Skip to main content

Jeszcze niedawno, koncepcja katamaranów z napędem elektrycznym ograniczała się do szkiców z powodu braku wiarygodności ze strony producentów akumulatorów morskich. Żeglarze obawiali się utknięcia na morzu z ograniczonym zasięgiem i szybkiego wyczerpywania akumulatorów łodzi elektrycznych w obliczu dużego oporu wody. Jednakże, postęp technologiczny w dziedzinie akumulatorów łodzi elektrycznych na przestrzeni lat na zawsze zmienił przyszłość zrównoważonego żeglarstwa.

Mechanizm katamaranów z napędem elektrycznym

Wprowadzając fizykę do zagadnienia, zależność między energią a mocą określa, ile z nich jest potrzebne do przemieszczania masy katamaranu z napędem elektrycznym wbrew sile i oporowi wody. To z kolei kontroluje prędkość i odległość pokonywaną na pokładzie.

Energia zgromadzona w akumulatorach łodzi elektrycznych jest przekształcana w energię mechaniczną, która porusza śrubami, co powoduje, że wywierają one siłę przeciw wodzie, aby przesunąć katamaran z napędem elektrycznym. Sunreef Yachts obecnie stosuje akumulatory 700V w swoich modelach żaglowych i motorowych.

Rodzaje akumulatorów do łodzi elektrycznych

Nacisk na e-mobilność w branży morskiej doprowadził do rozwoju technologii magazynowania energii. Chociaż istnieje kilka wariantów, na rynku dostępne są trzy główne typy akumulatorów do łodzi elektrycznych:

  • AGM

Absorbent Glass Mat (AGM) to zdecydowanie najczęściej spotykany typ akumulatorów kwasowo-ołowiowych, uznawanych za bezpieczny wybór dla łodzi elektrycznych. Składają się z czystych ogniw, bez elektroniki do monitorowania, co tworzy solidny system pozwalający ocenić, jak długo powinny wytrzymać akumulatory w zależności od użytkowania. Zazwyczaj akumulatory AGM wymagają wymiany co sześć do dziesięciu lat.

Główną zaletą tego typu akumulatorów ołowiowych była prostota technologii oraz znacznie niższa cena zakupu. Mimo to, technologicznie zaawansowane akumulatory litowo-jonowe do łodzi elektrycznych szybko wyparły akumulatory AGM z rynku, ponieważ wymagają one dłuższego czasu ładowania, oferują krótki czas pracy nawet przy wysokich mocach wyjściowych i ważą znacznie więcej.

  • Akumulatory ołowiowo-węglowe

Podobnie jak AGM, są to kolejna forma akumulatorów ołowiowych składających się z czystych ogniw. Jednak mają lepszą wydajność przy częściowym naładowaniu, wyższą efektywność, więcej cykli ładowania i rozładowania oraz mniejszą skłonność do siarczanowania. Przy niższym napięciu ładowania dodatnie płyty akumulatorów ołowiowo-węglowych doświadczają mniejszej korozji i większej efektywności, co skutkuje wydłużonym cyklem życia.

Niemniej jednak, akumulatory ołowiowo-węglowe ostatnio wyszły z mody, ponieważ brakowało im układów elektronicznych, które najnowsze technologie akumulatorów litowych posiadają, aby zapewnić bezpieczeństwo przez lata.

  • Akumulatory litowe

Akumulatory litowe zdobyły znaczącą pozycję na rynku morskim w dzisiejszych czasach dzięki swojej wyjątkowej wydajności w porównaniu z silnikami spalinowymi. Są to najpopularniejsze akumulatory do łodzi elektrycznych, które wykorzystują jony litu jako kluczowy element. Chociaż niektórzy mogą argumentować, że te akumulatory są droższe, warto zauważyć, że są łatwiejsze do montażu, ważą trzy razy mniej przy tej samej ilości energii i są niemal niezniszczalne.

