Новый альтернатор Integrel: мастер высокого КПД

Моторы и приводы
Следующая статья

Bentley Flying Spur. Премьера в Петербурге

Предыдущая статья

Beneteau Swift Trawler 35. "Карманный крейсер"?

Возможно ли отказаться от автономного генератора и при этом обеспечить комфортный быт на небольшой лодке с маломощным мотором?

Выработка электроэнергии для бытовых нужд на якорных стоянках — вопрос, который для владельцев небольших лодок с маломощными моторами всегда стоит достаточно остро. Использование независимого генератора в этом случае возможно далеко не всегда: где-то для него попросту нет места в моторном отсеке, где-то нежелателен лишний вес (парусники), а кому-то не нужны дополнительные отверстия в корпусе, необходимые для системы охлаждения. Кроме того, мало кому нравится шум, который издает пусть и компактный, но постоянно работающий автономный генератор. Конечно, можно использовать энергию солнца и/или запасать электричество на ходу с помощью альтернатора маршевого дизеля, однако это требует времени и все равно заставляет непрерывно экономить.

Британская компания Triskel Marine предложила любопытный способ решить эту проблему. Устройство Integrel, ставшее абсолютным победителем конкурса DAME Design Award 2018, монтируется на двигатель и внешне напоминает обычный альтернатор, работающий от приводного ремня. Отличия Integrel заключаются в использовании постоянных магнитов и специальных, устойчивых к высоким (до +200 °C) температурам соединительных кабелей с «защитой от дурака», которая не позволяет перепутать их при подключении и сжечь генератор.

Главной особенностью Integrel является его высокий КПД: устройство позволяет снимать 8−9 кВт электроэнергии с двигателя мощностью 40−50 кВт без перегрузки. Дело в том, что гребной винт никогда полностью не нагружает мотор на пике его КПД, поэтому добавление нагрузки в среднем диапазоне оборотов (задействование альтернатора) позволяет использовать его близко к максимальным значениям КПД без ущерба для пропульсии. На словах это просто, однако для создания безупречно работающего продукта инженерам Triskel Marine понадобилось десять лет и 10 млн долларов.

Мозгом Integrel выступает цифровой контроллер с трехфазным выпрямителем и умной системой защиты, которая снижает нагрузку на двигатель при получении тревожных сигналов и успевает отключить систему до того, как короткое замыкание сожжет генератор и электронику на борту. Благодаря большому числу высокоточных датчиков и высокой частоте дискретизации получаемой с них информации контроллер способен осуществлять предикативный контроль температуры и выбирать наиболее подходящий режим генерации энергии (один из них оптимизирован для хода, а другой — для стоянки). Контроллер несет на борту богатый набор интерфейсов, среди которых SAE J1939, NMEA 2000 и USB, а также оборудован регистратором данных с объемом памяти на несколько месяцев.

За полчаса Integrel позволяет «набить» порядка 200 А∙ч энергии — этого запаса для большинства маленьких лодок хватает на сутки, а на его выработку у обычного генератора уйдет несколько часов и гораздо больше топлива. Разумеется, для хранения энергии требуются аккумуляторные батареи: в минимальных требованиях производителя Integrel значится блок на 10 кВт∙ч и 48 В (четыре свинцовые или литиево-ионные батареи по 12 В). Напряжение 48 В продиктовано чисто практическими соображениями, поскольку для работы с бортовой сетью напрямую (12 или 24 В) понадобились бы кабели сечением 20−30 мм. Для снижения напряжения перед подачей в бортовую сеть здесь используется небольшая буферная батарея на 12/24 В и интеллектуальные межбатарейные зарядные устройства, обеспечивающие ей постоянное наполнение.

При столь большом количестве вырабатываемой энергии очень легко повредить аккумуляторы, поэтому Triskel Marine разработала особый защитный модуль. Он крепится на блоке батарей, точно измеряет силу тока, напряжение и температуру в каждом аккумуляторе, а затем отправляет данные в контроллер, который принимает их в расчет при вычислении оптимального режима работы альтернатора. Кроме того, этот модуль дает возможность рассчитывать статус заряда каждой батареи и время работы аккумуляторов в зависимости от текущего потребления.

На стоянке, когда батареи истощились, владельцы небольших судов обычно вынуждены запускать двигатель с его маломощным альтернатором переменного тока, что совершенно не эффективно и не экологично. За счет того, что Integrel генерирует постоянный ток, он позволяет при 800 об/мин снимать с двигателя 3 кВт, на 1000 об/мин — уже 5 кВт. Отдельный генератор, работающий в стандартном диапазоне 1500−1800 об/мин, обладает гораздо меньшим КПД и тратит на выработку того же количества энергии в несколько раз больше топлива.

Кроме того, Integrel — абсолютно самодостаточная система, не требующая какого-либо участия со стороны пользователя. Ее можно однажды смонтировать, задать максимальную мощность двигателя и предельную частоту оборотов коленвала, после чего просто не допускать разряда аккумуляторов ниже критического уровня (30% для свинцовых батарей). Triskel Marine провела множество испытаний в различных условиях, в том числе намеренно провоцируя поломки, и, выпустив Integrel на рынок, уверена: что-то кардинально улучшить в нем уже вряд ли возможно, ведь даже паразитная нагрузка, которую создают используемые в системе датчики, здесь сведена к миллиамперам.

Triskel Marine не просто обошла конкурентов в своей номинации на DAME Design Award 2018, но стала абсолютным победителем этого конкурса

Конечно, у потенциальных пользователей Integrel могут возникнуть резонные вопросы, связанные с весом батарей (блок из четырех свинцовых аккумуляторов общей емкостью 10 кВт∙ч весит порядка 260 кг, а из литиево-ионных — в два с лишним раза меньше), их стоимостью (около 2000 евро за блок свинцовых батарей и 9000 евро за блок литиево-ионных) и высокой сложностью системы применительно к компактным лодкам с маломощными моторами. Запас энергии 10 кВт∙ч позволяет выдавать устройствам-потребителям 1 кВт на протяжении восьми часов, и этого более чем достаточно для большинства владельцев, которым важно использовать на борту привычную бытовую технику вроде стиральной или посудомоечной машины, микроволновой печи, фена и утюга.

Стоимость базового комплекта Integrel, в который входит альтернатор на 9 кВт, набор для его крепления на двигатель, контроллер, защитный модуль для батарейного блока, инвертор, дисплей с диагональю 5″, изоляционная трубка и предохранители, составляет порядка 9400 евро. Дополнительных вложений потребуют аккумуляторные батареи, количество и тип которых будут зависеть от нужд пользователя и наличия свободного места на борту. Ну, а тот факт, что Triskel Marine сумела создать доступную и эффективную систему, превращающую обычную лодку в «гибрид» без электропропульсии, определенно заслуживает внимания и высокой награды.

Дата:

08.10.2019

Текст

Антон Черкасов-Нисман

Фото

Triskel Marine

Следующая статья

Bentley Flying Spur. Премьера в Петербурге

Предыдущая статья

Beneteau Swift Trawler 35. "Карманный крейсер"?

Новые материалы
Похожие статьи