Είναι η ηλεκτρική πρόωση κατάλληλη για το σκάφος μου?

Η πιο κοινή ερώτηση που μας κάνετε στην Iliofos Co,

προέρχεται από ιδιοκτήτες σκαφών που προσπαθούν να μάθουν αν θα ήταν λογικό να αντικαταστήσουν τον κινητήρα βενζίνης ή ντίζελ στο σκάφος τους με ηλεκτρικό κινητήρα.

Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι διαφορετική για κάθε σκάφος και κάθε ιδιοκτήτη, καθώς το πώς χρησιμοποιείται το σκάφος και ποιες είναι οι προσδοκίες απόδοσης και εμβέλειας διαφέρουν. Θα μπορούσατε να γράψετε ένα βιβλίο, αν θέλατε να καλύψετε κάθε πτυχή της διαδικασίας λήψης αποφάσεων, που προηγείται της μετατροπής του σκάφους σας σε ηλεκτρικό. Αλλά, χωρίς να αναφερθούμε σε πάρα πολλές λεπτομέρειες, είναι εύκολο να περιγράψουμε μερικά επαναλαμβανόμενα ζητήματα που ισχύουν για όλους. Έχουμε περιγράψει τους πιο κοινούς και καθοριστικούς παράγοντες για εσάς σε αυτό το άρθρο.

Τύποι Καρίνας, ταχύτητα και εμβέλεια

Γενικά, η ταχύτητα είναι ο μεγαλύτερος περιοριστικός παράγοντας όταν μιλάμε για ηλεκτρική πρόωση στα σκάφη. Για να ωθήσετε μια βάρκα μέσα στο νερό γρήγορα (ας πούμε με 10 κόμβους) ή να φέρετε μια καρίνα μέχρι την ταχύτητα πλαναρίσματος (δηλ. 15 έως 20 κόμβοι) απαιτεί εκθετικά περισσότερη ισχύ από το να κινείστε αργά με 4 ή 5 κόμβους. Οποιοδήποτε σκάφος μικρού έως μεσαίου μεγέθους (έως 10m μήκος και 5 τόνους βάρους) μπορεί εύκολα να επιτύχει ταχύτητα πλεύσης 4 ή 5 κόμβων, με σχετικά λίγη απαιτούμενη ενέργεια ώστε να την διατηρήσει σταθερή. Αυτό ονομάζεται «ταχύτητα εκτοπίσματος». Πολλά σκάφη είναι σχεδιασμένα να κινούνται σε χαμηλές ταχύτητες (σκεφτείτε τα παλιά ξύλινα σκάφη, τα περισσότερα ιστιοπλοϊκά, τα παλαιά Φέρυ στα πορθμεία, τα ρυμουλκά, τα σκάφη αναψυχής, τα περισσότερα  βοηθητικά σκάφη και λέμβοι). Ονομάζουμε αυτό το είδος σκάφους ως «σκάφος εκτοπίσματος».

Τα ταχύπλοα σκάφη έχουν διαφορετικό σχήμα γάστρας, που έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε (σε υψηλότερες ταχύτητες) να ανυψώνεται η καρίνα τους επάνω από το κύμα και να βγαίνει μεγάλο μέρος της από το νερό ώστε να απομακρυνθεί από την επιφάνεια. Αυτά ονομάζονται «σκάφη πλαναρίσματος» και μπορούν να ταξιδεύουν τόσο σε «ταχύτητα εκτόπισης» (όταν κινούνται αργά) όσο και σε «ταχύτητα πλαναρίσματος» (όταν κινούνται γρήγορα). Σκεφτείτε το θαλάσσιο σκι, τα πολύ μικρά ταχύπλοα και όλα τα σύγχρονα ταχύπλοα σκάφη. Ωστόσο, για να αποκτήσει το σκάφος την πολύ πιο γρήγορη, ταχύτητα πλαναρίσματος, απαιτείται εκθετικά περισσότερη ενέργεια. Εάν μπορείτε να πραγματοποιήσετε μια πλεύση με 5 κόμβους με ένα μοτέρ 10HP, αυτό δεν σημαίνει πως χρειάζεστε το μοτέρ αυτό x3 (30HP) ώστε να φτάσει τους 15 κόμβους, πιθανότατα θα χρειαστείτε έναν κινητήρα 90HP ή ακόμα μεγαλύτερο, για να φτάσετε εκείνη την ταχύτητα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο βλέπετε συχνά, μικρά ταχύπλοα σκάφη με τεράστιες εξωλέμβιες των 200 HP ή και μεγαλύτερες στο πίσω μέρος τους καθώς, όλη αυτή η ενέργεια απαιτείται για να διατηρηθεί αυτή η υψηλή ταχύτητα.

