Skip to main content

Еще недавно идея катамаранов на электрической тяге ограничивалась эскизами из-за недостаточной надежности, демонстрируемой производителями морских аккумуляторов. Моряки опасались застрять в открытом море из-за ограниченного запаса хода и быстрого истощения аккумуляторов электрических лодок под воздействием высокого сопротивления воды. Однако технологические достижения, внесенные в основную концепцию аккумуляторов для электрических лодок со временем, навсегда изменили будущее устойчивого яхтинга.

Механизм катамаранов на электрической тяге

Включая физику в уравнение, связь между энергией и мощностью определяет, сколько того и другого требуется для перемещения веса электрического катамарана против силы сопротивления воды. Это, в свою очередь, контролирует скорость и расстояние, пройденные на борту.

Энергия, накопленная в батареях электрической лодки, преобразуется в механическую энергию для движения винтов, которые создают силу против воды, чтобы перемещать электрический катамаран. В настоящее время Sunreef Yachts использует электрические батареи на 700 В для всех своих парусных и моторных моделей.

Виды аккумуляторов для электрических лодок

Акцент на электромобильность в судостроительной отрасли привел к развитию технологий накопления энергии. Несмотря на то, что существует несколько вариантов, на рынке представлены три основных типа аккумуляторов для электрических лодок:

  • AGM

Аккумуляторы Absorbent Glass Mat (или AGM) являются наиболее распространенными типами свинцово-кислотных аккумуляторов, считающихся безопасным выбором для электрических лодок. Они состоят из чистых ячеек, без электроники для мониторинга, что создает надежную систему для оценки продолжительности работы аккумуляторов в зависимости от использования. Однако обычно AGM-аккумуляторы нуждаются в замене каждые шесть-десять лет.

Одним из главных преимуществ этого типа свинцово-кислотных аккумуляторов была простота технологии и значительно более низкая цена. Тем не менее, технологически продвинутые литий-ионные аккумуляторы для электрических лодок быстро вытеснили AGM-аккумуляторы, так как последние требуют больше времени для зарядки, обеспечивают меньшее время работы даже при высоких мощностях и значительно тяжелее.

  • Lead Carbon

Как и AGM, эти аккумуляторы представляют собой еще одну форму свинцовых аккумуляторов, состоящих из чистых ячеек. Однако они имеют лучшую производительность, чем AGM, при частичном заряде, с большей эффективностью, увеличенным количеством циклов и сниженной сульфатацией. При более низком зарядном напряжении положительные пластины свинцово-углеродных аккумуляторов подвергаются меньшей коррозии с большей эффективностью, что приводит к улучшенному сроку службы.

Тем не менее, свинцово-углеродные аккумуляторы недавно вышли из моды, так как в них отсутствовала схема, которая используется в современных литиевых аккумуляторах для обеспечения безопасности на протяжении многих лет.

  • Lithium

Литиевые аккумуляторы для лодок заняли видное место на морском рынке в наши дни благодаря их исключительной производительности наряду с двигателями внутреннего сгорания. Эти аккумуляторы являются самыми популярными перезаряжаемыми аккумуляторами для электрических лодок, в которых литий-ион используется в качестве ключевого элемента. Хотя некоторые могут утверждать, что эти аккумуляторы дороже, стоит отметить, что они легче в установке, весят в три раза меньше при том же количестве энергии и практически неразрушимы.

Несмотря на то, что свинцовые аккумуляторы дольше используются в морской индустрии, литий-ионные аккумуляторы были признаны более предпочтительными, так как они менее загрязняют окружающую среду и более экономичны. Помимо большей емкости, литиевые аккумуляторы имеют эффективность 98 процентов по сравнению с 80 процентами кислотных аккумуляторов. Также срок службы литиевых аккумуляторов в четыре раза дольше, чем у их конкурентов при идентичном использовании.

Емкость и производительность литиевых аккумуляторов стали решающим фактором для будущего устойчивых технологий. И, наконец, литиевые аккумуляторы в меньшей степени воздействуют на окружающую среду, так как щелочь (которая составляет основу лития) намного менее реактивна к живым организмам в воде по сравнению с кислотой в случае прямого контакта.

Факторы, определяющие успешную реализацию

Выбор правильных аккумуляторов для электрических лодок имеет решающее значение, так как это критический и дорогостоящий компонент, который влияет на производительность электрического катамарана. Очень важно, чтобы выбранные аккумуляторы для электрических лодок были совместимы с электрическими моторами, обеспечивая полную адаптацию к потребностям владельца лодки. Кроме того, аккумуляторы должны выдерживать разумное количество циклов при глубине разряда почти 80 процентов, не снижая производительности (то есть, состояние аккумулятора при использовании в экстремальных температурных условиях).

