Электрическая лодка

Тип плавсредства

В 2012 году PlanetSolar стал первым в мире электромобилем на солнечной энергии , совершившим кругосветное путешествие.

В 2023 году ELAQUA выведет на рынок личный электрический гидроцикл.

Солнечный пассажирский катер Solifleur, Швейцария, 1995 г.

Василиск 3

Электрическая лодка — это гидроцикл , приводимый в движение электродвигателями , которые питаются от бортовых аккумуляторных батарей , солнечных батарей или генераторов . ^[1]

В то время как значительное большинство водных судов оснащены дизельными двигателями , также популярны парусные и бензиновые двигатели , лодки, работающие на электричестве , используются уже более 120 лет. Электрические лодки были очень популярны с 1880-х годов ^[2] до 1920-х годов, когда двигатель внутреннего сгорания стал доминировать. После энергетического кризиса 1970-х годов интерес к этому тихому и потенциально возобновляемому морскому источнику энергии неуклонно растет, особенно после того, как стали доступны более эффективные солнечные батареи , что впервые сделало возможным создание моторных лодок с теоретически бесконечной дальностью плавания, таких как парусные лодки . Первая практическая солнечная лодка, вероятно, была построена в 1975 году в Англии . ^[3] Первым электрическим парусником, совершившим кругосветное путешествие (включая транзит по Панамскому каналу ) с использованием только экологически чистых технологий, является EcoSailingProject.

Одним из основных преимуществ перехода на электричество с лодок, работающих на ископаемом топливе, помимо экологических преимуществ, является низкая стоимость эксплуатации. Это можно понять, если мы оценим стоимость механической энергии из разных источников - дизельного двигателя, энергии сети, хранящейся в батареях, для двигателей, добавления солнечной энергии к энергии сети, хранящейся в батареях, для двигателей. Разница между дизельным двигателем и двумя другими зависит от стоимости топлива и стоимости сети в соответствующем регионе. но в таком месте, как Индия, это может быть в десять раз больше. ^[4]

История

Рано

Мориц фон Якоби , изобретатель первой электрической лодки.

Первая электрическая лодка была разработана немецким изобретателем Морицем фон Якоби в 1839 году в Санкт-Петербурге , Россия . Это была лодка длиной 24 фута (7,3 м), которая перевозила 14 пассажиров со скоростью 3 мили в час (4,8 км/ч). Он был успешно продемонстрирован императору Николаю I на реке Неве .

Золотой век

Подвесная моторная лодка Гюстава Труве, 1881 год.

Потребовалось более 30 лет разработки аккумуляторов и двигателей, прежде чем электрическая лодка стала практичным предложением. Этот метод движения пережил своего рода золотой век примерно с 1880 по 1920 год, когда подвесные моторы с бензиновым двигателем стали доминирующим методом. Гюстав Труве , французский инженер-электрик, запатентовал небольшой электродвигатель в 1880 году. Первоначально он предположил, что двигатель может приводить в действие набор гребных колес, приводящих в движение лодки по воде, а позже выступал за использование гребного винта .

Электродвигатель, разработанный компанией Immisch & Co. , создавшей в Лондоне первый парк электрических катеров.

Австрийский эмигрант в Великобритании Энтони Рекензаун сыграл важную роль в разработке первых практичных электрических лодок. Работая инженером в компании по хранению электроэнергии, он провел много оригинальных и новаторских работ по различным формам электрической тяги. В 1882 году он спроектировал первый крупный электрический катер, приводимый в движение аккумуляторными батареями , и назвал лодку «Электричество» . ^[5] Лодка имела стальной корпус и длину более семи метров. Аккумуляторы и электрооборудование были спрятаны из виду под зоной отдыха, что увеличило пространство, доступное для размещения пассажиров. Лодки использовались для развлекательных экскурсий вверх и вниз по Темзе и обеспечивали очень плавное, чистое и тихое путешествие. Лодка могла идти шесть часов и двигаться со средней скоростью 8 миль в час. ^[6]

Мориц Иммиш основал свою компанию в 1882 году в партнерстве с Уильямом Кеппелем, 7-м графом Альбемарлем , специализировавшуюся на применении электродвигателей на транспорте. Компания наняла Магнуса Волка в качестве менеджера по развитию отдела электрического запуска. После 12 месяцев экспериментальных работ, начавшихся в 1888 году с лодкой «Рандан» , фирма заказала строительство корпусов, которые оснастили электрическими устройствами. Первый в мире парк прокатных электрических катеров с сетью электрозарядных станций был создан вдоль реки Темзы в 1880-х годах. На карте Темзы 1893 года показаны восемь «зарядных станций для электрических катеров» между Кью ( Стрэнд-он-зе-Грин ) и Ридингом ( Кавершам ). ^[2] Компания построила свою штаб-квартиру на острове Платтс-Эйот .

С 1889 года и до начала Первой мировой войны во время лодочного сезона и регат бесшумные электрические лодки курсировали вверх и вниз по течению. ^[7]

Ранний электрический катер по Темзе , построенный Уильямом Сарджантом.

Электрические катера компании широко использовались богатыми людьми в качестве средства передвижения по реке. Величественные корабли были построены из тика или красного дерева и роскошно обставлены, с витражами, шелковыми занавесками и бархатными подушками. Компания Иммиша поручила Уильяму Сарджанту построить « Мэри Гордон» в 1898 году для городского совета Лидса для использования на озере Раундхей-Парк - лодка до сих пор сохранилась и в настоящее время восстанавливается. ^[8] Это роскошное прогулочное судно длиной 70 футов могло с комфортом перевозить до 75 пассажиров. Катера экспортировались в другие места – их использовали в Озерном крае и по всему миру.

На Всемирной выставке в Чикаго 1893 года 55 катеров, разработанных Энтони Рекензауном, перевезли более миллиона пассажиров. ^{[9] [10]} Электрические лодки имели ранний период популярности примерно между 1890 и 1920 годами, прежде чем появление двигателя внутреннего сгорания вытеснило их из большинства применений.

Большинство электрических лодок той эпохи были небольшими пассажирскими лодками, плававшими в спокойных водах в то время, когда единственной альтернативой энергии был пар .