Σε συνδυασμό με την ταχύτητα (όταν πλέετε με ηλεκτρισμό) η αποθήκευση ενέργειας επί του σκάφους είναι ο επόμενος μεγάλος περιοριστικός παράγοντας, διότι ακόμη και οι καλύτερες και πιο ακριβές διαθέσιμες σήμερα μπαταρίες περιέχουν σχετικά λίγη ενέργεια σε σχέση με τα ορυκτά καύσιμα όπως η βενζίνη και το ντίζελ. Γι’ αυτόν ακριβώς τον λόγο είναι τεχνικά δύσκολο και πολύ ακριβό να έχετε ένα ηλεκτρικό ταχύπλοο. Ναι, υπάρχουν ηλεκτρικά ταχύπλοα σκάφη εκεί έξω και μερικές φορές είναι η μόνη λύση. Για παράδειγμα, σε ορισμένες λίμνες γλυκών υδάτων στην Ευρώπη απλώς απαγορεύεται η χρήση βενζινοκινητήρων, οπότε αν είστε εκατομμυριούχος που ζείτε σε μία από αυτές τις λίμνες και θέλετε να κάνετε θαλάσσιο σκι τότε με κάθε κόστος, θα μπορούσατε να προσφέρετε στον εαυτό σας ένα πλήρως ηλεκτρικό ταχύπλοο. Ωστόσο, το κόστος των συστημάτων και των συσσωρευτών θα είναι αστρονομικό, θα χρειαστείτε πρόσβαση σε ρεύμα στην ακτή, για την επαναφόρτιση και η αυτονομία / χρόνος λειτουργίας θα εξακολουθεί να είναι μόνο ένα κομμάτι (σκεφτείτε 60 λεπτά μέγιστης μέγιστη ταχύτητας) σε σχέση με το τι μπορεί να προσφέρει ένα συμβατικό ταχύπλοο. Για τον λόγο αυτό, στην Ελλάδα θα μπορούσαμε να πούμε ότι ένα ηλεκτρικό ταχύπλοο δεν είναι «οικονομικά βιώσιμο» (με απλά λόγια, πολύ ακριβό και με πάρα πολλούς περιορισμούς).

Για το λόγο αυτό, εδώ στην ILIOFOS Co επικεντρωνόμαστε στον τύπο των σκαφών εκείνων, όπου έχει νόημα να χρησιμοποιήσουν ηλεκτρική πρόωση: «σκάφη εκτοπίσματος». Για το υπόλοιπο αυτού του άρθρου θα μιλάμε μόνο για εφαρμογές για σκάφη εκτοπίσματος που ταξιδεύουν αργά και δεν θα ασχοληθούμε με τα ηλεκτρικά ταχύπλοα.

  

Τώρα που μάθαμε ότι χρειάζεται εκθετικά περισσότερη δύναμη για να ωθηθεί μια βάρκα μέσα στο νερό, δεν θα εκπλήξει το γεγονός ότι το ίδιο ισχύει και για τις πιο αργές ταχύτητες ταξιδιού.

Για να το εξηγήσουμε με περισσότερη λεπτομέρεια, επεξεργαζόμαστε ένα βασικό παράδειγμα ενός παραδοσιακού ιστιοπλοϊκού μεσαίου μεγέθους, που είναι εξοπλισμένο με ένα ηλεκτρικό κινητήρα 8kW:

Boat Design: International ‘metre class yacht

Construction: Timber

Length of waterline: 9 m / 29 feet

Weight (displacement): 8,000 kg

Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε την ποσότητα ενέργειας που καταναλώνει ο ηλεκτροκινητήρας από τις μπαταρίες που μετριέται σε κιλοβάτ (kW) και την ταχύτητα που το σκάφος ταξιδεύει σε κόμβους. Χρειάζεται μόνο 1.000 Watt (1kW) για να επιτρέψει σε αυτό το σκάφος των 8.000 kg να ταξιδέψει με ταχύτητα 2.6 κόμβους (σχεδόν 5km/hr). 1.000 W ισοδυναμούν περίπου με την ίδια ενέργεια που καταναλώνεται από 10 οικιακές λάμπες, οπότε δεν είναι και άσχημο, το ότι μπορείτε να σπρώξετε ένα τόσο μεγάλο, βαρύ σκάφος στα 5 km/h με την αντίστοιχη ενέργεια των 10 λαμπτήρων. 

kW Knots Remarks
0 0
1 2.6
2 4.2 Efficient cruising speed
3 5.1
4 5.7
5 6.2
6 6.5
7 6.6
8 6.7 Top speed

Αλλά κάτι ενδιαφέρον συμβαίνει όταν θέλουμε να κινηθούμε λίγο πιο γρήγορα.

 Εάν τώρα πιέσουμε το γκάζι προς τα εμπρός και χρησιμοποιούμε 4.000 Watt (ισοδύναμα με 40 λάμπες των 100W), δεν θα ήταν ωραίο αν το σκάφος ταξίδευε 4 φορές πιο γρήγορα; Δυστυχώς, αυτό δεν συμβαίνει, τώρα χρησιμοποιούμε 4.000 Watt αλλά πλέουμε μόνο με 5.7 κόμβους (περίπου 2 φορές γρηγορότερα), έτσι υπάρχει μεγάλη ποσότητα ενέργειας που δεν μεταφράζεται σε υψηλότερη ταχύτητα - αυτή η ενέργεια χάνεται για να ξεπεραστεί η τριβή με το νερό και δημιουργώντας κυματισμούς και μικρά κύματα. 