Еще одним важным критерием для успешного использования аккумуляторов для электрических лодок является их удельная мощность (соотношение веса и энергии). Поскольку значительно уменьшенный вес аккумулятора снижает сопротивление, соответственно, потребляется меньше энергии при движении. В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, литий-ионные аккумуляторы относительно малы, обеспечивают высокую энергоэффективность и имеют почти вдвое меньшую массу. В реальных условиях электрический катамаран с двумя главными двигателями мощностью 280 киловатт потребует аккумуляторов для электрических лодок мощностью не менее 380 киловатт, чтобы не перегружать используемые аккумуляторы.

Сегодня литий-ионные аккумуляторы находятся в центре перехода к чистой энергии; однако, определение их эффективности сильно зависит от их химического состава. Обычно анод литий-ионных аккумуляторов сделан из графита, в то время как катод содержит литий вместе с минералами, которые в значительной степени регулируют мощность, производительность, безопасность, стоимость, емкость и срок службы аккумулятора. В результате изменения минерального состава катода, химический состав аккумуляторов также различается. В настоящее время используется шесть основных литий-ионных технологий.

1.    NMC аккумуляторы

Основная причина, по которой литий-никель-марганец-кобальт-оксид (LiNiMnCoO2) аккумуляторы приобрели популярность в последнее время, заключается в их высокой удельной энергии, то есть энергии на единицу массы аккумулятора по весу. Кроме того, они обеспечивают более быструю зарядку в холодном климате и позволяют увеличить дальность хода.

Обычно NMC аккумуляторы содержат комбинацию 33 процентов никеля, марганца и кобальта в катоде. Однако у разных производителей NMC аккумуляторов могут быть различные рецептуры пропорций этих трех элементов, что приводит к увеличению удельной мощности (то есть способности выдавать высокую энергию или мощность по требованию), но снижению удельной энергии, и наоборот.

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

Аналогично, добавление большего количества никеля в смесь снижает напряжение, но обеспечивает более низкую стоимость, более долгий срок службы и более высокую удельную энергию. В большинстве случаев использование кобальта ограничено из-за стоимости и растущих проблем с этичной добычей. Однако высокое содержание никеля может потенциально сделать аккумулятор нестабильным, поэтому кобальт и марганец добавляются в смесь для улучшения термической безопасности и стабильности.

2.    NCA аккумуляторы

В результате использования никеля в качестве общего минерала, аккумуляторы на основе литий-никель-кобальт-алюминиевого оксида (NCA) обладают преимуществами высокой удельной энергии и мощности, аналогично NMC. Однако, вместо марганца основным минералом для повышения стабильности используется алюминий. Однако исследования показали, что катоды NCA гораздо дороже и относительно менее безопасны по сравнению с другими литий-ионными технологиями на рынке.

3.    LMO аккумуляторы

Аккумуляторы на основе литий-марганцевого оксида (также известные как марганцевые шпинельные аккумуляторы) предлагают улучшенную безопасность, быструю зарядку и разрядку. По этой причине катодные материалы LMO часто смешиваются с NMC, обеспечивая как высокий ток при ускорении, так и увеличенный диапазон пробега.

4.    LCO аккумуляторы

Хотя аккумуляторы на основе литий-кобальтового оксида (LCO) имеют высокую удельную энергию, они обладают ограниченной удельной мощностью, низкой термической стабильностью и коротким сроком службы. По этой причине аккумуляторы LCO стали популярным выбором для приложений с низкой нагрузкой, где требуется небольшие всплески мощности в течение длительного времени. Однако этот тип электрических аккумуляторов не используется в морской индустрии.

5.    LTO аккумуляторы

В отличие от других химических составов аккумуляторов, литий-титанатные (LTO) аккумуляторы являются единственными, которые имеют уникальную анодную поверхность, состоящую из лития и оксидов титана. Что касается химии катода, то может применяться аналогичная химия, как у LMO или NMC аккумуляторов. LTO аккумуляторы отлично работают при экстремальных температурах и демонстрируют превосходную безопасность; однако, они имеют низкую емкость и стоят дороже, что ограничивает их массовое использование на рынке. Тем не менее, их часто можно встретить на борту паромов, где их вес не является проблемой.

