna genom att minska eller eliminera behoven av olje- och transmissionsvätskebyten, filter- och impellerbyten samt startproblem. Det blir också mindre att vinterstäda. Till skillnad från diesel- eller gasmotorer ger elmotorer dessutom fullt vridmoment omedelbart, vilket gör att båtarna kommer igång snabbare. Eftermarknadskonverteringar (som för närvarande utgör lejonparten av marknaden) kan använda befintliga drivaxlar och komponenter så att det finns en kostnadsbesparing vid omstart.
Hybrid- och elbåtar och den nuvarande marina marknaden
Som nämnts, nu när hybrid- och renodlade elektriska framdrivningssystem har spridit sig inom bilindustrin, börjar hybrid- eller elbåtarna att få fart. Men den marina världen är fortfarande en relativt liten nischmarknad som tenderar att följa snarare än leda andra branscher när det gäller innovation. För närvarande är det bara mindre än 2 procent av båtarna i dag som integrerar el- eller hybriddrift. Denna långsamma anpassning beror delvis på båtlivets unika problem. Båtar används inte lika ofta och lika varierande som bilar, och marknaden har många segment (färjor, segelbåtar, små höghastighetsplanare, stora kryssningsjakter etc.) där båtarna används på olika sätt, vilket gör det svårt att bygga en lösning som passar alla tillämpningar. Några få företag försöker dock ändra på detta.
Motor- och hjälpsegelbåtar drivs vanligen av inom- eller utombordsmotorer som använder diesel- eller bensinbränsle. Man har i allt högre grad satsat på elmotorer för dessa ändamål – dvs. rena elmotorer som drivs av stora batteribanker.
Som med all ny teknik finns det en antagandekurva. De tidiga användarna är teknologerna, visionärerna och pysslarna, och de utgör endast cirka 15 % av marknaden. Inom sjöfarten är dessa distansseglare som behöver effektiv hållbarhet och autonomi, men de är också färjor och vattentaxi som trafikerar vattendrag där förbränningsmotorer inte är tillåtna. Sedan kommer de släpbara bogserbåtarna, tenderbåtarna och fiskebåtarna samt charterbåtarna för att fylla båtmarknaden för 25-75 fot med mellankraft.
Vilka problem finns det med hybrid- och elbåtar till sjöss?
Då e-drift är i sin linda på den marina marknaden är de tillgängliga lösningarna få och de är dyra. Hittills har de flesta elbåtar varit långsamma och små och haft mycket begränsad räckvidd, men det håller på att förändras. Det finns också ett problem med infrastrukturen, som är detsamma som för fordonsindustrin: Vilken räckvidd har de nya fartygen och var kan de laddas? Precis som en Tesla som du förmodligen inte skulle ta med dig på en bilresa över hela landet kan en båt behöva laddningsstationer nära varandra för att ”tanka” snabbt.
Tekniken bakom el- och hybridbåtar
Användning av borstlösa elmotorer med permanentmagnet och framsteg inom litiumjonbatteritekniken har gjort det möjligt att göra språng i rusningen mot marin el. Litiumjonbatterier är hälften så tunga som blybatterier och håller tre gånger så länge, och framstegen när det gäller deras effektivitet och stabilitet har varit betydande.
Den tyska elmotortillverkaren Torqeedo har samarbetat med BMW och ”mariniserat” biltillverkarens batterier i3- och i8-serier för användning i en mängd olika båtar. De lade till en robust dämpningsram för att minimera stötar, ett ventilationssystem för att leda gaserna säkert och vattentätning enligt IP67-standarden. De nya batterierna har en 31-procentig ökning av kapaciteten (energitäthet) jämfört med den tidigare modellen av samma storlek och deras fotavtryck (ungefär 5′ x 3′ x 6″) kan passa in även i de mest kompakta motorutrymmena.
Seriella och parallella hybridbåtar
För närvarande kämpar två tillvägagångssätt mot varandra på vattnet – seriella och parallella hybrider. Det seriella hybridsystemet integrerar en generator som förlänger räckvidden. Motorn driver generatorn, som driver en elmotor som är ansluten till drivaxeln – det finns ingen mekanisk förbindelse mellan motorn och drivaxeln. Ett parallellt system har en direkt mekanisk förbindelse mellan motorn och drivaxeln men driver också en ytterligare elmotor som fungerar som generator – på samma axel.