Отклонить

С появлением подвесного мотора с бензиновым двигателем использование электроэнергии на лодках сократилось с 1920-х годов. Однако в некоторых ситуациях использование электрических лодок сохраняется с начала 20 века до наших дней. Один из них находится на озере Кенигзее , недалеко от Берхтесгадена на юго-востоке Германии . Здесь озеро считается настолько экологически чувствительным, что паровые и моторные лодки были запрещены с 1909 года. Вместо этого компания Bayerische Seenschifffahrt и ее предшественники использовали парк электрических катеров для обеспечения общественных пассажирских перевозок на озере. ^{[11] [12] [13]}

Первые подводные лодки с электроприводом были построены в 1890-х годах, например, испанская подводная лодка « Пераль», спущенная на воду в 1888 году ^. использовался для непосредственного привода гребного винта на поверхности до тех пор, пока ВМС США в 1928 году не разработали дизель-электрическую трансмиссию , в которой гребной винт всегда приводился в движение электродвигателем, причем энергия поступала от батарей в подводном положении или от дизель-генератора в надводном положении.

Использование комбинированной топливно-электрической силовой установки ( комбинированной дизель-электрической или газовой , или CODLOG) постепенно расширялось с годами до такой степени, что некоторые современные лайнеры, такие как Queen Mary 2, используют только электродвигатели для фактической двигательной установки, приводимые в движение дизельные и газотурбинные двигатели. К преимуществам относятся возможность постоянной работы топливных двигателей на оптимальной скорости и возможность установки электродвигателя в гондоле, которая может вращаться на 360° для повышения маневренности. Обратите внимание, что на самом деле это не электрическая лодка , а скорее вариант дизель-электрической или турбинно-электрической силовой установки, аналогичный дизельной или электрической силовой установке, использовавшейся на подводных лодках со времен Первой мировой войны .

Ренессанс

Электрический пассажирский катер на озере Кенигзее в Германии.

Использование только электричества для питания лодок застопорилось, за исключением их использования в качестве подвесных моторов для троллинга, пока калифорнийская компания Duffy Electric Boat Company не начала массовое производство небольших электрических судов в 1968 году. Лишь в 1982 году была создана Ассоциация электрических лодок и начала работать на солнечной энергии. начали появляться лодки. ^[15] Чтобы уменьшить трение и увеличить дальность плавания, на некоторых лодках используются подводные крылья . ^[16]

Компоненты

Основные компоненты системы привода любой лодки с электроприводом во всех случаях аналогичны и аналогичны опциям, доступным для любого электромобиля .

Зарядное устройство

Электрическая энергия для аккумуляторной батареи должна быть получена из какого-то источника, например солнца.

• Сетевое зарядное устройство позволяет заряжать лодку от береговой сети, если таковая имеется . Береговые электростанции подлежат гораздо более строгому экологическому контролю, чем обычный морской дизельный или подвесной мотор. Приобретая экологически чистую электроэнергию, можно управлять электрическими лодками, используя устойчивую или возобновляемую энергию . Для больших судов может потребоваться береговая батарея для кратковременного обеспечения большей мощностью, чем может обеспечить сеть.

Роботизированное зарядное устройство с автоматической муфтой мощностью 2,5 МВт для парома Херьолфур в Исландии.

• Солнечные панели могут быть встроены в лодку в разумных местах на палубе, крыше каюты или в качестве навесов. Некоторые солнечные панели или фотоэлектрические батареи могут быть достаточно гибкими, чтобы их можно было разместить на слегка изогнутых поверхностях, и их можно заказать необычных форм и размеров. Тем не менее, более тяжелые и жесткие монокристаллические типы более эффективны с точки зрения энерговыделения на квадратный метр. Эффективность солнечных панелей быстро снижается, когда они не направлены прямо на солнце, поэтому какой-то способ наклона батарей во время движения очень выгоден.
• Буксируемые генераторы часто встречаются на круизных яхтах на дальние расстояния и могут генерировать большую мощность во время путешествия под парусом. Если электрическая лодка также имеет паруса и будет использоваться на большой глубине (глубже примерно 15 м или 50 футов), то буксируемый генератор может помочь накопить заряд аккумулятора во время плавания (нет смысла тащить такой генератор во время плавания). при электрическом движении, поскольку дополнительное сопротивление генератора будет тратить больше электроэнергии, чем он генерирует ). В некоторых электроэнергетических системах используется приводной гребной винт свободного хода для генерации заряда через приводной двигатель во время плавания, но эта система, включая конструкцию гребного винта и любую передачу, не может быть оптимизирована для обеих функций. Его лучше заблокировать или опережать, пока более эффективная турбина буксируемого генератора собирает энергию.
• Ветровые турбины часто встречаются на круизных яхтах и ​​могут очень хорошо подойти для электрических лодок. Существуют соображения безопасности относительно вращающихся лопастей, особенно при сильном ветре. Важно, чтобы лодка была достаточно большой, чтобы турбину можно было установить так, чтобы она не мешала всем пассажирам и экипажу при любых обстоятельствах, в том числе рядом с доком, берегом или пирсом. Также важно, чтобы лодка была достаточно большой и устойчивой, чтобы верхняя корзина , создаваемая турбиной на ее шесте или мачте, не ставила под угрозу ее устойчивость при сильном ветре или шторме. Достаточно большие ветрогенераторы могли бы создать полностью электрическую лодку, работающую на ветру. Такие лодки пока не известны, хотя существует несколько лодок с механическими ветряными турбинами.
• В гибридных электрических лодках, если лодка все равно оснащена двигателем внутреннего сгорания, то ее генератор будет обеспечивать значительный заряд во время работы. Используются две схемы: двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель соединены с приводом ( параллельный гибрид ) или двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор только для зарядки аккумуляторных батарей ( последовательный гибрид ).

Во всех случаях необходим регулятор заряда . Это гарантирует, что батареи заряжаются с максимально безопасной скоростью при наличии питания, без перегрева или внутренних повреждений, а также что они не перезаряжаются при приближении к полной зарядке.

Альтернативой зарядке является замена аккумуляторов в порту. Преимущество этой технологии заключается в том, что вам не нужно ждать завершения подзарядки перед отплытием. Этот подход может позволить электрифицировать суда и паромы с плотными графиками, поскольку зарядка может производиться в порту без ограничений по времени. ^[17]

Батарейный блок

Пример современной серийной электролодки

SB Collinda, первая лодка на солнечных батареях, пересекшая Ла -Манш , в Бристольской гавани.