Podczas gdy akumulatory ołowiowe były częścią świata morskiego przez dłuższy czas, akumulatory litowo-jonowe uznano za bardziej korzystne, ponieważ są mniej zanieczyszczające i bardziej ekonomiczne. Oprócz lepszej pojemności, akumulatory litowe mają również sprawność na poziomie 98 procent, w porównaniu do 80 procent akumulatorów kwasowych. Również ich żywotność jest czterokrotnie dłuższa niż w przypadku konkurencyjnych akumulatorów przy identycznym użytkowaniu.

Pojemność i wydajność akumulatorów litowych stały się najważniejszym czynnikiem decydującym o przyszłości zrównoważonej technologii. Co więcej, akumulatory litowe są mniej szkodliwe dla środowiska, ponieważ alkaliczne składniki litu są znacznie mniej reaktywne w stosunku do organizmów żywych w wodzie w porównaniu z kwasem w przypadku bezpośredniego kontaktu.

Czynniki decydujące o pomyślnej implementacji

Wybór odpowiednich akumulatorów do łodzi elektrycznych jest kluczowy, ponieważ jest to istotny i kosztowny komponent wpływający na wydajność katamaranu z napędem elektrycznym. Niezwykle ważne jest, aby wybrane akumulatory były kompatybilne z silnikami elektrycznymi, umożliwiając pełne dostosowanie do potrzeb użytkownika. Dodatkowo, akumulatory muszą wytrzymać racjonalną liczbę cykli przy niemal 80-procentowym poziomie rozładowania, bez pogarszania wydajności (np. w ekstremalnych warunkach temperaturowych).

Innym ważnym kryterium sukcesu akumulatorów do łodzi elektrycznych jest ich gęstość mocy (stosunek wagi do energii). Mniejsza masa akumulatora powoduje mniejszy opór, co oznacza mniejsze zużycie energii podczas napędu. W przeciwieństwie do akumulatorów kwasowo-ołowiowych, akumulatory litowo-jonowe są stosunkowo małe, charakteryzują się dużą efektywnością energetyczną i mają niemal połowę masy. W rzeczywistym scenariuszu, katamaran z napędem elektrycznym wyposażony w dwa główne silniki o mocy 280 kilowatów każdy będzie wymagał akumulatorów o mocy co najmniej 380 kilowatów, aby nie przeciążać akumulatorów podczas użytkowania.

Obecnie akumulatory litowo-jonowe są w centrum transformacji w kierunku czystej energii; jednak ocena efektywności akumulatorów do łodzi elektrycznych w dużej mierze zależy od ich składu chemicznego. Zazwyczaj anoda akumulatorów litowo-jonowych jest wykonana z grafitu, podczas gdy katoda zawiera lit oraz minerały, które w dużej mierze regulują moc, wydajność, bezpieczeństwo, koszt, pojemność i żywotność akumulatora. W wyniku zmiany składu mineralnego katody zmieniają się także chemie akumulatorów. Istnieje sześć głównych technologii litowo-jonowych stosowanych obecnie.

1.    Akumulatory NMC

Głównym powodem, dla którego akumulatory Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (LiNiMnCoO2) zyskały popularność w ostatnich czasach, jest ich wysoka gęstość energii, tj. zawartość energii na jednostkę masy akumulatora. Dodatkowo oferują szybsze ładowanie w zimnym klimacie i umożliwiają dłuższe zasięgi.

Zazwyczaj akumulatory NMC zawierają kombinację 33 procent niklu, manganu i kobaltu na katodzie. Jednak różni producenci akumulatorów NMC mogą stosować różne proporcje tych trzech składników, co powoduje zysk mocy właściwej (tj. zdolność do dostarczania dużej energii lub mocy na żądanie), ale kosztem energii właściwej, i odwrotnie.

A six points system for lithium batteries rating the aspects of NMC batteries.

Podobnie, dodanie większej ilości niklu do mieszanki powoduje nieznaczne obniżenie napięcia, ale gwarantuje niższy koszt, dłuższą żywotność cykli oraz wyższą gęstość energii. W większości przypadków użycie kobaltu jest ograniczone ze względu na koszty i rosnące obawy dotyczące etycznego wydobycia. Jednak wysoka zawartość niklu może potencjalnie sprawić, że akumulator stanie się niestabilny, dlatego do mieszanki dodaje się kobalt i mangan, aby poprawić bezpieczeństwo termiczne i stabilność.