Εάν συνεχίζουμε να πιέζουμε το γκάζι προς τα εμπρός, αυτό το φαινόμενο γίνεται ακόμα πιο δραματικό, καθώς ενώ αυξάνουμε την κατανάλωση ενέργειας από 4.000 σε 6.000 W, η ταχύτητα που κερδίζουμε είναι μόλις 0.8 κόμβος επιπλέον (από 5.7 έως 6.5 κόμβους). Εάν συνεχίζουμε να πιέζουμε το γκάζι προς τα εμπρός μέχρι την τελική ταχύτητα, χειροτερεύει ακόμα περισσότερο, καθώς τώρα χρησιμοποιούμε 8.000 W (που ισοδυναμεί με 80 λάμπες) και το σκάφος φτάνει στα 6.7 κόμβους (μόνο 0.2 κόμβους επιπλέον). 

Εάν βάλουμε αυτές τις πληροφορίες σε ένα γράφημα (βλ. Παρακάτω), μπορούμε να δούμε καθαρά την εκθετική σχέση μεταξύ της 'κατανάλωσης ενέργειας', σε σχέση με την ταχύτητα.

Γράφημα ταχύτητας σκάφους σε κόμβους σε σχέση με την κατανάλωση ενέργειας.

Το γράφημα καθιστά εύκολο το να παρατηρήσουμε ότι το σκάφος του παραδείγματος μας, έχει ένα «γλυκό σημείο» μεταξύ των 4 και 5 κόμβων ταχύτητας. Πηγαίνοντας γρηγορότερα από αυτή την ταχύτητα, παρατηρούμε ότι η μπλε γραμμή αρχίζει να ομαλοποιείται περίπου στους 6 κόμβους και το σκάφος απλά δεν μπορεί να πάει πολύ πιο γρήγορα. Έχει σχεδόν φθάσει στην μέγιστη ταχύτητα εκτοπίσματος. Για να ταξιδέψετε με τη μέγιστη ταχύτητα («ταχύτητα εκτοπίσματος») σημαίνει ότι το σκάφος απαιτεί πολύ περισσότερη ενέργεια που δεν είναι βιώσιμη για μεγάλες περιόδους στην περίπτωση των ηλεκτρικών σκαφών, καθώς θα προσπαθούσαμε να εγκαταστήσουμε αρκετές μπαταρίες επί του σκάφους. Ακόμα και για τα βενζινοκίνητα και τα πετρελαιοκίνητα σκάφη δεν είναι βιώσιμο να πηγαίνουμε με μέγιστη ταχύτητα όλη την ώρα, γι' αυτό συνήθως όταν μιλάμε για ταχύτητα σκάφους, μιλάμε για «ταχύτητα πλεύσης» και «τελική ταχύτητα». 

 

Οι λειτουργίες αυτού του παραδείγματος ισχύουν για κάθε «σκάφος εκτοπίσματος» ανεξάρτητα από το μέγεθος και το βάρος του, το γράφημα θα έχει σχεδόν το ίδιο σχήμα. Θα είναι ακόμη και το ίδιο ανεξάρτητα από το είδος του κινητήρα που διαθέτει το σκάφος - δεν έχει καμία σχέση αν το σκάφος έχει ηλεκτρικό μοτέρ ή κινητήρα ντίζελ ή βενζινοκινητήρα. Για να κάνουμε το σκάφος να πάει λίγο πιο γρήγορα, αυτό απαιτεί εκθετικά περισσότερη δύναμη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σκάφος προσπαθεί να φτάσει στο δικό του κύμα πλώρης, αλλά επειδή το σχήμα της γάστρας δεν του επιτρέπει να φθάσει μέχρι το «πλανάρισμα» (βλ. σχετικά με το σκάφος σχεδίασης παραπάνω), θα ταξιδεύει συνεχώς υπό γωνία (πλώρη ψηλά / πρύμνη κάτω) και απλά θα δημιουργεί όλο και περισσότερα κύματα καθώς θα πηγαίνει πιο γρήγορα. Ακόμα κι αν βάλετε έναν εξαιρετικά ισχυρό κινητήρα σε ένα σκάφος εκτοπίσματος, δεν θα πάει πιο γρήγορα, θα δημιουργήσει μόνο μεγαλύτερα κύματα. Ένα καλό παράδειγμα αυτών είναι τα ρυμουλκά που βλέπουμε στα λιμάνια. Με τις τεράστιες μηχανές τους και το σχετικά μικρό μήκος δημιουργούν μαζικά κύματα πλώρης και πρύμνης, ακόμη και σε σχετικά χαμηλές ταχύτητες.

Υπάρχει μια άμεση σχέση μεταξύ του μήκους του σκάφους και της ταχύτητας πλεύσης του σκάφους, αυτό είναι γνωστό εδώ και αιώνες και είναι θεμελιώδες σε όλους τους υπολογισμούς γύρω από το σχεδιασμό του πλοίου, την ταχύτητα του σκάφους και την εμβέλεια.