За последние годы в аккумуляторных технологиях произошли значительные технические достижения, и в будущем следует ожидать еще большего.

• Свинцово-кислотные аккумуляторы по-прежнему оставались наиболее жизнеспособным вариантом до появления более крупных литий-ионных аккумуляторов, которые начали массово производить для электромобилей примерно с 2012 года. «Тяговые» аккумуляторы глубокого цикла — очевидный выбор. Они тяжелые и громоздкие, но не намного больше, чем дизельный двигатель, баки и арматура, которую они могут заменить. Они должны быть надежно закреплены, низко и по центру лодки. Очень важно, чтобы они ни при каких обстоятельствах не могли передвигаться. Необходимо позаботиться о том, чтобы не было риска разлива сильной кислоты в случае опрокидывания, поскольку это может быть очень опасно. Также необходима вентиляция взрывоопасных газов водорода и кислорода. Типичные свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо доливать дистиллированной водой.
• Свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA), обычно известные как герметичные свинцово-кислотные, гелевые или AGM- аккумуляторы, сводят к минимуму риск утечки, а газы выделяются только тогда, когда батареи перезаряжены. Эти батареи требуют минимального обслуживания, поскольку их нельзя и обычно не нужно заправлять водой.
• Никель-металлогидридные , литий-ионные и другие типы батарей становятся доступными, но они все еще дороги. Это тот тип батарей, который в настоящее время распространен в перезаряжаемых ручных инструментах, таких как дрели и отвертки, но они относительно новы для этой среды. Для них требуются контроллеры заряда, отличные от тех, которые подходят для свинцово-кислотных типов.
• Литий-ионные в данном случае обычно означают литий-железо-фосфатные батареи , которые, хотя и тяжелее других литий-ионных аккумуляторов, но более безопасны для морского применения. Они дороги, но в приложениях, требующих надежности и прочности, таких как паромы, которые курсируют большую часть дня (10–12 часов в день), это лучший вариант. Он имеет гораздо более длительный срок службы – жизненный цикл от 5 до 7 лет.
• Топливные элементы или проточные батареи могут обеспечить значительные преимущества в ближайшие годы. Однако сегодня (2017 г.) они по-прежнему дороги и требуют специального оборудования и знаний.

Среди различных химических составов аккумуляторов выбор между быстрой зарядкой (LTO, NMC и т. д.) и медленной зарядкой (LFP) определяется экономическим анализом с учетом капитальных затрат (CAPEX), операционных расходов (OPEX) и совокупной стоимости владения (TCO). Замечено, что при более высокой потребности в энергии из-за высокой скорости или большого веса при прерывистой зарядке батареи с быстрой зарядкой становятся более экономичными. ^[4]

Размер аккумуляторной батареи определяет запас хода лодки на электрической энергии. Скорость, с которой движется лодка, также влияет на дальность полета: более низкая скорость может существенно повлиять на энергию, необходимую для перемещения корпуса. Другие факторы, влияющие на дальность полета, включают состояние моря, течения, ветер и любой заряд, который может быть использован во время движения, например, с помощью солнечных батарей на ярком солнце. Ветряная турбина при хорошем ветре поможет, а парусный спорт при любом ветре может помочь еще больше.

Регулятор скорости

Чтобы сделать лодку пригодной для использования и маневренной, необходим простой в использовании регулятор скорости движения вперед/стоп/назад. Он должен быть эффективным — то есть он не должен нагреваться и тратить энергию на любой скорости — и он должен быть в состоянии выдерживать полный ток, который предположительно может течь в любых условиях полной нагрузки. Один из наиболее распространенных типов регуляторов скорости использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ). ШИМ-контроллеры посылают высокочастотные импульсы мощности на двигатель(и). Поскольку требуется больше мощности, длительность импульсов увеличивается.

Электрический двигатель

Используются самые разнообразные технологии электродвигателей . Традиционные двигатели постоянного тока с возбуждением использовались и используются до сих пор. Сегодня на многих лодках используются легкие двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. Преимущество обоих типов заключается в том, что, хотя скорость можно контролировать электронно, это не является обязательным требованием. На некоторых лодках используются двигатели переменного тока или бесщеточные двигатели с постоянными магнитами. Их преимуществами являются отсутствие коммутаторов, которые могут изнашиваться или выходить из строя, а также часто более низкие токи, позволяющие использовать более тонкие кабели; Недостатками являются полная зависимость от необходимых электронных контроллеров и обычно высокое напряжение, требующее высоких стандартов изоляции.

Пример модернизации электрооборудования. Два двигателя LMC мощностью 9 кВт, питаемые от 16 6-вольтовых аккумуляторов глубокого цикла Interstate.

Приводной поезд

Традиционные лодки используют встроенный мотор, приводящий в движение гребной винт через гребной вал в комплекте с подшипниками и уплотнениями. Часто используется понижающая передача, чтобы иметь возможность использовать более крупный и эффективный гребной винт. Это может быть традиционная коробка передач, соосные планетарные передачи или передача с ремнями или цепями. Из-за неизбежных потерь, связанных с зубчатой ​​передачей, многие приводы устраняют их, используя медленные двигатели с высоким крутящим моментом. Электродвигатель может быть заключен в капсулу с гребным винтом и закреплен снаружи корпуса (парусный привод) или на подвесном креплении (подвесной мотор).

Типы

Типов электрических лодок столько же, сколько лодок с любым другим способом движения, но некоторые типы имеют важное значение по разным причинам.

RA66 Helio — 20-метровый катамаран на солнечной энергии, курсирующий по Унтерзее , части Боденского озера . Она базируется в Радольфцелле , Германия .

• Исторические и отреставрированные электрические лодки, такие как электрическая лодка Мэри Гордон, существуют и часто являются важными проектами для тех, кто в них участвует.