6.    LFP аккумуляторы

В отличие от других химических составов аккумуляторов, литий-титанатные (LTO) аккумуляторы являются единственными, которые имеют уникальную анодную поверхность, состоящую из лития и оксидов титана. Что касается химии катода, то может применяться аналогичная химия, как у LMO или NMC аккумуляторов. LTO аккумуляторы отлично работают при экстремальных температурах и демонстрируют превосходную безопасность; однако, они имеют низкую емкость и стоят дороже, что ограничивает их массовое использование на рынке. Тем не менее, их часто можно встретить на борту паромов, где их вес не является проблемой.

The composition of a lithium iron phosphate battery.

Основные элементы в аккумуляторах на основе литий-железо-фосфата (LFP), а именно литий, железо и фосфат, используются в качестве катодного материала. Вместе с ними графитовый углеродный электрод с металлической подложкой используется в качестве анода. Подобно другим аккумуляторам, эти аккумуляторы работают путем перемещения положительных и отрицательных электродов для зарядки и разрядки, но поскольку фосфат является нетоксичным материалом, LFP аккумуляторы способны обеспечивать постоянное напряжение при большем цикле зарядки.

Другие преимущества LFP аккумуляторов включают их долгий срок службы, безопасность, отсутствие необходимости в активном обслуживании, улучшенную разрядку, повышенную эффективность зарядки и легкость. Хотя эти аккумуляторы широко используются в автомобильной сфере, высокая удельная энергия и значительно меньший вес NMC аккумуляторов делают их более предпочтительными для применения в морской отрасли. Более высокая удельная энергия переводится в улучшенные характеристики ускорения благодаря большей энергии, хранящейся в более легком корпусе.

Sunreef Yachts Eco использует морские аккумуляторы, в которых в качестве основного элемента электрохимии используется литий-ион. Лучшим выбором для электрических катамаранов Sunreef стали аккумуляторы на основе литий-никель-марганец-кобальт-оксида (NMC).

Что дальше?

Чтобы продолжить улучшать опыт потребителей, Sunreef Yachts Eco работает вместе со своими производителями над переходом на твердотельные аккумуляторы, которые являются более экологичными, экономичными и имеют срок службы в три раза дольше. Фактически, можно достичь жизненного цикла более 10,000 с их выдающимся уровнем безопасности.

Хотя основная химия остается литий-ионной, твердотельные аккумуляторы для электрических катамаранов наверняка обеспечат более значительную отдачу от инвестиций для любителей яхтинга. Но самое главное, что аккумулятор не имеет негативных последствий даже в случаях прокола снарядом, нагрева до экстремальных значений или перезарядки. Он также может функционировать без необходимости в охлаждении в более широком температурном диапазоне, то есть от 0 до 35°C.

Спрос и предложение на аккумуляторы для электрических лодок

Эксперимент показал, что электрические катамараны (оснащенные как морскими аккумуляторами, так и генераторами) потребляют всего четверть топлива по сравнению с дизельными катамаранами. Согласно эксперименту, сочетание двух режимов генерации энергии не только снижает потребление дизеля с 800 литров до 200 литров за неделю путешествий, но также позволяет дольше путешествовать без шума, вибраций и практически без выбросов.

Однако, возможно полностью устранить необходимость в генераторе на борту, используя альтернативные методы, которые также хорошо пополняют запасы энергии в аккумуляторных банках. Электрические катамараны Sunreef Yachts Eco оснащены передовыми системами привода, которые способствуют генерации энергии из возобновляемых источников.

Sunreef Yachts Eco предоставил возможность генерации энергии от вращения винтов, пока катамаран движется под парусом. Также ветряные турбины, установленные на крыше бимини катамаранов Sunreef, позволяют ветру вращать лопасти, похожие на винты, вокруг ротора, который в свою очередь вращает генератор для производства электроэнергии.

Интеграция солнечных панелей, разработанных внутри компании, также оказалась жизнеспособным методом генерации энергии для катамаранов Sunreef Yachts Eco, как моторных, так и парусных. Эти ультратонкие, гибкие солнечные панели могут быть полностью интегрированы в композитную структуру электрического катамарана, превосходя производительность дизельного генератора как по весу, так и по эффективности. Последний солнечный катамаран Sunreef Yachts Eco, 80 Sunreef Power, включает в себя 200 квадратных метров солнечных панелей весом 360 килограммов, обеспечивающих 40 киловатт в час. Эта установка производит достаточно энергии, чтобы заменить два дизельных генератора весом 800 килограммов.

Изображение катамарана Sunreef Yachts на воде в сумерках, выделяющее производство солнечной энергии с процентным распределением 51% на корпуса, 31% на бимини и флайбридж, и 18% на мачту.