Οι ναυτικοί αρχιτέκτονες έχουν καταλήξει σε έναν βασικό κανόνα για τον υπολογισμό της σχέσης μεταξύ του μήκους του σκάφους και της αναμενόμενης μέγιστης ταχύτητας που θα ταξιδέψει.

Η ταχύτητα του σκάφους εκφράζεται ως 2,43 x την τετραγωνική ρίζα του μήκους της γραμμής του πλοίου. Το ιστιοφόρο του παραδείγματός μας έχει μήκος ίσο με 29 πόδια, έτσι θα πρέπει να μπορεί να πλεύσει 2,43 x 5,38 = περίπου 7,2 κόμβους.

Τώρα που γνωρίζουμε ότι η ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει το σκάφος, έχει άμεση σχέση με την ενέργεια που καταναλώνει, μπορούμε να καταλάβουμε ότι η εμβέλεια που μπορεί να προσφέρει η μπαταρία, σχετίζεται άμεσα με την ταχύτητα του σκάφους. Το παράδειγμα του σκάφους μας είναι εξοπλισμένο με μια συστοιχία μπαταριών 48V που προσφέρει 15kW/hr χρησιμοποιήσιμης ενέργειας. Όσο πιο αργά κινείται το σκάφος, τόσο μεγαλύτερη η ακτίνα δράσης του. Στο παραπάνω παράδειγμα, εάν ταξιδεύει με 2,6 κόμβους, ο κινητήρας θα μπορεί να λειτουργεί για 15 ώρες, καλύπτοντας ένα εύρος 39 ναυτικών μιλίων (nm). Εάν ταξιδεύετε με πλήρη ταχύτητα, ο κινητήρας θα μπορεί να λειτουργεί μόνο για λιγότερο από 2 ώρες, καλύπτοντας 2 x 6.7 = 13.4 nm - μόνο το ένα τρίτο της μέγιστης εμβέλειας με την πιο αργή ταχύτητα. Ο βασικός κανόνας με τα σκάφη εκτοπίσματος, είναι ότι ταξιδεύουν πιο αποτελεσματικά σε ταχύτητες έως και 60% της θεωρητικής ταχύτητας του σκάφους, για παράδειγμα το σκάφος μας που θα ήταν 0,6 x 7,2 = 4,3 κόμβους. Με αυτή την ταχύτητα, οι μπαταρίες προσφέρουν ένα αξιοπρεπές εύρος λειτουργίας, περίπου 7 ωρών ή 30 nm. Αυτό συμβαδίζει με την ταχύτητα πλεύσης που μπορούμε να αντλήσουμε από την καμπύλη στο παραπάνω γράφημα.

Πολλά βιβλία έχουν γραφτεί για αυτό που περιγράψαμε παραπάνω λεπτομερέστερα και αξίζει τον κόπο να αναζητήσετε μερικούς από τους όρους που χρησιμοποιούνται, όπως το "σκάφος εκτοπίσματος", "η ταχύτητα πλεύσης" και η "ταχύτητα της γάστρας", για να μάθετε περισσότερα για το τι σημαίνουν αυτά για το σκάφος σας και πώς αυτό συμπεριφέρεται.

Τα παραπάνω εξηγούν σε ένα πλαίσιο α) γιατί η ηλεκτρική πρόωση γενικά δεν είναι κατάλληλη για ταχύπλοα και β) γιατί η ταχύτητα σχετίζεται άμεσα με την εμβέλεια που διατίθεται από τις μπαταρίες καθώς πηγαίνοντας γρηγορότερα, σημαίνει ότι θα αδειάσετε τις μπαταρίες πολύ γρηγορότερα.

Μπαταρίες για ηλεκτρικούς κινητήρες σκαφών

Τώρα που έχουμε καλύτερη κατανόηση της ποσότητας ενέργειας που χρειάζεται η βάρκα μας για να ταξιδέψει με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, μπορούμε να δούμε τους τρόπους αποθήκευσης της απαραίτητης ενέργειας στο σκάφος.

Αυτός είναι και ο λόγος, που αυτό διαφέρει για κάθε σκάφος και κάθε ιδιοκτήτη.

Μπορεί να έχετε 2 πανομοιότυπα σκάφη, αλλά ο ένας ιδιοκτήτης μπορεί να βγαίνει μόνο για 3 ώρες κάθε φορά, πλέοντας γύρω από προστατευμένα νερά σε χαμηλή ταχύτητα, ενώ ο άλλος ιδιοκτήτης μπορεί να θέλει να πάρει το σκάφος του στην ανοικτή θάλασσα και να ταξιδέψει για 8 ώρες κοντά στην μέγιστη ταχύτητα.

Ένας ιδιοκτήτης μπορεί να κρατήσει το σκάφος του σε μια μαρίνα ή ιδιωτική προβλήτα με πρόσβαση στην ξηρά για να επαναφορτίσει τις μπαταρίες, ενώ ο άλλος ιδιοκτήτης να διατηρεί το σκάφος τους σε αγκυροβόλιο όπου θα χρειαστεί να βασιστεί στην ηλιακή ή αιολική ενέργεια για να επαναφορτίσει τις μπαταρίες.