2.    Akumulatory NCA

Ze względu na wspólne użycie niklu jako minerału, akumulatory Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide (LiNiCoAlO2) dzielą zalety wysokiej gęstości energii i mocy właściwej z akumulatorami NMC. Jednak zamiast manganu, głównym minerałem używanym do zwiększenia stabilności jest aluminium. Badania wykazały jednak, że katody NCA są znacznie droższe i stosunkowo mniej bezpieczne niż inne technologie litowo-jonowe dostępne na rynku.

3.    Akumulatory LMO

Akumulatory Lithium Manganese Oxide (znane również jako akumulatory manganowo-szpinelowe) oferują zwiększone bezpieczeństwo, szybkie ładowanie i rozładowywanie. Z tego powodu materiały katodowe LMO są często mieszane z NMC, co zapewnia zarówno wysoką moc przy przyspieszeniu, jak i dłuższe zasięgi.

4.    Akumulatory LCO

Chociaż akumulatory Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2) mają wyższą gęstość energii, charakteryzują się ograniczoną mocą właściwą, niską stabilnością termiczną i krótką żywotnością. Z tego powodu akumulatory LCO stały się popularnym wyborem do zastosowań o niskim obciążeniu, gdzie konieczne jest dostarczanie mniejszych dawek mocy przez dłuższy czas. Jednak ten typ akumulatora nie jest stosowany w przemyśle morskim.

5.    Akumulatory LTO

W przeciwieństwie do innych omawianych chemii akumulatorów, akumulatory Lithium Titanate (Li4Ti5O12) posiadają unikalną anodę wykonaną z tlenków litu i tytanu. Jeśli chodzi o chemię katody, można zastosować podobną do tej w akumulatorach LMO lub NMC. Akumulatory LTO działają bez zarzutu w ekstremalnych warunkach pogodowych i wykazują doskonałe bezpieczeństwo; jednak mają niską pojemność i są nieco droższe, co ogranicza ich szerokie zastosowanie na rynku. Mimo to są często spotykane na promach, gdzie ich waga nie stanowi problemu.

6.    Akumulatory LFP

Główne elementy w akumulatorach Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) to lit, żelazo i fosforan, które są stosowane jako materiał katodowy. Dodatkowo, elektroda węglowa z grafitu z metalowym podkładem jest używana jako anoda. Podobnie jak inne akumulatory, akumulatory LFP działają poprzez przemieszczanie dodatnich i ujemnych elektrod w celu ładowania i rozładowywania, ale ponieważ fosforan jest materiałem nietoksycznym, akumulatory LFP są zdolne do dostarczania stałego napięcia przy wyższym cyklu ładowania.

The composition of a lithium iron phosphate battery.

Inne korzyści wynikające z zastosowania akumulatorów LFP to ich wydłużona żywotność, aspekty bezpieczeństwa, brak potrzeby aktywnej konserwacji, lepsze rozładowywanie, wyższa efektywność ładowania oraz lekkość. Chociaż te akumulatory są powszechnie stosowane w sektorze motoryzacyjnym, wysoka gęstość energii i znacznie mniejsza waga akumulatorów NMC sprawiają, że są one bardziej korzystne do zastosowania w sektorze morskim. Wyższa gęstość energii przekłada się na lepsze osiągi przy przyspieszaniu dzięki większej ilości energii magazynowanej w lżejszym opakowaniu.

Sunreef Yachts Eco wykorzystuje akumulatory morskie, które jako główny element swojej elektrochemii stosują litowo-jon. Najlepszym wyborem dla elektrycznych katamaranów Sunreef okazały się akumulatory Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC).

Co dalej?

Aby dalej poprawiać doświadczenia konsumentów, Sunreef Yachts Eco współpracuje ze swoimi producentami nad przejściem na akumulatory półprzewodnikowe, które są bardziej ekologiczne, ekonomiczne i mają trzy razy dłuższą żywotność. Faktycznie, możliwe jest osiągnięcie cyklu życia przekraczającego 10 000 cykli przy doskonałych wynikach bezpieczeństwa.