Range-extending power regeneration kan åstadkommas genom en fritt snurrande propeller, vilket är lätt att göra på en segelbåt i rörelse och kan åstadkommas genom att använda endast en motor åt gången på en motorbåt. Den brittiska motortillverkaren Hybrid Marine erbjuder ett tredje alternativ: ett multimode-system som kombinerar det bästa av seriella och parallella tillvägagångssätt med ett arrangemang av kopplingar och växlar.
Fullt elektriska marina framdrivningssystem
Torqeedos Deep Blue 100i-motor är det första fullt integrerade elektriska framdrivningssystemet för inbyggda båtar, som finns i två versioner – 2400 varv per minut för snabbare planande båtar och 900 varv per minut för tyngre deplacementbåtar upp till 120 fot. Fokus för hela systemet, från ratt till propeller, är på säkerhet och det har utökat målmarknaden när det gäller storlek, hastighet och typisk användning av fartyget.
Ett heltäckande framdrivningssystem är en komplex kombination av spänningar och det gör saker och ting komplicerade på vattnet. Till exempel kan en installation med inombordsmotor innehålla allt följande:
400 VDC för framdrivning med hjälp av bilbatteriteknik
110/240 VAC för hotelllaster på växelström
24 VDC för el ombord
12 VDC för att ”väcka upp” de större batterierna och generatorn/räckviddsförlängaren
bi-riktad omkoppling mellan 24- och 400V-nätverk
Det är mycket teknik att packa in i utrymmeskrävande skrov. Det ökar också komplexiteten och kostnaderna.
Förtillverkare av elektriska och hybrida marinmotorer
Förtillverkare som har fokuserat på denna marknad är bland annat Torqeedo med säte i Tyskland som subventionerar forskning om elmotorer. En annan utmanare är Elco från Athens, New York, som i likhet med Torqueedo erbjuder både inom- och utombordsmotorer. Vi får inte heller glömma de klassiska Minn Kota trollingmotorerna som har hållit sportfiskare utsläppsfria i årtionden.
Andra aktörer på motormarknaden är bland annat finska OceanVolt, italienska Diesel Center, amerikanska Electric Yacht och brittiska Hybrid Marine. Kaliforniabaserade Electroprop säljer färdigpaketerade system på 6 och 21 kW som båtbyggare kan sätta in i sina befintliga motorrum. Den svenska dieselmotorjätten Volvo Penta lovar en introduktion 2021 av elmotorer som installeras i linje mellan deras dieselmotorer och IPS-poddar, och samarbetar med den franska katamaranbyggaren Fountaine Pajot om en Lucia 40-segelkatt med hybriddrift.
Det finns många aktörer som alla letar efter den bästa applikationen inom marin framdrivning med alternativ energi. Det är troligt att några få kommer att överleva medan andra köps upp eller försvinner på en alltmer konkurrensutsatt marknad.
Snåla konceptkonstruktioner inom solbåtar
Fullständigt eldrivna båtar gör stora framsteg, men de utgör fortfarande en liten del av båtmarknaden. Mycket marknadsförda konceptkonstruktioner bidrar dock till att öka medvetenheten om alternativa energilösningar och en sådan förespråkare är Touranor SolarPlanet, en 102-fotskatamaran med vågbrytande skrov. Den futuristiska schweiziska SolarPlanet kostade 15 miljoner euro när den lanserades 2010 och gjorde en världsomsegling på 585 dagar enbart på elkraft från 500 solpaneler på det övre däcket. Även om konstruktionens topphastighet var 14 knop var den genomsnittliga hastigheten runt jorden 5 knop.
Efter denna imponerande bedrift donerades båten till forskning. Båtar som denna må vara enstaka exemplar, men de bidrar till att sätta strålkastarljuset på vad som kan åstadkommas med alternativa energidrivmedel och den riktning som båtlivet tar.
Exempel på el- och hybridbåtar
D tack vare framstegen inom både motordesign och batteriteknik når elektrisk framdrivning olika segment av båtmarknaden, från små planande båtar till stora kryssningsbåtar, både med motor och segel. Några välkända båtbyggare har redan doppat tårna i dessa alternativa kraftvatten.
