METS 2018: электродвижение в будущее

Выставки и регаты
Следующая статья

Создать уют с помощью... мышки

Предыдущая статья

Prestige 590: чарующие черты

Крупнейшая выставка оборудования и материалов для производства прогулочных судов METS Trade — это не только место для поиска поставщиков, но и главная сцена, на которой обсуждают проблемы и перспективы яхтенной индустрии.

В индустрии в целом и на METS в частности уже некоторое время идут дебаты о том, насколько востребовано и экологично электродвижение и должны ли гибридные суда стать промежуточным шагом к полной их электрификации. Очевидно, что разом отказаться от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) не удастся: делая шаги к их постепенному замещению, производители стараются понять, насколько безопасным для окружающей среды будет результат, и учатся правильно выбирать материалы и технологии для своих будущих продуктов.

Сегодня ученые предлагают самые разные варианты альтернативного экологичного топлива, однако готовых решений использования их в масштабах индустрии пока не существует. Поэтому электричество по-прежнему остается основной темой, и для ее обсуждения организаторы выставки впервые отвели отдельное пространство под названием E-Lab.

Япец Якопин, генеральный директор JJ Design:

Первой верфью, запустившей гибридные яхты в серийное производство, стала Mochi Craft (Ferretti Group): в 2006 году она представила 23-метровую Mochi Long Range. Инженерам Ferretti пришлось преодолеть ряд трудностей, но в целом проект оказался успешным, и было построено пять корпусов. Потом появился гибридный катамаран Lagoon 420 (54 корпуса), Greenline 33 (550 корпусов), и сейчас этот список существенно расширился.

За прошедшие 12 лет наши взгляды и подходы изменились: индустрия пришла к пониманию того, что ДВС останутся на судах, для которых важен большой запас хода. Возможно, они будут работать на биотопливе и станут более экологичными, но без ДВС на них не обойтись.

Еще не так давно гибриды считались оптимальными для обеспечения «зеленого» будущего, но за это время технологии настолько продвинулись вперед, что электрические лодки и автомобили стали более чем приемлемым решением, которое останется в индустрии. Например, в 2017 году 2% новых машин в Европе были полностью электрическими (рост 38% по сравнению с 2016 годом), тогда как в Китае это значение составило 3,3%, что на 71% больше, чем в 2016 году.

Виды гибридных энергетических установок

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ГИБРИД

Простейшая конфигурация, где электромотор только вращает привод, получая энергию от батарей или генератора на базе ДВС. Последовательные гибриды наиболее полезны при движении с частыми остановками, когда компьютер принимает решение идти на электротяге до перехода в режим, где более эффективен ДВС. В последовательных гибридах обычно используются небольшие моторы и более мощные батареи, чем в параллельных.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ГИБРИД

В этом случае ДВС и электромотор совместно вырабатывают энергию для приводов. Здесь используют меньшие батареи, и при низкой потребности в энергии ДВС работает в качестве генератора для их зарядки. Поскольку двигатель напрямую соединен с приводом, нет необходимости постоянно переводить механическую энергию в электричество и обратно, что повышает эффективность параллельных гибридов при постоянном движении на высокой скорости.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ГИБРИД

Сочетает преимущества обеих схем и позволяет ДВС более часто работать в оптимальном режиме. На низких скоростях задействован последовательный режим (электротяга), а на высоких подключается двигатель, и потери энергии сводятся к минимуму. Это более дорогая система по сравнению с параллельным гибридом, поскольку требуются емкая батарея, генератор и дополнительная вычислительная мощность, что компенсируется повышенной экономией топлива.

Кристоф Балин, генеральный директор Torqeedo:

До недавних пор основные постулаты в популяризации электродвижения всегда связывали электричество с экологичностью, и продавали продукты для «зеленого» яхтинга, считая, что каждая последующая технология должна быть еще более «чистой». Однако повышения экологичности как такового недостаточно. Если вы предлагаете экологичное, но медленное, тяжелое, маломощное судно с малым запасом хода, его никто не купит, и вы не добьетесь успеха. Сделать яхтинг более экологичным можно только в том случае, если мы сможем предложить более удобный продукт, чем такой же с ДВС, который обеспечит лучший пользовательский опыт, а экологичность станет приятным дополнением.

Во многих сегментах электричество не может вообще ничего предложить. Возьмите североамериканские спортивные рыбацкие лодки. Чем нам крыть их супермощные подвесники, если электрических альтернатив для них нет даже на горизонте? Подхо-дящий тип пропульсии для прогулочного судна определяют четыре фактора: потребности в энергии (скорость и дальность хода), рабочий цикл (расстояния, частота, время и характер движения), а также частота и постоянство использования. Если известны все четыре переменные, то можно легко определить, в каком сегменте какой тип гибридной или электрической пропульсии оптимален.

