kan du köra din yacht, inklusive hennes motor, helt från förnybara energikällor? Jake Kavanagh finner båtägare som gör just det
Tänk dig att kunna kryssa jordens yttersta hörn utan att någonsin behöva söka efter en cylinder med matlagningsgas eller en påfyllning av diesel. Numera är detta ganska genomförbart, eftersom din kök och kraftfulla huvudmotor kan vara helt elektrisk, och den moderna litiumjonbatteribanken kan snabbt laddas av en kombination av solpaneler, vindgeneratorer och en frihjulspropeller under segel.
Vi har alltid haft båtar som kan generera sin egen el från förnybara energikällor, och som hushållsapparaterna ombord har multiplicerat, så har kraven på off-grid energi. Men det ultimata målet att på ett tillförlitligt sätt ersätta dieselmotorn med en motsvarande elmotor har hittills visat sig vara svårfångad. Även om en yacht kräver mycket lite hästkrafter för att uppnå skrovhastighet under lugna förhållanden, behöver den fortfarande cirka 3 hk per ton när den basar in i ett tungt hav. Många seglare föredrar också att ha gott om grunt i reserven, så en modern 40ft (12m) yacht packar vanligtvis var som helst mellan 55hp och 80hp (72–104kw).
matar en relativt köttig (10kW/13HP+) elmotor under en längre tid kräver en stor bank av batterier, och höga belastningar kan snabbt tömma dem. Hittills har problemet med dedikerad elektrisk framdrivning varit ett av räckvidden, så en praktisk kompromiss har uppnåtts med en hybridinstallation. En liten till medelstor förbränningsmotor tar över framdrivningstjänsten i perioder med hög efterfrågan eller när batterierna är uttömda. Motorn snurrar också elmotorn som en generator. När batterierna är toppade är elen återigen tillgänglig för tyst körning. På grund av behovet av en extra ’range extender’, elektrisk framdrivning har vanligtvis varit ett tillägg för en cruising yacht, och inte den enda leverantören.
Rise of Technology
men allt som förändras, och en fossilbränslefri båt är nu möjlig tack vare stora framsteg på elfordonsmarknaden. Nya fälgdrivna och borstlösa motorer ger mer vridmoment för mindre energi, medan nya litiumbatterier kan lagra en högre kapacitet och, avgörande, djupcykel upprepade gånger utan skador. Att få ut det mesta av alla dessa tillgångar är den nya generationen digitala styrenheter, som hanterar ebb och flöde av energi med prediktiv intelligens. Allt detta har inneburit att varje möjlig förstärkare retas ut ur det förnybara systemet, lagras noggrant med minimalt avfall och används sedan klokt av motorn.
för att bevisa vetenskapen har en grupp franska studenter bara en gång circumnavigated världen i en yacht eftermonterad med ett helt elektriskt framdrivningssystem och utformat för att ladda främst från rörelse genom vattnet. Samtidigt har företag som Oceanvolt (Finland) och Electric Yacht (Kalifornien) inrättats för att tillhandahålla helt elektriska lösningar för båtar upp till 60ft (18m) i längd. Dussintals båtar har redan elektrifierats, och med varje framgångsrik omvandling lärs fler lektioner.
för ägarna av dessa konverterade yachter är det inte riktigt om att spara pengar. Som det EU-finansierade Hymar-projektet avslöjade finns det inte många kostnadsbesparingar med att montera ett hybridsystem, främst för att satsen förblir relativt specialiserad och fortfarande ganska dyr. Istället handlar det om glädjen av mild, tyst kryssning med nollutsläpp, minimalt löpande underhåll och en stor reserv av elektrisk energi för hushållsbelastningar. En annan bonus är omedelbar leverans av drive, som kan ta en yacht från avstängd till flankhastighet på några sekunder, användbar i kollisionssituationer. Det kan också vara användbart att snurra stöttan med bara några varv per minut utan att använda en klumpig växellåda för precisionsmanövrer.
utveckla batteriteknik
på den marina marknaden var den nederländska tillverkaren Mastervolt den första som pionjärer litiumjonbatteriet i full storlek, tillgängligt i 12V eller 24V, och nu i sin andra generation, ultra-serien. Dessa batterier påstås ha en livscykel på minst 2000 djupa urladdningar på upp till 80 procent avlopp, men med en tredjedel av vikten av en ekvivalent bly-syra design. Komplex elektronik över varje cell garanterar perfekt balansering och ingen risk för överladdning.
på andra håll har forskare gjort ett genombrott med litium-luftbatteriet, som använder syre som ett av reagenserna. Påståendet är ett batteri som så småningom kan göras för en femtedel av priset och en femtedel så lätt som litium, men kan göra att telefoner, bilar och båtar fungerar fem gånger längre.
annan forskning undersöker fysiken hos andra material, som magnesium, guld ’nanotrådar’, natriumjon och kolformuleringen, grafen. Det spanska företaget Graphenano har utvecklat ett grafenpolymerbatteri som heter Grabat, vilket det hävdar är 33 procent vikten av litiumjon och fyra gånger energitätheten. Ännu bättre, batterierna påstås ladda 33 gånger snabbare än litiumjon, och behåller över 80 procent av sin kapacitet efter tusentals cykler.
dessutom har vätebränslecellstekniken också utvecklats. Versionen ST saw arbetade i en 5kW motorbåt, ger 5 knop för en hel dag av bilismen.
framsteg inom elmotorer
genombrott fortsätter i världen av elmotorer, med en av de senaste är av Siemens. Ovanligt har denna motor konstruerats för flygindustrin och med en vikt på bara 50 kg ger en kontinuerlig 260 kw (348 hk), cirka fem gånger mer effekt än motsvarande system. Dessutom levereras detta med bara 2500 rpm, så det kan anslutas direkt till propellern utan överföring.
vissa marinmotorer kräver fortfarande sina egna kylsystem, både i kör-och regenereringsläge, men andra, såsom POD-enheter och fälg-enheter, fungerar utanför båten, så är fallkylda och, som en bonus, styrbara.
utombordsmotormarknaden har också sett ett antal innovationer, särskilt av det österrikiska företaget Torqeedo, som nu kan erbjuda borstlösa (synkrona) elmotorer på upp till 80 hk. Torqueedo lanserade inte mindre än sex nya framdrivningssystem i år, vilket svarade på den växande efterfrågan på lågspännings utombordare och pod-enheter för både fritids-och kommersiella hantverk.