Пример возрождения старой идеи. В 2014 году первая в своем роде электрическая модернизация была проведена на 30-футовом седане Tollycraft 1973 года выпуска. Первоначально судно было оснащено двумя (2) двигателями Chrysler 318 V8 и двумя (2) топливными баками емкостью 80 галлонов. Преобразование произошло в Ванкувере, Канада, и судно (e-Tolly) теперь приводится в движение двумя двигателями LMC мощностью 9 кВт, а энергия подается от 16 6-вольтовых батарей глубокого цикла Interstate. Максимальная выносливость 13 ч. Максимальная скорость 10 узлов.

• Беспокойство о дальности полета — обычная проблема для тех, кто рассматривает возможность использования электрической силовой установки на лодке. В 2018 году экипаж Rigging Doctor на борту Wisdom пересек Атлантический океан на электродвигателе. ^[18]

Парусник Wisdom в путешествии по океанам с электродвигателем

• Лодки по каналам, рекам и озерам. Электрические лодки с их ограниченным запасом хода и производительностью, как правило, используются в основном на внутренних водных путях, где их полное отсутствие местного загрязнения является существенным преимуществом. Электроприводы также доступны в качестве вспомогательной силовой установки для парусных яхт, плавающих во внутренних водах.
• Электрические подвесные моторы и троллинговые моторы уже несколько лет доступны по цене от 100 до нескольких тысяч долларов США. Для них требуются внешние батареи в нижней части лодки, но в остальном они представляют собой практичные цельные изделия. Большинство доступных электрических подвесных двигателей не так эффективны, как специальные приводы, но оптимизированы для использования по назначению, например, для рыбаков во внутренних водах. Они тихие, не загрязняют воду и воздух, поэтому не отпугивают и не причиняют вреда рыбам, птицам и другим диким животным. В сочетании с современными водонепроницаемыми аккумуляторными блоками электрические подвесные двигатели также идеально подходят для яхт-тендеров и других прибрежных прогулочных судов.
• Электрические водные суда уже изобретены, но еще не полностью коммерциализированы. В этих гидроциклах используются мощные внутренние аккумуляторные системы, которые водонепроницаемы и приводят судно в движение на высоких скоростях с помощью водометного привода. Самый первый успешный проект электрического личного гидроцикла – американская компания ELAQUA Marine. ^[19]
• Крейсерские яхты обычно имеют вспомогательный двигатель, и у него есть два основных применения: первое — двигаться вперед или двигаться под парусом в море при слабом ветре или неправильном направлении. Другой — обеспечить движение в течение последних 10 минут или около того, когда судно находится в порту и его необходимо маневрировать у тесного причала в многолюдной и ограниченной гавани или гавани. Электрическая силовая установка не подходит для длительного плавания на полной мощности, хотя мощность, необходимая для медленного движения при слабом воздухе и спокойном море, невелика. Что касается второго случая, то электроприводы подходят идеально, поскольку ими можно точно управлять и обеспечить значительную мощность в течение коротких периодов времени.

MV  Ampere , аккумуляторно-электрический паром, работающий в регулярном режиме в Норвегии.

• Коммерческие паромы :

Первый аккумуляторно-электрический паром в Норвегии — MV  Ampere , ^{[20] [21] [22]} вместимостью 120 автомобилей и 12 грузовиков. По состоянию на ноябрь 2016 года ^{[обновлять]}пробег составляет 106 000 км. Его аккумулятор удерживает 1 МВтч энергии, но 9-минутного времени зарядки иногда недостаточно, и приходится устанавливать батарею большей емкости. Норвегия запланировала еще несколько проектов электрических паромов . ^[23] На основании оперативных данных компания Siemens в ходе анализа жизненного цикла приходит к выводу , что 61 из 112 маршрутов дизельных паромов в Норвегии можно заменить электрическими паромами со сроком окупаемости 5 лет. Анализ включает вспомогательные затраты, такие как зарядные устройства, сеть и т. д. ^[24]

В Финляндии Föri , исторический паром города Турку , переправляющийся через реку Аура в Або, был переоборудован на полностью электрическую силовую установку в апреле 2017 года. В 1904 году судно было представлено как паровой паром, работающий на дровах, в 1955 году переоборудовано на дизельное топливо и теперь обеспечивает непрерывное ежедневное обслуживание с 06:15 до позднего вечера для пеших и велосипедных пассажиров с питанием от аккумулятора. Зарядка происходит ночью. ^[25]

Другие проекты рассматриваются в Канаде, Швеции и Дании. ^{[26] [27] [28]}

Первый в Индии солнечный паром , судно на 75 пассажиров, которое питается от солнца и заряжается от сети с помощью литиевых батарей, начало работу в 2017 году. ^[29] Судя по прогнозам потребления, срок окупаемости составляет 3 года. ^{[30] [31] [32]}

Некоторые паромы могут заряжать свои бортовые аккумуляторы во время стоянки с помощью пантографа . ^[33]

С другой стороны, паромы могут включать в себя, иногда бесплатные, точки зарядки для перевозимых пассажирами электровелосипедов , электромотоциклов и электромобилей . ^{[34] [35]}

• Дизель-электрический гибрид : существует третье потенциальное применение вспомогательного дизельного двигателя - это зарядка аккумуляторов, когда они внезапно начинают разряжаться далеко от берега посреди ночи или на якоре после нескольких дней жизни на борту. В этом случае, когда ожидается такое использование, например, на более крупной крейсерской яхте, тогда можно с самого начала разработать комбинированное дизель-электрическое решение. Дизельный двигатель установлен с основной целью зарядки аккумуляторных батарей, а электродвигатель - с целью приведения в движение. При движении на большие расстояния наблюдается некоторое снижение эффективности, поскольку мощность дизеля преобразуется сначала в электричество, а затем в движение, но существует балансирующая экономия каждый раз, когда ветровые, парусные и солнечные батареи используются для маневрирования и для короткие поездки без запуска дизеля. Существует возможность запуска дизеля как чистого генератора, когда это необходимо. Основные потери заключаются в весе и стоимости установки, но на более крупных круизных судах, которые могут часами стоять на якоре и работать с большими дизелями каждый день, это не такая уж большая проблема по сравнению с экономией, которую можно получить в другое время. Примером может служить рыболовное судно Selfa El-Max 1099, ^[36] с аккумулятором емкостью 135 кВтч и дизель-генератором мощностью 80 кВт. ^[37] Судно снабжения , работающее на СПГ , начало работу в 2016 году с аккумуляторной батареей мощностью 653 кВтч/1600 кВт, выполняющей роль вращающегося резерва во время динамического позиционирования , экономя 15-30% топлива. ^[38]
• Солнечная энергия: Лодка, приводимая в движение прямой солнечной энергией, является морским солнечным транспортным средством . Имеющийся солнечный свет почти всегда преобразуется в электричество с помощью солнечных батарей, временно сохраняется в аккумуляторных батареях и используется для приведения в движение пропеллера посредством электродвигателя. Уровни мощности обычно составляют от нескольких сотен ватт до нескольких киловатт. Лодки, работающие на солнечной энергии, стали известны примерно в 1985 году, а в 1995 году появились первые коммерческие пассажирские лодки, работающие на солнечной энергии. ^[39] Лодки на солнечных батареях успешно используются в море. Первое пересечение Атлантического океана было совершено зимой 2006/2007 года солнечным катамараном Sun21. ^{[40] [41]} (см. также Список лодок на солнечных батареях )