Chociaż podstawowa chemia pozostaje litowo-jonowa, akumulatory półprzewodnikowe dla katamaranów elektrycznych z pewnością zaoferują znaczący zwrot z inwestycji dla miłośników żeglarstwa. Co najważniejsze, akumulator nie wykazuje żadnych negatywnych skutków nawet w przypadkach, gdy został przebity pociskiem, podgrzany do ekstremalnych wartości lub przeładowany. Może również funkcjonować bez potrzeby chłodzenia w szerszym zakresie temperatur, tj. od 0 do 35°C.

Popyt i podaż akumulatorów do łodzi elektrycznych

Eksperyment wykazał, że katamarany z napędem elektrycznym (posiadające zarówno akumulatory morskie, jak i generatory) zużywają tylko jedną czwartą paliwa, które zużywają katamarany dieslowe. W eksperymencie stwierdzono, że połączenie dwóch trybów generowania energii nie tylko zmniejsza zużycie diesla z 800 litrów do 200 litrów na tydzień podróży, ale także pozwala na dłuższe okresy bezgłośnej, bezwibracyjnej i prawie zerowej emisji podróży.

Możliwe jest jednak całkowite wyeliminowanie potrzeby posiadania generatora na pokładzie, dzięki zastosowaniu alternatywnych metod, które równie skutecznie uzupełniają banki akumulatorów. Katamarany z napędem elektrycznym Sunreef Yachts Eco są wyposażone w zaawansowane systemy napędowe, które promują wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych.

Sunreef Yachts Eco zaprezentował możliwość generowania energii z obrotu śrub napędowych, gdy katamaran porusza się pod żaglami. Turbiny wiatrowe zamontowane na bimini katamaranów Sunreef Power wykorzystują wiatr do obracania łopat wokół wirnika, który z kolei napędza generator, tworząc energię elektryczną.

Integracja wewnętrznie zaprojektowanych paneli słonecznych okazała się również skuteczną metodą generowania energii w przypadku zarówno katamaranów z napędem, jak i żaglowych Sunreef Yachts Eco. Te ultracienkie, elastyczne panele słoneczne mogą być w pełni zintegrowane ze strukturą kompozytową katamaranu z napędem elektrycznym, przewyższając wydajność generatora diesla zarówno pod względem wagi, jak i wydajności.

Najnowszy katamaran słoneczny Sunreef Yachts Eco, 80 Sunreef Power, wyposażony jest w 200 metrów kwadratowych paneli słonecznych ważących 360 kilogramów, które dostarczają 40 kilowatów na godzinę. Ten zestaw produkuje tyle energii, co dwa generatory diesla ważące 800 kilogramów.

Obraz katamaranu Sunreef Yachts na wodzie o zmierzchu, podkreślający produkcję energii słonecznej z procentami rozłożonymi na kadłuby (51%), bimini & flybridge (31%) oraz maszt (18%).

Klasyfikacja akumulatorów do łodzi elektrycznych

Katamarany z napędem elektrycznym zaprojektowane i wyprodukowane przez Sunreef Yachts Eco są wyposażone w morskie akumulatory litowo-jonowe, które są o 30 procent lżejsze niż przeciętny system stosowany w przemyśle jachtowym. Są to zaawansowane, bezpieczne akumulatory o chemii NMC, które są dostosowane do każdego modelu jachtu.

Pierwszy katamaran z napędem elektrycznym, Sunreef 50, miał inteligentny akumulator litowo-jonowy o wadze 7 kg na kWh. Jednak postępy w tej dziedzinie sprawiły, że możliwe stało się integrację akumulatorów do łodzi elektrycznych o gęstości mniejszej niż 5,2 kg na kWh. Każda jednostka napędowa Sunreef Yachts Eco jest dostosowana do odpowiedniego stosunku produkcji energii do zużycia dla kolejnych modeli w tej serii.