Hinckley Dasher Electric Boat
Hinckley Dasher är en helt elektrisk lyxjakt som är snygg och elegant. Den 28-fots Hinckely Dasher är designad av Michael Peters och byggdes från grunden för elektrisk framdrivning. Den hartsinblandade byggnaden blandar epoxi och kolfiber med en syntetisk kärna så att konstruktionen endast väger 6 500 pund. Och vikten är avgörande för elektrisk mobilitet.
Dasher drivs av dubbla 40 kWh BMW i3 litiumjonbatterier som driver dubbla 80 hk inbordsmotorer med rak axel. Det är samma batterier som används i BMW i3-bilen och ska hålla i nio år eller 9 000 cykler. Förvänta dig att nå 23 knop i toppfart eller kryssa i 8,5 knop. Den maximala räckvidden vid 20 knop kommer att vara 40 sjömil. Fyra timmar är allt som behövs för att ladda från noll till full kapacitet, vilket är lite snabbare än en Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline har varit ledande inom dieselelektrisk hybrid och solcellsdrivna yachter i flera år. Greenline är ett ekologiskt landmärke bland yachtbyggare och kombinerar både traditionell och innovativ teknik i sina hybriddrivsystem. Greenlines hybridjaktlinje finns för närvarande i åtta olika modeller, bland annat den eleganta sportbåten NEO, familjehyttkryssarna 33, 39 och 40 samt 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe och 65 OC. Alla dessa modeller uppnår branschledande bränsleeffektivitet.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS bygger vad företaget kallar de första och enda helt solcellsbaserade, havsgående produktionsbåtarna i världen. Dessa innovativa båtar är utformade för att kunna drivas helt och hållet med enbart solenergi och erbjuder en revolutionerande alternativ lösning för ren energi. Företaget hävdar att den speciella konfigurationen av komponenter garanterar att solpanelerna under en genomsnittlig dag kommer att generera mer energi än den totala förbrukningen för framdrivning i marschfart. Båttillverkaren hävdar också att alla hushållsapparater kan drivas av solpanelerna och att det inte krävs någon extra diesel eller generator för att driva dem.
Solcellsdrivna båtar från Soel Yachts
Soel Yachts, ett nederländskt företag, bygger sol- och hybridbåtar, inklusive marina skyttlar. Soel Cat 12 från Nya Zeeland ser ut som en pontonbåt med en solcellsanläggning på hårdrocken som tar upp till 16 passagerare. Modellen drivs av två elmotorer på 30 kW och kan kryssa i åtta knop i sex timmar enbart på lagrad energi. I solsken förlängs räckvidden till 7,5 timmar vid åtta knop. Vid sex knop blir räckvidden 24 timmar (och cirka 150 sjömil) så att båten kan köras på natten när ingen energi produceras eller lagras. Maxhastigheten är 14 knop.
Frascher Mirage 740
Den österrikiska Frauscher Mirage 740 Air fanns tidigare tillgänglig med en Mercury 350-hk med akterdrift men kan idag komma med Torqeedos Deep Blue-system som kombinerar en borstlös inombordsmotor på 100 kW med högt varvtal och dubbla batterier på 40 kW från BMW i3-serien. Litiumbatterierna med hög kapacitet är staplade ovanpå varandra i motorrummet akterut. Frauscher är idealisk för områden där laddning (med vanlig landström) är tillgänglig och dess system kan ladda upp till 75 procent av kapaciteten på mindre än 1,5 timme. Topphastigheten är 24 mph vid 2200 varv per minut. Räckvidden är ungefär 20 miles. (För närvarande lägger elkraftpaketet till 120 000 dollar till Frauschers grundpris.)
Andra sol- och elbåtar
Andra elbåtar (vissa med solfångare) är bland annat Q Yachts Q30 tender och Secret 33 vattentaxi. Duffy Boats har byggt en serie elektriska fritidskryssare under de senaste 50 åren. Du kommer att se många av dessa i uthyrningstjänst i turistområden på cocktailkryssningar tillsammans med deras huvudkonkurrent Lear.
ElectraCraft tillverkar en serie elektriska pontonbåtar, och Greenline Yachts från Slovenien har ett stort urval av modeller med hybrid- eller eldrift från 30 till 65 fot. Greenline Hybrid 33 kryssar upp till 6 knop på eldrift med sex 1,3 kW-paneler på hardtoppen och en litiumjonbatteribank, eller i upp till 15 knop med en 150 hk diesel.