Проводные электрические лодки

Электрический паром Штеффи на Штраусзее, в 30 км к востоку от Берлина.

Троллейбусы — это особая категория электролодок, представляющая собой суда, получающие электроэнергию по проводам. Это могут быть воздушные провода, когда один или два провода закреплены над водой, и лодка может вступать с ними в контакт для получения электрического тока, или для соединения лодки с берегом может использоваться водонепроницаемый трос. В случае одиночного воздушного провода электрическая цепь должна замыкаться самой водой, что приводит к увеличению сопротивления и коррозии электродов. В случае двух проводов электрический ток не должен проходить через воду, но сдвоенные провода, которые вызывают короткое замыкание при каждом контакте друг с другом, усложняют конструкцию.

Естественно, лодка должна оставаться близко к тросу или точке привязи, и поэтому ее маневренность ограничена. Для паромов и на узких каналах это не проблема. Примером может служить паром Штраусзее в Штраусберге, Германия. Он пересекает озеро по траектории длиной 370 м и питается напряжением 170 В от одного воздушного провода. Паром Кастеллет пересекает судоходный канал шириной 200 метров (660 футов) в Швеции, используя погружной привязной питающий кабель, который опускается на морское дно, когда паром пришвартовывается к терминалу, противоположному точке привязки.

В туннеле Моваж  [фр] на канале Марна-Рейн биполярная воздушная линия подает напряжение 600 В постоянного тока на электрический буксир, который тянет себя и несколько судов через туннель длиной 4877 м по подводной цепи. Это предотвращает скопление выхлопных газов дизельного двигателя в туннеле. Другим примером был экспериментальный электрический буксир Тельтов  [ де ] на Кляйнмахновер-Зе, в 17 км к юго-западу от Берлина. Он использовался с 1903 по 1910 год и имел опоры для сбора тока, аналогичные тем, которые используются на троллейбусах .

Загрязнение и воплощенная энергия

Все составные части любой лодки должны быть изготовлены и в конечном итоге подлежат утилизации. Некоторое загрязнение окружающей среды и использование других источников энергии неизбежны на этих этапах жизни лодки, и электрические лодки не являются исключением. Выгоды для глобальной окружающей среды, достигаемые за счет использования электродвижения, проявляются в течение срока службы лодки, который может составлять многие годы. Эти преимущества также наиболее непосредственно ощущаются в деликатных и красивых условиях, в которых используется такая лодка.

Исследование жизненного цикла, проведенное в Норвегии в 2016 году , показывает, что электрические паромы и гибридные морские суда снабжения компенсируют экологические последствия производства литий-ионных батарей менее чем за 2 месяца. ^[42]

Исторические дебаты

Британский журнал Classic Boat опубликовал статью за и против под названием « Электрические дебаты» в мае 2010 года ^[43] , когда свинцово-кислотные аккумуляторы доминировали на рынке аккумуляторов, а ископаемое топливо доминировало в электроэнергетической системе Великобритании . Джейми Кэмпбелл выступал против использования электрических лодок по четырем основным пунктам, которые были отвергнуты Кевином Десмондом и Яном Раттером из Ассоциации электрических лодок. Джейми Кэмпбелл утверждал, что электрическая силовая установка не может быть оправдана на плаву больше, чем подвесной мотор «Чайка », предлагая деревянные парусные лодки и гребные лодки как «безусловно наиболее экологически чувствительные и возобновляемые варианты для прогулочного катания на лодках».

Производство электроэнергии

Кэмпбелл утверждает, что отсутствие загрязнения от электрической лодки «попахивает амбиизмом », поскольку « все выбросы происходят на чужом заднем дворе » и что создание точек подзарядки может потребовать раскопок миль среды обитания. Десмонд отвечает, что, хотя нет никаких сомнений в том, что перезаряжаемые батареи получают энергию от электростанций (если они не заряжаются на борту за счет солнечной и ветровой генерации), более шумные лодки с двигателями внутреннего сгорания получают топливо еще дальше, и что после установки Силовой кабель менее вреден для окружающей среды, чем автозаправочная станция. Раттер отмечает, что электрические лодки, как правило, заряжаются за ночь, используя « базовую нагрузку ».

Эффективность

Несмотря на то, что в цикле зарядки/разрядки и при преобразовании электроэнергии в движущую силу есть потери, Раттер отмечает, что большинству электрических лодок требуется всего около 1,5 кВт или 2 л.с., чтобы двигаться со скоростью 5 миль в час (8 км/ч), что является обычным максимумом. скорость реки и что бензиновый или дизельный двигатель мощностью 30 л.с. (22 кВт) мощностью всего 2 л.с. (1,5 кВт) значительно более неэффективен. В то время как Кэмпбелл говорит о тяжелых батареях, требующих «несущего корпуса» и «капризных, даже непригодных для плавания судов», Десмонд отмечает, что электролодочники, как правило, предпочитают эффективные, малопромывные корпуса, которые более удобны для речных берегов.

Загрязнение

Кэмпбелл обсуждает загрязнение, которое «традиционные» батареи выбрасывают в воду, когда лодка тонет, но Десмонд говорит, что электрические лодки не более склонны к затоплению, чем другие типы, и называет утечку топлива, моторного масла и присадок охлаждающей жидкости неизбежной, когда внутренняя — тонут лодки с двигателями внутреннего сгорания. Раттер указывает на «очень неприятный коктейль загрязняющих веществ», который выделяется из мокрых выхлопов дизельных двигателей при нормальном использовании.