Υπάρχουν τόσες πολλές μεταβλητές σχετικά με αυτό το πεδίο που είναι αδύνατο να έχουμε μια ενιαία προσέγγιση που να ταιριάζει σε όλους, όταν αναφερόμαστε σε ένα  ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης για ένα σκάφος. Ως εκ τούτου, στην ILIOFOS Co, προτιμούμε οι υποψήφιοι πελάτες να συμπληρώνουν το ερωτηματολόγιο  μας έτσι ώστε να κατανοήσουμε τον τρόπο χρήσης των ιδιοκτητών, την ταχύτητα, την εμβέλεια και τον προϋπολογισμό έτσι ώστε να μπορούμε να συντάξουμε μια μελέτη, που να ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας . Εάν οι απαιτήσεις σας είναι μη ρεαλιστικές, θα σας πούμε αν είναι εφικτό ή πότε δεν θα ήταν καλή ιδέα να βαδίσετε στο μονοπάτι της ηλεκτρικής πρόωσης. Προσπαθούμε να έχουμε ευτυχείς πελάτες και θα σας πούμε τι μπορείτε να περιμένετε εκ των προτέρων, για να αποφύγετε την πιθανότητα απογοήτευσης.

Γενικά υπάρχουν 2 δημοφιλείς επιλογές αποθήκευσης της ενέργειας για ένα ηλεκτρικό σκάφος. με μπαταρίες Μολύβδου-οξέος ή μπαταρίες Λιθίου.

Και πάλι, υπάρχουν πολλά βιβλία που έχουν γραφτεί σχετικά με το θέμα των μπαταριών και θα πήγαινε πολύ μακριά ακόμη και να προσπαθήσουμε να εξηγήσουμε όλες τις περίπλοκες διαφορές μεταξύ όλων των διαφόρων τύπων μπαταριών. Ωστόσο, υπάρχουν βασικά 2 επιλογές όταν φτάνουμε στο θέμα μπαταριών, η καθεμιά με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος υπάρχουν εδώ και πάνω από 100 χρόνια και είναι απλές και αξιόπιστες συσκευές που μπορούν να παρέχουν λογικές βαθιές εκφορτίσεις, είναι σχετικά φτηνές και ουσιαστικά δεν χρειάζονται συντήρηση. Ωστόσο, είναι ογκώδεις και βαριές σε σύγκριση με τις μπαταρίες λιθίου ίδιας χωρητικότητας και δεν τους αρέσει να μένουν άδειες μετά τη χρήση τους, γεγονός που μειώνει δραστικά τη διάρκεια ζωής τους. Καλής ποιότητας μπαταρίες μολύβδου βαθιάς εκφόρτισης, αν χρησιμοποιηθούν σωστά, μπορούν να προσφέρουν έως και 600 ή 700 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης και γενικά θα ολοκληρώσουν τον κύκλο ζωής τους από τη γήρανση, μετά από 6 έως 8 χρόνια ανεξάρτητα από τον αριθμό των κύκλων που έχουν κάνει.

Οι μπαταρίες λιθίου είναι τεχνολογικά προηγμένες, συχνά ελεγχόμενες από μικροεπεξεργαστές, οι οποίες μπορούν να παρέχουν εξαιρετικά βαθιές εκφορτίσεις, είναι εκθετικά ακριβότερες σε σύγκριση με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος και σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτούν πολύ προηγμένες ικανότητες ελέγχου/συντήρησης. Ωστόσο, το μέγεθος και το βάρος τους είναι γενικά μικρότερο από το ήμισυ μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος συγκρίνοντας την χωρητικότητά τους και δεν τις πειράζει να κάθονται σχεδόν άδειες μετά τη χρήση, χωρίς να επηρεάζουν αρνητικά τη συνολική διάρκεια ζωής τους. Οι μπαταρίες λιθίου καλής ποιότητας μπορούν να προσφέρουν έως και 3.000 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης και γενικά θα πεθάνουν από τη γήρανση μετά από 8 έως 15 χρόνια ανεξάρτητα από τον αριθμό των κύκλων που έχουν κάνει. Η τελική διάρκεια ζωής των μπαταριών λιθίου δεν είναι ακόμα γνωστή, επειδή είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία με λίγες μπαταρίες λιθίου στον τομέα που έχουν εγκατασταθεί πριν από περισσότερα από δέκα χρόνια.

   

Αποφασίζοντας ποιος τύπος μπαταρίας θα ήταν καλύτερος για το σκάφος σας και πάλι εξαρτάται από τον τύπο της εφαρμογής, τη χρήση, τον προϋπολογισμό και άλλους παράγοντες. Για παράδειγμα, για να αντικαταστήσουμε ένα μικρό βενζινοκίνητο 3ΗΡ σε ένα βοηθητικό σκάφος, δεν θα ήταν εφικτό να έχουμε μια μεγάλη, βαριά συστοιχία μπαταριών μολύβδου-οξέος, έτσι ευτυχώς υπάρχουν πρακτικά και προσιτά προϊόντα όπως το Torqeedo Travel 1003 που έρχονται με ιδανική μπαταρία λιθίου για εύκολη χρήση. Η μπαταρία έχει δικό της ενσωματωμένο έξυπνο σύστημα ελέγχου και φόρτισης, καθιστώντας το εξαιρετικά φιλικό προς το χρήστη. Είναι επίσης σχεδιασμένο για χρήση σε θαλάσσιο περιβάλλον, ώστε όλη η μονάδα να είναι αδιάβροχη και να μπορεί να φορτιστεί απλά στο σπίτι ή στο μητρικό σκάφος.