Bränsleeffektivitet i hybridbåtmotorer
Bränsleeffektiva förbränningsmotorer för båtar som stödjer hybriddrivmedelslösningar
I en hybridlösning finns det fortfarande ett behov av någon form av förbränningsmotor (för primär framdrivning eller som generator). De traditionella dieselmotortillverkarna har i allt högre grad fokuserat på att förbättra bränsleeffektiviteten hos sina motorer i både inombords- och utombordsapplikationer och de har blivit en idealisk partner i hybridlösningar.
Volvo Penta har just introducerat sina D4- och D6-dieselmotorer som har omkonfigurerats för att få en mindre storlek (för att spara vikt), lägre utsläpp (för miljön) och bättre ekonomi (för bränsleförbrukningseffektivitet). Samtidigt har tillverkare av utombordare som Evinrude och Yamaha byggt större motorer med högre vridmoment men med bättre körsträcka. Det verkar som om hela världen försöker minska sitt koldioxidavtryck, även om de inte eliminerar det helt och hållet.
Hybridlösningar för segelbåtar
Stora segelbåtar använder ofta hjälpkraft, särskilt när de lägger till, ankrar eller ger sig ut på långa vindstilla sträckor. Segelbåtar för distanskryssning har varit pionjärer när det gäller solenergilösningar för energibehovet ombord för hotelllaster som kylning, luftkonditionering och belysning. Framdrivning har dock varit en utmaning. År 2010 experimenterade Lagoon, byggare av produktionskatamaraner, med en dieselelektrisk konstruktion, men det fanns utmaningar, främst på grund av otillräcklig kapacitet för energilagring (batterier) vid den tidpunkten. Lagoon bygger lejonparten av de segelkatamaraner som hyrs ut och som är baserade på exotiska platser där bränslet är dyrt och en hybridlösning skulle vara en förändring för charterindustrin.
OceanVolt, tillverkare av inombordsmotorer, driver alla typer av segelbåtar, inklusive JBoats segelracers, Alerions lyxiga dagssegelbåtar och båtar som ofta används i charter, t.ex. Dufour 382 och Voyage 480 multihull. Torqeedos Cruise-utombordsserie omfattar modeller med gasreglage och ett GPS-baserat batterihanteringssystem som kontinuerligt rapporterar den återstående räckvidden vid varierande hastigheter och som endast kräver två 24-volts litiumjonbatterier. Dessa utombordare lämpar sig väl för mindre, lättare segelbåtar för manövrering på nära håll och kortare sträckor, men även motorbåtar har dragit nytta av dem.
På den absoluta frontlinjen har den exklusiva segelkatamaranbyggaren Gunboat lanserat Moonwave som testar ett elektriskt hybriddrivmedel med en dieselgenerator som reservkraft. Med BMW i8-batterier använder Moonwave el för framdrivning samt för sina stora hotellbehov, vilket gör det svårt att vara helt elektrisk under långa perioder.
Framtiden för hybrid- och elbåtar
Tekniken må vara komplicerad och användningsgraden må fortfarande vara mindre än 2 %, men förändringen sker i allt snabbare takt i takt med att genombrott inom batteriexpertis, motordesign och lättviktsmaterial för skrovtillverkning introduceras. Snabba, rena, tysta och prisvärda el-, hybrid- och solbåtar kommer snart att vara inom räckhåll för båtägare överallt.
Författat av: Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka är en författare och fotograf som frilansar för ett dussin båttidningar och webbplatser. Zuzana är en USCG 100 Ton Master och har kryssat, chartrat och varit skeppare för flottiljer i många delar av världen och fungerar som presentatör om charterdestinationer och ämnen. Hon är ordförande för New Product Awards-kommittén, som bedömer innovativa båtar och redskap vid NMMA- och NMEA-mässor, och är för närvarande tidigare ordförande för Boating Writers International. Hon bidrar till Boats.com och YachtWorld.com och bloggar också regelbundet på sin webbplats för båtrecensioner, TalkoftheDock.com.
Mer från: Zuzana Prochazka
Relaterat
Båtägare kompenserar kostnaden för ägande genom att lista sina båtar på Boatsetters användarvänliga…
