Ким Колам и Кеннет Найфельт из Baltic Yachts исследуют более устойчивое будущее индустрии суперяхт.
Надёжность и эксплуатационные расходы дизельного двигателя исторически сделали его предпочтительным источником энергии на борту яхт не только для тяги, но и для приводных систем зарядки. Они устанавливались исключительно на многочисленные серийные яхты Baltic, и даже сегодня, когда доступны другие опции, считается само собой разумеющимся, что яхта будет оснащена дизельным двигателем внутреннего сгорания.
Несмотря на значительное улучшение отношения мощности к весу дизельных двигателей и сокращение выбросов, тот факт, что они работают на ископаемом топливе, ставит их в невыгодное положение. Растущий призыв к очистке и защите окружающей среды и ускорение использования альтернативных источников энергии полностью изменят способ питания яхт. Системы зарядки, использующие более эффективные батареи, солнечную энергию, электрические двигатели, гидрогенерацию, а теперь и технологию топливных элементов, будут частью революции.
Baltic 68 Café Racer, оснащённая электродвигателем и использующая гидрогенерацию для зарядки аккумуляторной батареи, будет первой яхтой, построенной нами без обычного генератора, работающего на ископаемом топливе, хотя и с небольшим количеством паров бензина, которые потребуются для заправки микротурбины, предназначенной для зарядки бортовых аккумуляторов и работы в качестве расширителя диапазона (REX).
Микротурбины по размеру и весу меньше дизелей и имеют только одну движущуюся часть, что значительно снижает затраты на техническое обслуживание. Технология требует источника тепла для привода турбины, которая, в свою очередь, приводит в действие генератор, топливом для которого может быть водород, хотя, как описано далее в этой статье, хранение по-прежнему является проблемой. Лодка по-прежнему использует относительно большие и тяжёлые литий-ионные батареи.
И так, как нам сократить использование ископаемого топлива и найти ещё более эффективные способы хранения электроэнергии? Одно из решений может заключаться в топливном элементе, используемом в качестве генератора, в сочетании с суперконденсаторами, напечатанными на 3D-принтере, для хранения электроэнергии.
Топливные элементы обычно преобразуют водород и кислород для выработки электроэнергии, при этом единственными побочными продуктами или выбросами являются вода и тепло. На более широком морском рынке испытания продолжаются последние 20 лет, и есть более крупные моторные суда с технологией топливных элементов, но это в основном разовые проекты. Его сложнее разместить на небольших яхтах из-за того, что для этого требуется много места.
Водородный топливный элемент мощностью 114 кВт, который в настоящее время используется в электромобиле Toyota Mirai, является идеальным размером для 30-40-метровых яхт и изучается командой Baltic R&D. Только по весу это победитель: весит всего 150 кг по сравнению с 1400 кг для дизельного эквивалента мощностью 100 кВт.
Большим недостатком технологии топливных элементов для яхт является отсутствие инфраструктуры, необходимой для хранения и поставки водорода. Для его переноски в жидкой форме требуется слишком много энергии, чтобы охладить его до -253 C, а в газовой форме он должен храниться под давлением, что потенциально опасно, поскольку оно взрывоопасно.
Неизбежные утечки в системе будут проблемой, и доступ к водороду в портах также является серьёзной проблемой. Baltic изучает способы производства водорода на борту, но, конечно, вам может понадобиться дизельное топливо в качестве топлива для риформинга, поэтому поиск решения определённо находится в стадии разработки.
Суперконденсаторы тоже интересны. Использование электростатики, а не химии для хранения электричества, обеспечивает почти мгновенную зарядку и разрядку. Последнее может быть особенно полезным, когда, например, требуется большое количество электроэнергии для приведения в действие гидравлического насоса во время манёвра.
В суперконденсаторах также не используются такие материалы, как литий — литиевые батареи очень легко воспламеняются, а суперконденсаторы — нет. Материалы, из которых сделаны суперконденсаторы, также более экологичны. Кроме того, возможность 3D-печати суперконденсаторов снизит производственные затраты и допуски, что сделает их чрезвычайно компактными.
Когда суперконденсаторы развиваются до такой степени, что они легче, меньше и дешевле, чем обычные литиевые батареи сегодня, все другие проблемы становятся незначительными и могут быть преодолены с помощью технологий, доступных сегодня. Также скорость саморазряда не должна быть выше, чем у современной литиевой батареи. Идеальный суперконденсатор также является полностью неорганическим, экологически чистым и пригодным для вторичной переработки. Они также должны быть безопаснее литиевых батарей.
В Baltic мы всегда стараемся «подготовить будущее» наших яхт, поскольку технологии постоянно меняются и развиваются. Наша мечта — иметь комбинацию топливных элементов и суперконденсаторов на борту яхт, которая устранит выбросы, снизит вес, сэкономит место и будет дешевле. Это захватывающая перспектива, над которой Baltic Yachts работает.