Τώρα αν έχουμε ένα παραδοσιακό ξύλινο ιστιοφόρο 4 τόνων που φυλάσσεται σε μια μαρίνα και χρησιμοποιείται για ημερήσια ιστιοπλοΐα σε προστατευμένα νερά και αντικαταστήσουμε τον κινητήρα ντίζελ του με το Bellmarine DriveMaster Ultimate είναι πιθανότερο να χρησιμοποιήσετε μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Το βάρος της νέας εγκατάστασης με μικρό και ελαφρύ ηλεκτρικό εσωτερικό μοτέρ και μεσαία μεγέθους μπαταρία μολύβδου-οξέος, είναι περίπου το ίδιο με εκείνο του πετρελαιοκινητήρα, την γεμάτη δεξαμενή καυσίμου και το έρμα από την πλώρη που χρησιμοποιήθηκε για να αντισταθμίσει το βάρος στο διαμέρισμα του κινητήρα. Για αυτό τον τύπο σκάφους, το βάρος δεν αποτελεί ζήτημα, επειδή μπορεί να συνδεθεί σε ηλεκτρική ενέργεια στην ξηρά, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος θα πρέπει να διαρκέσουν πολλά χρόνια.

Για ένα ελαφρύ αγωνιστικό σκάφος ή πολυκάρινο, όπου ο χώρος και το βάρος είναι ένας κρίσιμος παράγοντας, μπορεί να είναι πιο πρέπον, να εγκαταστήσει μια μεγάλη συστοιχία μπαταριών λιθίου (αν το επιτρέπει ο προϋπολογισμός).

Μια αποφασιστική διαφορά μεταξύ των μπαταριών μολύβδου-οξέος και λιθίου είναι ο συνολικός αριθμός κύκλων φόρτισης που θα προσφέρουν οι μπαταρίες.

Για έναν ιδιοκτήτη σκαφών αναψυχής που βγαίνει δύο φορές το μήνα, θα ισοδυναμούσε με λιγότερα από 200 ταξίδια σε μια περίοδο 8 χρόνων. Μέσα στη φυσική δηλαδή διάρκεια ζωής και των δύο τύπων μπαταριών μολύβδου-οξέος και Λιθίου. Για έναν εμπορικό φορέα που διατηρεί μια επιχείρηση ναύλωσης 7 ημέρες την εβδομάδα, θα έχουν πραγματοποιήσει αρκετά δρομολόγια για να χρειαστεί να αλλάξουν μια συστοιχία μπαταριών μολύβδου-οξέος σε λιγότερο από 2 χρόνια. Ο εμπορικός φορέας θα πρέπει να αντικαταστήσει τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος ίσως έως και 4 φορές σε μια περίοδο 8 ετών, οπότε σε αυτό το παράδειγμα θα είναι πραγματικά φθηνότερο, να χρησιμοποιείτε μπαταρίες λιθίου επειδή προσφέρουν πολλούς περισσότερους κύκλους φόρτισης, για μια παρόμοια διάρκεια ζωής. Προσθέστε σε αυτό τα πρόσθετα πλεονεκτήματα του λιθίου, όπως το μικρότερο μέγεθος και το μικρό βάρος, την εξαιρετικά μεγάλη ικανότητα εκφόρτισης κλπ. Έτσι υπάρχουν ορισμένες εφαρμογές όπου είναι πολύ πιο λογικό να κατευθυνθείτε προς τις μπαταρίες λιθίου.

Μέθοδος επαναφόρτισης

Φόρτιση από την ξηρά:

Τώρα όσον αφορά την επαναφόρτιση των μπαταριών στο πλοίο, δεν υπάρχει και πάλι, μόνο ένας τρόπος προσέγγιση. Όταν το σκάφος φυλάσσεται σε μια μαρίνα με πρόσβαση στην ρεύμα από την ακτή ή σε ένα τρέιλερ όπου μπορεί να φορτιστεί στο σπίτι, αυτός θα ήταν ο ταχύτερος, φθηνότερος και πιο αξιόπιστος τρόπος φόρτισης των μπαταριών μετά από κάθε χρήση. Η ελληνική κυβέρνηση διαθέτει ένα πρόγραμμα αντιστάθμισης καθαρής ενέργειας που σας επιτρέπει να προσθέτετε καθαρή ενέργεια στο δίκτυο έως το ποσό που χρησιμοποιείται για την εκ νέου φόρτιση του σκάφους σας, καθιστώντας το πραγματικά ουδέτερο από άνθρακα. Περισσότερες πληροφορίες στη διεύθυνση: https://www.deddie.gr