Производство аккумуляторов

Кэмпбелл упоминает «всевозможные вредные химические вещества… используемые в производстве аккумуляторов», но Раттер описывает их как «свинец и серную кислоту с несколькими дополнительными следами металлов в скромной пластиковой коробке» с потенциальным сроком службы 10–12 лет. Десмонд говорит, что в США уровень переработки свинцово-кислотных аккумуляторов составляет 98%, а аккумуляторная и свинцовая промышленность соблюдают одни из самых строгих стандартов контроля загрязнения в мире.

В статье упоминаются скидки 25% и 30%, предлагаемые владельцам электролодочников Агентством по охране окружающей среды Великобритании и Управлением Броудса, а также то , что транспортные средства с батарейным питанием имеют в 3/5 углеродный след своих бензиновых эквивалентов. Утверждается, что типичная подзарядка после дневного круиза стоит 1,50 фунта стерлингов без использования солнечной или ветровой энергии. ^[43]

Солнечные корабли

PlanetSolar , крупнейшая в мире лодка на солнечной энергии и первая в истории солнечная электрическая лодка, совершившая кругосветное плавание (2012 г.)

Первые пассажирские солнечные суда начали появляться в Швейцарии в 1995 году: Solifleur ( на фото выше), который также был первым солнечным судном, которое подавало в электросеть больше энергии, чем потребляло, в среднем за год, через подключение к сети при стоянке. . ^[44]

В 2010 году была представлена ​​яхта -катамаран Tûranor PlanetSolar длиной 35 метров и шириной 26 метров, оснащенная солнечными батареями площадью 537 квадратных метров. 4 мая 2012 года он совершил кругосветное плавание вокруг Земли в Монако на расстояние 60 023 километров (37 297 миль) за 585 дней и посетил 28 различных стран, не используя никакого ископаемого топлива. На данный момент это самая большая лодка, работающая на солнечной энергии, когда-либо построенная. ^[45]

Первый в Индии паром на солнечных батареях – Aditya – судно на 75 пассажиров, полностью работающее на солнечной энергии, находится в стадии строительства. Ожидается, что он будет завершен к середине 2016 года. ^[30]

Крупнейшая японская судоходная компания Nippon Yusen и Nippon Oil Corporation заявили, что солнечные панели, способные генерировать 40 киловатт электроэнергии, будут размещены на крыше 60-тонного автомобиля-перевозчика , который будет использоваться Toyota Motor Corporation . ^{[46] [47] [48]}

Яхтенная компания Монако Wally анонсировала «гигаяхту», предназначенную для миллиардеров, разрывающихся между покупкой особняка и суперяхты. ^[49] Why 58 x 38 спроектирован так, чтобы иметь запас хода в автономном режиме 12 000 миль на скорости 12 узлов с помощью солнечных панелей площадью 900 м ² , которые генерируют 150 кВт для поддержки дизель-электрических двигателей и дополнительных Skysails . ^[50]

Список аккумуляторно-электрических кораблей

• Галерея кораблей-батарей
• 
  МВ  Ампер
• 
  МФ  Тихо Браге
• 
  Электронный паром  Эллен

Солнечно-электрический катамаран, способный перевозить не менее 50 пассажиров. ^[78]

Смотрите также

• Каталина 30
• Круиз
• Система распределения постоянного тока (судовая двигательная установка)
• проект е5
• Электрический самолет
• Электрическая батарея
• Электрический подвесной мотор
• Электромобиль
• Фризский солнечный вызов
• Корабль с водородным двигателем
• Интегрированная электрическая силовая установка
  • Дизель-электрическая трансмиссия
  • Турбинно-электрическая трансмиссия
• Регистр Ллойда
• Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом
• Оушенвольт
• Возобновляемая энергия
• Солнечный всплеск
• Тележка лодка