Чад Фришманн, стратегический менеджер Project Drawdown:

Изменение климата — это не проблема, а ответ планеты на проблему, который показывает нам происходящее. Сама проблема — это чрезмерный выброс парниковых газов, приводящий к глобальному потеплению, и задача человечества — как можно быстрее достичь точки во времени, когда в атмосферу будет поступать меньше парниковых газов, чем удаляться из нее.

Мы описали и измерили по крайней мере 80 решений для достижения этой поворотной точки, каждое из которых осуществимо, масштабируемо и экономически оправдано. Во всех случаях они связаны с заменой ископаемого топлива на чистые, возобновляемые источники энергии, со снижением потребления через повышение технологичности и смену поведения, а также с переводом углерода из атмосферы в почву и растительную биомассу.

Мы привыкли считать, что для остановки глобального потепления необходимо перейти на альтернативные источники электроэнергии, но с этим связано лишь пять из 20 основных решений, тогда как 12 имеют отношение к землеустройству, способам производства и оборота пищи, а наибольший вред наносят используемые в холодильниках и кондиционерах фторуглеводороды.

Для предотвращения глобального потепления необходимо действовать по всем 80 фронтам одновременно, и, по нашим оценкам, это будет стоить около $ 29 триллионов, которые необходимо потратить за следующие 30 лет (практически по триллиону в год). Это очень много, но не стоит забывать, что мировой ВВП превышает $ 80 триллионов. Более того, экономическая выгода от выполнения этих решений составит порядка $ 74 триллионов, то есть в два с лишним раза превысит затраты.

Если потребность в энергии невелика (небольшие парусники и динги), то этот сегмент уже сейчас может стать полностью электрическим, и спустя десять лет станет наверняка, поскольку процесс отказа от ДВС тут идет полным ходом.

В случае паромов большую роль играет частота использования: скорость у них низкая, но запас энергии на борту нужен солидный. Начальная стоимость такого судна с электротягой выше, чем с ДВС, зато оно гораздо дешевле в эксплуатации, и срок окупаемости составляет 3−4 года. Поскольку паром имеет постоянный рабочий цикл, его пропульсивную систему можно подогнать под его особенности, добившись надежности и беспроблемного использования.

Для парусных яхт больше всего подходят последовательные гибриды, так как их рабочий цикл состоит из движения под парусом, когда можно генерировать и запасать энергию, а также из многочисленных вылазок на электротяге. В тех редких случаях, когда на длинных переходах нужен мотор или скорость, используется ДВС. К этому парусный сегмент будет двигаться следующие 5−10 лет.

Князь Монако Альбер на яхте Greenline Neo, оборудованной электрическими подвесниками Torqeedo

Параллельные гибриды хороши для судов, где в рабочем цикле сочетаются режимы с низким и высоким потреблением энергии (моторные яхты). Плотность энергии в современных батареях растет (1 батарея до 40 кВт/ч), и уже сейчас 10-метровая Greenline Neo (вес около 6 т) с двумя подвесниками Torqeedo по 60 кВт развивает до 18 узлов и глиссирует на такой скорости около часа.

Наконец, на будущее яхтинга сильно влияют новые законы. Если они потребуют сделать какую-либо акваторию доступной лишь для электрических судов, то все перечисленные факторы уже не важны. Мы стремимся увеличить проникновение электродвижения в яхтинг не для того чтобы люди могли экономить на топливе для грязных моторов с низким КПД. В 2015 году после подписания Парижских соглашений Межправительственной комиссии по изменению климата (IPCC) заказали исследование, отчет по которому вышел недавно. В нем говорится, что для предотвращения катастрофы глобальное потепление должно составлять не более 1,5 °C от доиндустриальных значений (1880 г.), и у нас есть всего 12 лет, чтобы снизить выбросы парниковых газов на 45%. Если этого не произойдет, начнется развитие гораздо более опасного «двухградусного» сценария.

Мировое научное сообщество сходится во взглядах на последствия глобального потепления, и вопрос заключается в том, успеет ли человечество предотвратить это. Ответ: конечно же, нет. И мы знаем это. Похоже, правящим кругам нужно увидеть катастрофические последствия, чтобы начать принимать более радикальные законы, поэтому впереди нас ждет период бездейс, затем рост давления на правительства и в конце концов — реакция на происходящее.

Торговая ассоциация ICOMIA с ее 37 членами представляет мировую яхтенную индустрию и помогает решать общие проблемы, включая сбор статистической информации и взаимодействие с правительствами по экологическим вопросам. В целом индустрия, по нашим оценкам, находится в хорошем состоянии: рынок США остается лидирующим и показывает существенный рост, тогда как европейский практически восстановился благодаря низким ставкам по кредитам и снижению безработицы.