Energia magazynowana w akumulatorach do łodzi elektrycznych wykonuje podobne operacje jak silnik, tj. zasila napęd elektryczny, klimatyzację i urządzenia domowe na pokładzie. W dążeniu do większego poziomu zrównoważonego rozwoju, przemysł jachtowy zachęca do ładowania tych akumulatorów za pomocą odnawialnych źródeł energii, zamiast konwencjonalnych generatorów lub zasilania z lądu. Dlatego systemy hydrogeneracji, panele słoneczne i turbiny wiatrowe są często spotykane na pokładzie katamaranów z napędem elektrycznym Sunreef Yachts Eco.

Logo Sunreef Yachts Eco na powierzchni z widocznymi śrubami i otoczone przez rozmyte elementy.

Żywotność akumulatorów do łodzi elektrycznych

Co gwarantuje spokojne, długoterminowe użytkowanie katamaranu z napędem elektrycznym, to żywotność akumulatora. Akumulatory do łodzi elektrycznych używane przez Sunreef Yachts Eco mają długą żywotność, sięgającą nawet 10 lat. W większości przypadków, mimo 10 lat eksploatacji, te akumulatory litowo-jonowe zachowują 80 procent swojej pierwotnej pojemności operacyjnej, co umożliwia ich zastosowanie w innych dziedzinach. Niemniej jednak, zgodnie z protokołem standardowym, systemy akumulatorów do łodzi elektrycznych na pokładzie katamaranów Sunreef Yachts Eco są zawsze zdublowane ze względów bezpieczeństwa.

Co ważniejsze, żywotność akumulatorów do łodzi elektrycznych zależy od warunków, w jakich są przechowywane. Chociaż temperatura ogólnie nie powinna przekraczać 35 stopni, szeroko zaleca się utrzymywanie jej na poziomie 25 stopni w celu wydłużenia żywotności akumulatora. Dodatkowo, zaleca się, aby nie przyspieszać procesu uzupełniania akumulatorów do łodzi elektrycznych za pomocą „szybkiego ładowania.”

Często Zadawane Pytania

Jak dobrać odpowiedni rozmiar akumulatora do łodzi?

Według ekspertów, zestaw akumulatorów powinien być na tyle duży, aby zapewnić wydajność silnika pracującego na pełnej mocy przez jedną godzinę. Sunreef Yachts stosuje zaawansowane, bezpieczne akumulatory chemiczne NMC, które są wykonywane na zamówienie dla każdego modelu ich elektrycznych katamaranów.

Jak długo wytrzymują akumulatory elektrycznych łodzi?

Przy przechowywaniu w korzystnych warunkach, akumulatory elektrycznych łodzi NMC mogą wytrzymać do 10 lat. Przechowywanie akumulatorów w temperaturze 25 stopni zapobiega nadmiernemu obciążeniu, co pozwala na uzyskanie od 3000 do 4000 pełnych cykli ładowania. Pomimo tego, zachowują one około 80 procent swojej pierwotnej pojemności operacyjnej.

Jakie akumulatory są najlepsze dla łodzi?

Większość producentów jachtów przeszła dziś na akumulatory litowo-jonowe zamiast dawnych opcji z akumulatorami ołowianymi ze względu na ich lekkość. Sunreef Yachts stosuje zaawansowane, bezpieczne akumulatory chemiczne NMC, które są wykonywane na zamówienie dla każdego modelu ich elektrycznych katamaranów.

Jakie jest napięcie akumulatora elektrycznej łodzi?

Napięcie, oznaczane jako V, jest jednostką używaną do mierzenia energii elektrycznej, która oblicza zapotrzebowanie na energię elektryczną potrzebną do przemieszczenia elektrycznego katamaranu z jednego punktu do drugiego. Sunreef Yachts wykorzystuje akumulatory o napięciu 700V we wszystkich swoich modelach żaglowych i motorowych.

Czy akumulatory litowe przyspieszą moją łódź?

Sunreef Yachts Eco starannie dobiera swoje akumulatory elektryczne, aby były one spójne i niezawodne. Akumulatory litowe typu NMC mają wysoką energię właściwą (tj. ilość energii magazynowanej w stosunku do wagi), co zapewnia płynność i przyjemność wszystkich przygód żeglarskich.

Close Menu

Sunreef Venture S.A.

Sunreef Yachts Shipyard

ul. Tarcice 6

80-718 Gdańsk, Poland

+48 58 769 77 77