Рекомендации

1. Сандит Тандашерри (10 июля 2021 г.). Солнечные электрические лодки: планируйте, стройте и извлекайте выгоду . Новости новых технологий.
2. Карта Темзы от истока до Лондонского моста, составленная Гребом и Рыболовом (1991. Old House Books, изд. Девона). Джеймс Рейнольдс и сын, Лондон. 1893.
3. Электрический обзор . 201 (7). 12 августа 1977 года. {{cite journal}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
4. Сандит Тандашерри (2023): Технологический выбор среднескоростного электрического парома. Исследовательские ворота 20 августа 2023 г.
5. Иллюстрировано гравюрами на дереве в журнале Electrical Review , Vol.XI, № 255, 14 октября 1882 г., стр. 296 и 297.
6. «Батареи». Фонд Мэри Гордон. Архивировано из оригинала 6 июня 2014 года.
7. «Электрические лодки на Темзе 1889-1914» Эдварда Хоторна, 1995 Alan Sutton Publishing Ltd; ISBN 0-7509-1015-1  : множество ссылок на новаторскую работу Морица Иммиша с электрическими лодками на страницах 14–29; страницы 30-40; страницы 149–150, 166–169 и некоторые другие страницы. 
8. "Электрическое речное судно Мэри Гордон" . Архивировано из оригинала 7 июня 2010 года . Проверено 31 мая 2010 г.
9. «История лодок на солнечных батареях» . Архивировано из оригинала 8 июня 2010 года . Проверено 31 мая 2010 г.
10. «История наших классических моторных яхт». Элко. Архивировано из оригинала 10 июля 2011 года . Проверено 21 февраля 2011 г.
11. "Bayerische Seenschifffahrt GmbH" [Bavarian Lakes Maritime Ltd.] (на немецком языке). Министерство внутренних дел Баварии. Архивировано из оригинала 29 сентября 2011 года . Проверено 11 июля 2011 г.
12. "Geschichtliche Hintergründe" [Историческая справка] (на немецком языке). Баварский Зееншифффарт. Архивировано из оригинала 10 декабря 2011 года . Проверено 11 июля 2011 г.
13. «Электрическая мобильность: электрические лодки на баварском озере Кенигзее - Мобильность и двигатели - Картины будущего - Инновации - Дом - Глобальный веб-сайт Siemens» . 21 октября 2014 года. Архивировано из оригинала 21 октября 2014 года . Проверено 11 марта 2023 г.
14. "Корпорация General Dynamics", Британская энциклопедия (15-е изд.), 1993 г.
15. Кевин Десмонд (2017). Электрические лодки и корабли: история . Книги Макфарланда.
16. Толл, Мика (18 октября 2021 г.). «Я протестировал летающую электрическую лодку, и она оказалась даже круче, чем кажется». Электрек . Архивировано из оригинала 19 октября 2021 года.
17. Туоминен, П., Суппонен, С. (2023): Sähköinen autolautta Helsingistä Tallinaan onnistuisi konttisähköllä. Текниикка и Талус 1.8.2023.
18. «Муж и жена отправляются в плавание по Атлантике во время годового путешествия» . Балтимор Сан . 24 августа 2017 г. Проверено 11 марта 2023 г.
19. «Дом». Элаква Марин . Проверено 25 февраля 2024 г.
20. Стенсволд, Торе. «Dennefergen er revolusjonerende. Men passasjerene merker det knapt. Архивировано 4 июля 2015 года в Wayback Machine » , Teknisk Ukeblad , 20 марта 2015 года.
21. Стенсволд, Торе. «Nå lader batterifergen mer enn hun trenger. Архивировано 16 июля 2015 г. в Wayback Machine » Teknisk Ukeblad , 13 мая 2015 г.
22. Курс на безуглеродную доставку, архив 2014 г. Видео на YouTube
23. "Батарея больше не нужна. Это не ясно" . Технический Укеблад . 18 ноября 2016 года. Архивировано из оригинала 18 ноября 2016 года . Проверено 19 ноября 2016 г.
24. Стенсволд, Торе. «Lønnsomt å bytte ut 70 prosent av Fergene med batterie-eller Hybridferger. Архивировано 5 января 2016 г. в Wayback Machine » , Teknisk Ukeblad , 14 августа 2015 г. На английском языке.
25. «Исторический паром Турку переоборудован на полностью электрический режим» . Морской журнал . Нью-Йорк: Simmons-Boardman Publishing Inc., 28 апреля 2017 г. ISSN  2166-210X.
26. Электрический паром вызывает дискуссию по поводу питания кораблей в Британской Колумбии. Архивировано 16 июля 2015 г. в Wayback Machine Vancouver Sun.
27. Швеция запускает первый в мире электрический пассажирский паром с быстрой зарядкой. Архивировано 5 сентября 2015 г. в Wayback Machine GizMag.
28. «Электрический привод от Visedo для оснащения крупнейшего в мире электрического парома» . 15 июня 2015 года. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 18 августа 2015 г.
29. «Правительство Кералы вводит в эксплуатацию первую в Индии лодку на солнечной энергии, прокладывает путь к более экологичному будущему» . Лучшая Индия . 11 мая 2016 года . Проверено 24 мая 2016 г.
30. «Первый в Индии 75-местный солнечный паром готовится к испытанию воды» . ОфисЧай . 16 января 2016 года. Архивировано из оригинала 30 января 2016 года . Проверено 4 февраля 2016 г.
31. "Первый в Индии солнечный паром для Алаппужи" . Индус . 3 марта 2016 г. ISSN  0971-751X . Проверено 24 мая 2016 г.
32. «Правительство Кералы вводит в эксплуатацию первую в Индии лодку на солнечной энергии, прокладывает путь к более экологичному будущему» . Лучшая Индия . 11 мая 2016 г. Архивировано из оригинала 26 мая 2016 г. . Проверено 24 мая 2016 г.
33. "Паромное зарядное устройство". Архивировано из оригинала 10 марта 2019 года . Проверено 21 ноября 2018 г.
34. «Зарядка электромобилей на маршрутах ирландских паромов» . Архивировано из оригинала 20 ноября 2015 года . Проверено 24 августа 2018 г.
35. «Могу ли я зарядить свой электромобиль на борту?». Архивировано из оригинала 24 августа 2018 года . Проверено 24 августа 2018 г.
36. Валле, Мариус. Или Nova Luxe, переоборудованный на Aquila 44. https://www.novaluxeyachts.com/electric-projects?lightbox=dataItem-jww6lc4j «Dette er Norges første fiskebåt med elmotor. Архивировано 16 августа 2015 г. в Wayback Machine » Teknisk Ukeblad. , 31 июля 2015 г.
37. "Batterifiskebåten Каролина: Ettår utendriftsavbrudd" . Технический Укеблад . 22 августа 2016 года. Архивировано из оригинала 23 августа 2016 года . Проверено 22 августа 2016 г.
38. «Первая информация: ее сброшенный аккумуляторный двигатель и критическая ситуация» . Технический Укеблад . 11 октября 2016 года. Архивировано из оригинала 11 октября 2016 года . Проверено 11 октября 2016 г. Аккумуляторная батарея для Viking Energy устанавливается в двигатель с резервом (вращающийся резерв)
39. "Solarschiffe für die Expo?". Umwelteinsatz.ch. Архивировано из оригинала 9 октября 2007 года . Проверено 20 июня 2009 г.