Самая большая потенциальная проблема сейчас заключается в торговых войнах и враждебной товарной политике отдельных стран. Эта конфронтация уже ударила по рынку, нарушив налаженные торговые схемы. Статистики пока нет, но стоимость производства прогулочных судов выросла, а инфляция затронула товары общего назначения, что негативно сказывается на покупательской способности.

Яхтинг сегодня быстро меняется, равно как и увлеченные им люди, и если индустрия вовремя не адаптируется к этим изменениям, у нас будут большие сложности.

Удо Клейниц, генеральный секретарь ICOMIA

Сейчас мы находимся на 1 °C выше доиндустриальных значений, и каждая последующая десятая доля градуса будет вызывать более серьезные катаклизмы, включая пожары, наводнения, разрушительные торнадо, засухи и разрывы пищевых цепочек. Как следствие, возрастет интенсивность заболеваний. Можно будет распрощаться с коралловыми рифами на планете. Да, если потеплеет на 2 °C, то на Земле их не останется…

На яхтенной индустрии тоже лежит ответственность: мы должны стремиться к нейтральным по воздействию на климат способам движения, и важно сфокусироваться на тех сегментах, в которых электричество может стать надежным рабочим решением уже сейчас. У нас нет оправданий, чтобы не делать этого, и нам давно пора перестать мыслить категориями экономии топлива.

Кен Уиттамор, управляющий директор Triskel Marine:

Законы, направленные на экологию, — это палка, которая заставляет производителей бежать в другие страны, где требования ниже. Законы должны побуждать бизнес проводить изыскания, а не просто исполнять предписания, поэтому гораздо более позитивны примеры, когда та или иная индустрия вводит свои внутренние правила, стимулирующие ее участников инвестировать в инновации. Евросоюз наиболее правильно подошел к этому вопросу, когда установил цели на 10, 20 и 30 лет вперед, обозначил направления исследований и начал их спонсировать. 10 лет назад мы начинали разрабатывать нашу технологию, которая стала победителем DAME Design Award, на средства Евросоюза, и это стало результатом стратегических решений, принятых еще раньше.

Эрве Гастинель, генеральный директор Beneteau Group

Мы разработали метод анализа экологического воздействия нашей продукции с момента ее создания до уничтожения и продолжаем наращивать при производстве яхт долю материалов, которые потом можно будет использовать повторно. Я считаю, что вся Европа будет двигаться в этом направлении, и нам нужно быстро к этому адаптироваться, взяв на себя инициативу.

Сегодня вряд ли кто-то может ответить на вопрос, что последует за литиево-ионными и литиево-полимерными аккумуляторами, и на рынке пока нет никаких предложений. Финансирование исследований свинцово-кислотных батарей давно замедлилось в пользу литиево-ионных, хотя те и другие обладают сходным потенциалом.

При всех плюсах Li-Ion-аккумуляторов возникают вопросы с их термостабильностью и переработкой: пока непонятно, что делать по завершении их жизненного цикла, тогда как свинцово-кислотные батареи полностью пригодны для повторного использования. Весьма перспективно развитие проточных аккумуляторов, если кто-то когда-нибудь возьмется за них. В конечном итоге все сводится к тому, за что люди будут готовы платить: сегодня рынок может и хочет платить за литиевые батареи, поскольку они широко разрекламированы.

Маттайс ван Дайк, профессор Технического университета Делфта, основатель Reframing Studio:

Как предотвратить превращение сегодняшней мечты в завтрашнюю катастрофу? Часто мы начинаем работать над инновациями с самыми лучшими намерениями, а спустя 5−10 лет обнаруживаем, что получили совершенно не то, что хотели. Как же создавать инновации для будущего? Кто-то скажет, что это невозможно, ибо мы не умеем предсказывать будущее, но, может, это не так?

Иво Велдхайс, технический директор Mayfair Marine

Плотность энергии водорода выше, чем ископаемого топлива, поэтому у конструкторов больше вариантов ее использования. Исследования этого источника энергии идут уже давно, но сейчас мы наблюдаем новую волну энтузиазма, поскольку производители топлива и правительства планируют снабдить судоходный сектор водородом. Другая причина для оптимизма — создание свободных от выбросов акваторий, однако с водородом тоже не так все просто. Сегодня его производят из природного газа методом паровой конверсии, и побочным продуктом проходящих химических реакций является углекислый газ, который выбрасывается напрямую в атмосферу. Это не идеально, поскольку тогда водородное топливо не получается на 100% чистым. Топливные ячейки легко масштабируются, и если начать совмещать их с гибридными и электрическими технологиями из других отраслей, то появляется свобода при проектировании. Например, можно размещать ячейки в разных частях надстройки круизного лайнера и независимо снабжать энергией разные его части, что приведет к существенной экономии на кабелях и обеспечит высокую степень дублирования. Но для этого необходимо изначально проектировать судно под водородное топливо, а не пытаться добавить его в существующие проекты.