Φόρτιση από την ηλιακή ενέργεια:

Εάν το σκάφος διατηρείται σε αγκυροβόλιο, είναι λίγο πιο δύσκολο να επαναφορτίσετε τις μπαταρίες. Όταν χρησιμοποιείται μπαταρίες μολύβδου-οξέος, αυτές δεν πρέπει να εκφορτίζονται κάτω από το 50% της ονομαστικής τους χωρητικότητας ώστε να αποφευχθεί η ταχύτερη φθορά τους (μην ξεχνάτε ότι οι μπαταρίες μολύβδου δεν φοβούνται μια βαθιά εκφόρτιση, οι χρονικές περίοδοι όμως, για τις οποίες παραμένουν αφόρτιστες, θα μειώσουν δραστικά τη διάρκεια ζωής τους). Όταν χρησιμοποιείται μπαταρίες λιθίου, αυτό δεν είναι αποτελεί θέμα και θα μπορούσαμε να πούμε ότι οι μπαταρίες λιθίου είναι πιο κατάλληλες για καταστάσεις που βασίζονται αποκλειστικά στην ηλιακή ή την αιολική ενέργεια για την επαναφόρτιση των μπαταριών μετά τη χρήση. Με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, κάποια ενέργεια χάνεται στη διαδικασία φόρτισης, περίπου 15-30% ανάλογα με τον τύπο μπαταρίας και με μπαταρίες λιθίου, αυτό είναι αμελητέο και αυτή η διαφορά μπορεί να είναι σημαντική όταν έχετε μια περιορισμένη πηγή επαναφόρτισης, όπως η ηλιακή ή η αιολική .

Επαναφόρτιση κατά την πλεύση:

Για τα ιστιοπλοϊκά που ταξιδεύουν σε μεγάλες αποστάσεις με σχετικά υψηλές ταχύτητες (όπως πλεύσεις με πολυκάρινα), οι μπαταρίες μπορούν να επαναφορτιστούν με την ελεύθερη περιστροφή της έλικας όταν το σκάφος πλέει υπό το ίστιό του. Ο ηλεκτρικός κινητήρας λειτουργεί ως ισχυρός εναλλάκτης που επιστρέφει ενέργεια πίσω στις μπαταρίες. Αυτό λειτουργεί μόνο σε υψηλότερες ταχύτητες (σταθερά 6 κόμβοι ή περισσότερο κατά τη διάρκεια μεγάλων περασμάτων στην θάλασσα) και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τους ναυτικούς του Σαββατοκύριακου.

Υβριδικές λύσεις:

Όταν δεν υπάρχει πρόσβαση στην ακτή και ρεύμα ή ανεπαρκής ηλιοφάνεια, μια μικρή γεννήτρια μπορεί να τοποθετηθεί επί του σκάφους ή να τοποθετηθεί μόνιμα για να παράσχει ένα πρόσθετο μέσο επαναφόρτισης των μπαταριών. Αν η γεννήτρια λειτουργεί σε συνδυασμό με τον ηλεκτροκινητήρα αυτό ονομάζεται «σειριακός-υβριδικός κινητήρας». Αυτό πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο ως μέσο για την αύξηση της εμβέλειας και δεν είναι κατάλληλο για να επιτύχουμε υψηλότερες ταχύτητες. Ορισμένα σκάφη διαθέτουν ένα μεγάλο κινητήρα ντίζελ ως κύριο σύστημα πρόωσης, με ένα μικρό ηλεκτρικό κινητήρα συνδεδεμένο στον άξονα έλικας έτσι ώστε το σκάφος να μπορεί να λειτουργεί ηλεκτρικά σε χαμηλές ταχύτητες και όταν πραγματοποιεί ελιγμούς μέσα σε μια μαρίνα. Αυτό ονομάζεται «παράλληλη υβριδική κίνηση». Ιδιαίτερα για τα μεγαλύτερα σκάφη, οι υβριδικές λύσεις τείνουν να είναι πολύ πιο ακριβές και πολύπλοκες από μια «πλήρως ηλεκτρική κίνηση» ή μια «συμβατική οδήγηση ντίζελ» και ως εκ τούτου δεν είναι βιώσιμες για τα περισσότερα σκάφη αναψυχής.

.

   

Σύγκριση κόστους:

Γενικά για τα σκάφη αναψυχής, η μετατροπή από κινητήρα καύσης σε σύστημα ηλεκτροκίνησης, δεν πρέπει να γίνεται από την άποψη εξοικονόμησης κόστους. Παρόλο που είναι αλήθεια ότι δεν θα χρειαστεί να αγοράσετε ντίζελ ή βενζίνη ξανά και οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι ουσιαστικά απαλλαγμένοι από συντήρηση, η αρχική επένδυση θα είναι παρόμοια ή υψηλότερη από αυτή με μια συγκρίσιμη μηχανή καύσης. Έτσι, για τους περισσότερους χρήστες αναψυχής, οι λόγοι για να στραφούν στα ηλεκτρικά είναι διαφορετικοί όπως, δεν υπάρχει θόρυβος, δεν υπάρχουν καπνοί, δεν υπάρχουν διαρροές πετρελαίου στον πυθμένα του σκάφους, δεν υπάρχει πλέον εύφλεκτη βενζίνη επί του σκάφους, χαμηλή συντήρηση και γενικά πολύ καθαρότερο και πιο ευχάριστο εσωτερικό στο σκάφος. Οι ναυτικοί έχουν την ίδια ήσυχη εμπειρία με το ηλεκτρικό μοτέρ, όπως όταν πλέουν με ίστιο, επίσης επιτυγχάνουν και μηδενική ρύπανση στην υδάτινη οδό, αν επαναφορτιστεί με ηλιακή ή πράσινη ενέργεια μηδενική ρύπανση.