Классификация аккумуляторов для электрических лодок

Электрические катамараны, спроектированные и изготовленные Sunreef Yachts Eco, оснащены морскими литий-ионными аккумуляторами, которые на 30 процентов легче средних систем, используемых в яхтенной индустрии. Это передовые, безопасные аккумуляторы с химией NMC, изготовленные на заказ для каждой модели яхты.

Первый электрический катамаран, Sunreef 50, был оснащен интеллектуальным литий-ионным аккумулятором весом 7 кг на кВтч. Однако достижения в этой области сделали возможным интеграцию аккумуляторов с плотностью менее 5,2 кг на кВтч. Каждая силовая установка Sunreef Yachts Eco изготавливается на заказ, чтобы правильно учитывать соотношение производства и потребления электроэнергии для последующих моделей в этом диапазоне.

Энергия, накопленная в аккумуляторах для электрических лодок, выполняет аналогичные функции двигателя, т.е. обеспечивает электропривод, кондиционирование воздуха и работу бытовых приборов на борту. В стремлении к повышению устойчивости яхтенная индустрия поощряет зарядку этих аккумуляторов от возобновляемых источников энергии вместо традиционных генераторов или берегового питания. Таким образом, гидрогенерационные системы, солнечные панели и ветряные турбины часто устанавливаются на борту электрических катамаранов Sunreef Yachts Eco.

Логотип Sunreef Yachts Eco на поверхности с видимыми болтами и окруженный размытыми элементами.

Срок службы аккумуляторов для электрических лодок

Что гарантирует спокойное и долгосрочное владение электрическим катамараном, так это срок службы аккумулятора. Sunreef Yachts Eco использует аккумуляторы для электрических лодок с продолжительным сроком службы до 10 лет. В большинстве случаев, даже после 10 лет эксплуатации, эти литий-ионные аккумуляторы сохраняют 80 процентов своей первоначальной рабочей емкости, что позволяет использовать их в других областях. Тем не менее, в соответствии со стандартным протоколом, системы аккумуляторов для электрических лодок на борту катамаранов Sunreef Yachts Eco всегда дублируются в целях безопасности.

Более того, срок службы аккумуляторов для электрических лодок зависит от условий их хранения. Хотя температура в общем не должна превышать 35 градусов, предпочтительно ограничить ее до 25 градусов для увеличения срока службы аккумулятора. Кроме того, рекомендуется не ускорять процесс пополнения аккумуляторов для электрических лодок с помощью «сверхбыстрой зарядки».

Часто задаваемые вопросы

Как определить, какой размер аккумулятора нужен для моей лодки?

По мнению экспертов, аккумуляторный блок должен быть достаточно большим, чтобы соответствовать производительности мотора, работающего на полной мощности в течение одного часа. Sunreef Yachts использует передовые, безопасные аккумуляторы с химией NMC, изготовленные на заказ для каждой модели своих электрических катамаранов.

Как долго служат аккумуляторы для электрических лодок?

При хранении в благоприятных условиях аккумуляторы для электрических лодок NMC могут служить до 10 лет. Хранение аккумуляторов при 25 градусах предотвращает их перегрузку, что обеспечивает от 3000 до 4000 полных циклов зарядки. Несмотря на это, они сохраняют около 80 процентов своей первоначальной рабочей емкости.

Какие аккумуляторы лучше всего подходят для лодок?

Большинство производителей яхт сегодня перешли на литий-ионные аккумуляторы вместо прежних свинцовых опций из-за их легкого веса. Sunreef Yachts использует передовые, безопасные аккумуляторы с химией NMC, изготовленные на заказ для каждого из своих электрических катамаранов.

Какое напряжение у аккумулятора для электрической лодки?

Напряжение, обозначаемое как V, — это единица измерения электрической энергии, которая рассчитывает потребность в электрической энергии для перемещения электрического катамарана из одной точки в другую. Sunreef Yachts использует аккумуляторы для электрических лодок с напряжением 700V для всех своих парусных и моторных моделей.

Сделают ли литий-ионные аккумуляторы мою лодку быстрее?

Sunreef Yachts Eco тщательно подобрал свои аккумуляторы для электрических лодок, чтобы обеспечить стабильную и надежную мощность. Литий-ионные аккумуляторы типа NMC имеют высокую удельную энергию (то есть количество энергии, хранимой по весу), что гарантирует, что все приключения на воде будут плавными и приятными.

Close Menu

Sunreef Venture S.A.

Sunreef Yachts Shipyard

ul. Tarcice 6

80-718 Gdańsk, Poland

+48 58 769 77 77