Первым подводным камнем на пути к этому является уверенность в том, что технологии дают ответ на все вопросы. Человечество научилось создавать невероятные вещи, но насколько они значимы для людей?

Вторая проблема связана с тем, что закладываемые в основу инноваций идеи часто подразумевают упрощенное понимание общества. Третья сложность возникает во время обсуждения таких идеи, когда мы считаем, что должны найти компромисс, и перестаем думать о том, будет ли он значим для пользователей. В случае суперяхт все это особенно важно: ведь, начиная создавать судно, которое сойдет на воду через несколько лет, мы должны быть уверены в том, что оно окажется уместным в будущем.

Победители DAME DESIGN Award 2018

Вообще значение всего, что мы делаем, открывается только в будущем, и в случае инноваций нам в первую очередь необходимо дистанцироваться от настоящего. Привлекая дизайнеров к разработке, стоит быть очень осторожными: своими «антеннами» они тонко чувствуют происходящее с обществом в данный момент, а это вредит. Поэтому нужно «срезать» их «антенны» и действовать совсем иначе, хорошо понимая, чего вы хотите достичь для пользователей.

Условия определяют поведение, поэтому, задумывая яхту, сначала необходимо понять, как люди будут вести себя, владея ею, а уже потом определять тип судна. Иными словами, мы должны предсказывать будущие условия и поведение пользователей, и если мы сможем делать это, то сумеем создавать и инновации.

В этом плане Илон Маск с его эскапизмом вовсе не кажется мне спасителем мира: он весьма старомоден. Гораздо более интересен Дуглас Томпкинс, основатель North Face, который, в отличие от Билла Гейтса, инвестировал в восстановление природы с момента запуска компании, а не только когда разбогател.

Будущее выражается в поведении людей, и, создавая его сценарии, нужно ставить рядом не альтернативные миры, но альтернативные (и при том реалистичные) модели поведения. Конструкторы и дизайнеры обладают возможностью немного изменять мир, направляя его в задуманном русле за счет формирования будущего поведения людей с помощью созданных для этого будущего продуктов.

Плотность энергии (МДж/кг)

Уран:
80 620 000

Жидкий водород:
142

Дизель:
48

Бензин:
46,4

Природный газ:
46,4

Керосин:
42,8

Каменный уголь:
30

Древесина:
16,2

Li-Po и Li-Hv батарея:
1,8

Li-Ion батарея:
0,36–0,88

Свинцово-кислотная батарея:
0,17

Победители DAME DESIGN Award 2018

Морская электроника и программное обеспечение:

  • Spinlock (Sail-Sense)

Интерьерное оборудование и материалы:

  • Vimar (Electronic Switch 8 in 7 out 3M)

Оборудование и материалы для марин и верфей:

  • Награда не вручалась

Палубное оборудование, паруса и такелаж:

  • Harken (CLR Mooring Winch)

Одежда и аксессуары:

  • Rooster (Exofleece)

Снаряжение для обеспечения безопасности:

  • Shakespeare Marine (GALAXY-INFL8)

Двигатели, приводы, механические и электрические агрегаты:

  • Triskel Marine (Integrel) — абсолютный победитель

Победители Boat Builder Awards 2018

Лучшая маркетинговая инициатива в рознице:

  • Princess Yachts

Эффективное развитие международной дилерской сети:

  • Brig

Продуктивное сотрудничество верфи и производителя оборудования:

  • Hanse Group, Prestige Yachts и Sunseeker International
    за сотрудничество c Lewmar

Продуктивное сотрудничество производителя суперяхт с дизайнерами и поставщиками:

  • Ferretti Group за сотрудничество с Francesco Paszkowski Design Studio и Mecaer Aviation Group

Инновационное инженерное решение:

  • Galeon

Оптимизация производственного процесса:

  • Absolute Yachts

Инициатива по сохранению окружающей среды:

  • Amer Yachts

Лучшая программа обучения подмастерьев:

  • NZ Marine and Composites Industry Training Organisation

«Восходящая звезда»:

  • Dan Bloice-Smith (Williams Jet Tenders)

Выдающиеся личные достижения:

  • Annette Roux (Beneteau Group)

Дата:

18.01.2019

Текст

Антон Черкасов-Нисман

Фото

METS

Следующая статья

Создать уют с помощью... мышки

Предыдущая статья

Prestige 590: чарующие черты

Новые материалы
Похожие статьи