Για τους εμπορικούς φορείς, οι λόγοι μπορούν να είναι όλοι οι παραπάνω, αλλά εκτός από αυτό διαπιστώνουμε συχνά ότι η μετατροπή σε ηλεκτρικό μπορεί να πραγματοποιηθεί εξοικονόμηση κόστους, καθώς το κόστος για τα καύσιμα και η συντήρηση των εμπορικών σκαφών μπορεί να είναι σημαντικό και βρίσκεται σε εξέλιξη. Για παράδειγμα, ένας από τους εμπορικούς πελάτες μας, που λειτουργούσε ένα περιπολικό σκάφος εβδομαδιαίας χρήσης, χρησιμοποιούσε για τη λειτουργία των σκαφών βενζινοκινητήρες και το κόστος ανά ημέρα για τα καύσιμα ήταν $ 50 έως $ 60. Τώρα με την ηλεκτρική πρόωση το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας είναι περίπου 2,60 δολάρια την ημέρα. Αυτή είναι μια εξοικονόμηση περίπου 20.000 δολαρίων ετησίως και δίνει μια πολύ γρήγορη αποπληρωμή του πρόσθετου κόστους κεφαλαίου των μπαταριών λιθίου. Ορισμένοι εμπορικοί χρήστες πρέπει να προσθέτουν εδώ αυστηρές οδηγίες σχετικά με τη χρήση εύφλεκτων υγρών στην περιοχή λειτουργίας τους και για εκδρομές παρατήρησης της φύσης/άγριων ζώων, όπου το όφελος ενός ήσυχου συστήματος κίνησης είναι προφανές.

Συντήρηση και τεχνικές πτυχές

Οι ίδιοι οι ηλεκτροκινητήρες, έχουν λίγα κινούμενα μέρη και γενικά δεν χρειάζονται ουσιαστική συντήρηση. Οι περισσότεροι ηλεκτροκινητήρες δεν απαιτούν αλλαγές λαδιού, καμία αλλαγή λίπανσης ή ιμάντα κίνησης. Μερικά από τα πιο εξελιγμένα προϊόντα που βασίζονται στην τεχνολογία μπαταριών λιθίου ή έχουν ενσωματωμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μπορούν να υποστούν ηλεκτρονικές αστοχίες/σφάλματα με παρόμοιο τρόπο όπως για παράδειγμα, υπολογιστές και άλλες σύγχρονες συσκευές. Για τους χρήστες σε απομακρυσμένες περιοχές, αυτό μπορεί μερικές φορές να δημιουργήσει πρόβλημα, καθώς τα ανταλλακτικά ή οι συνεργάτες δεν είναι τόσο εύκολα διαθέσιμα όσο για τους κινητήρες ντίζελ και βενζίνης. Ωστόσο, με το σωστό σχεδιασμό και την επιλογή της σωστής ρύθμισης που ταιριάζει με τις απαιτήσεις και το περιβάλλον που θα λειτουργήσει το σκάφος, αυτό δεν πρέπει να αποτελεί πρόβλημα.

.

 

Παίρνοντας την κατάλληλη απόφαση

Αφού διαβάσατε αυτό το άρθρο, θα πρέπει τώρα να έχετε κατανοήσει καλύτερα, γιατί δεν μπορεί να υπάρχει μια και μόνη λύση για όλα τα σκάφη, όταν πρόκειται για την επιλογή του σωστού συστήματος ηλεκτρικής πρόωσης για το σκάφος σας.

Εδώ στην Iliofos Co, έχουμε πάνω από 5 χρόνια εμπειρίας με ηλεκτρικά σκάφη όλων των μορφών και μεγεθών για να σας συμβουλέψουμε τι σας ταιριάζει και τι όχι. Αν η ηλεκτρική πρόωση δεν ταιριάζει με τις επιδόσεις και τις προσδοκίες σας, θα σας ενημερώσουμε εκ των προτέρων για να αποφύγετε την όποια απογοήτευση επί της χρήσης. Αν το σκάφος σας είναι κατάλληλο, θα συζητήσουμε μαζί σας πώς χρησιμοποιείτε το σκάφος σας, ποιες επιλογές έχετε για την επαναφόρτιση των μπαταριών και ως σας επιτρέπει ο προϋπολογισμός σας να κινηθείτε. Θα σας παράσχουμε τότε μια λεπτομερή αναφορά, που θα περιγράφει όλα τα απαραίτητα στοιχεία.