40. «Первое в мире пересечение Атлантики на солнечной лодке». трансатлантический21. Архивировано из оригинала 24 мая 2009 года . Проверено 20 июня 2009 г.
41. «Новости EERE: Новости сети EERE – 6 декабря 2006 г.» . Apps1.eere.energy.gov. 6 декабря 2006 года . Проверено 20 июня 2009 г.
42. "Батарея для зарядки: Miljøbelastningen - это спарта в течение 1,4 месяцев" . Технический Укеблад . 10 января 2017 года. Архивировано из оригинала 11 января 2017 года . Проверено 10 января 2017 г.
43. Кэмпбелл, Джейми; Кевин Десмонд; Ян Раттер (май 2010 г.). «Электрические дебаты». Классическая лодка . Кройдон, Англия (263): 48–49. ISSN  0950-3315. Архивировано из оригинала 6 марта 2010 года . Проверено 13 апреля 2010 г.
44. «Солнечные корабли нового тысячелетия». ТО Инжиниринг. 15 марта 2001 года . Проверено 24 декабря 2022 г.
45. Рафаэль Домьян , швейцарский экоисследователь, был основателем и руководителем экспедиции проекта PlanetSolar . «Яхта MS Tûranor PlanetSolar успешно завершает свое первое кругосветное путешествие». Charterworld.com. 4 мая 2012 года. Архивировано из оригинала 7 мая 2012 года . Проверено 9 мая 2012 г.
46. «Новости альтернативной энергетики и топлива: ENN - знай свою окружающую среду» . ЭНН. 26 августа 2008 г. Архивировано из оригинала 1 февраля 2009 г. Проверено 20 июня 2009 г.
47. «Япония спустила на воду первый грузовой корабль на солнечных батареях» . Solardaily.com. Архивировано из оригинала 9 февраля 2009 года . Проверено 20 июня 2009 г.
48. «Солнечный корабль плывет по зеленому океану - National» . Сидней Морнинг Геральд . 15 марта 2005 г. Архивировано из оригинала 4 июня 2009 г. Проверено 20 июня 2009 г.
49. "Первая в мире гигаяхта" . Моторная лодка ежемесячно. 11 июня 2010 года. Архивировано из оригинала 14 июня 2010 года . Проверено 11 июня 2010 г.
50. «Почему». Уолли Яхтс. Архивировано из оригинала 2 апреля 2010 года . Проверено 11 июня 2010 г.
51. Мэдслиен, Йорн (4 апреля 2017 г.). «Тоска по чистому воздуху в норвежских фьордах». Новости BBC . Архивировано из оригинала 13 августа 2018 года . Проверено 6 декабря 2017 г.
52. Пратт, Джо (15 декабря 2016 г.), Аккумуляторные электрические и гибридные суда в Норвегии и Дании: паромы Ampere, Vision и HH (PDF) , Sandia National Laboratories, заархивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 г. , получено 5 декабря. 2017 год
53. «Наши лодки». Фьорды АС . Проверено 4 июня 2023 г.
54. «Важные малые корабли 2017». РИНА .
55. Кейн, Марк. «Крупнейшие электрические паромы в мире: батарея емкостью 4,16 МВтч, зарядка 10 МВт». Insideevs.com . Архивировано из оригинала 17 декабря 2017 года . Проверено 16 декабря 2017 г.
56. Слинн, Тони (22 марта 2017 г.). «Крупнейшие в мире электрические паромы без выбросов». Электронный журнал NauticExpo . Архивировано из оригинала 10 августа 2018 года . Проверено 16 декабря 2017 г.
57. Торнбьерг, Йеспер (25 августа 2017 г.). «Я придерживаюсь одной минуты». Dansk Energi (на датском языке) . Проверено 16 декабря 2017 г.
58. Найт, Стиви, «Электра»: Коммерческие аккумуляторные паромы становятся реальностью, заархивировано из оригинала 6 декабря 2017 г. , получено 5 декабря 2017 г.
59. «ВИДЕО: Подключение первого электрического парома в Финляндии» . www.marinelog.com . Морской журнал. 20 ноября 2017 года. Архивировано из оригинала 6 декабря 2017 года . Проверено 5 декабря 2017 г.
60. 于小明. «Полностью электрический грузовой корабль спущен на воду в Гуанчжоу – Бизнес». chinadaily.com.cn . Китайская газета . Архивировано из оригинала 10 декабря 2017 года . Проверено 6 декабря 2017 г.
61. «Часто задаваемые вопросы; аккумулятор» . Архивировано из оригинала 19 апреля 2019 года . Проверено 30 августа 2019 г.
62. Мюррей, Адриенн (14 января 2020 г.). «Подключи и плыви: познакомьтесь с пионерами электрических паромов». Новости BBC . Проверено 14 января 2020 г. .
63. Батлер, Джефф (10 декабря 2019 г.). «Китайский электрический паром является первым в стране». Плагинботы .
64. "Полностью электрический пассажирский корабль - Chinadaily.com.cn" . global.chinadaily.com.cn . 6 декабря 2019 г.
65. «Первый полностью электрический паром в США достиг важной вехи» . Рабочая лодка . 6 августа 2020 г.
66. «Первый в мире полностью электрический буксир сейчас работает в Стамбуле» . Плагинботы . 9 сентября 2020 г.
67. «Крупнейший в мире электрический паром сейчас работает в Норвегии» . ВнутриEVs . 2 марта 2021 г.
68. Хеде, Марк Майкл (1 октября 2021 г.). «Новый срок до 80 миллионов будет потерян на земле». ЮдскеВесткистен . Архивировано из оригинала 1 октября 2021 года.
69. «Видео: Порты Окленда приветствуют первый в мире электронный буксир» . Электромобили и не только . 8 июня 2022 г.
70. "Буксир 2513 Electric с реверсивным кормовым приводом" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 года.
71. «Оператор электрического парома Новой Зеландии выдвигает заказ на второе судно» . 7 апреля 2023 г.
72. "Паром с востока на запад, 19 м" . 7 апреля 2023 г.
73. "Первый электрический паром в Южном полушарии спущен на воду в Веллингтоне" . 7 апреля 2023 г.
74. «Дебют крупнейшего электрического круизного лайнера - People's Daily Online» .
75. Кукла, Самокат (31 марта 2022 г.). «Крупнейший в мире электрический круизный лайнер совершает первый рейс в Китай с аккумулятором емкостью 7500 кВтч». Электрек . Архивировано из оригинала 2 апреля 2022 года.
76. «Дебют крупнейшего электрического круизного лайнера - People's Daily Online» .
77. «Спущен на воду« самый быстрый »солнечно-электрический катер в Индии Barracuda» . Индус . 14 декабря 2023 г. Проверено 19 декабря 2023 г.
78. "ЭКОМАРИН БД". ЭКОМАРИН BD . Проверено 11 марта 2023 г.

Внешние ссылки

• Проектирование электрической лодки
• Электрический пассажирский катер, спроектированный для города Бордо (Франция).
• Ассоциация электрических лодок (некоммерческая организация Великобритании)
• Ассоциация электрических лодок (Австралийская некоммерческая организация)
• Ассоциация электрических лодок (некоммерческая организация США)
• Организация Electric Seas (некоммерческая организация США)
• Путь к нулевой коалиции
• Проект изготовления 10-местной солнечной лодки. Архивировано 9 июля 2017 года в Wayback Machine.