Гибридные морские суда: от контейнеровозов до современных круизных лайнеров

Норвежская компания Hurtigruten объявила об успешном завершении испытаний нового корабля – круизного лайнера с гибридной силовой установкой. Судно «MS Roald Amundsen» получило название в честь знаменитого полярного исследователя и предназначено для работы в северных широтах. Оно стало первым в мире кораблем такого класса, в котором помимо традиционного дизельного мотора для движения используется электрический двигатель и питание от батарей. Электрический двигатель – вспомогательный, он будет применяться время от времени. Судно в таком режиме полностью сохраняет маневренность и скорость, однако запаса энергии в батареях хватит не более чем на полчаса непрерывной работы. «MS Roald Amundsen» – корабль отчасти экспериментальный, он создан и для того, чтобы на практике проверить некоторые передовые концепции. Например, несмотря на то, что основной путь гибрид пройдет на дизелях, регулярное переключение на электродвигатель в итоге должно снизить выбросы углекислого газа в атмосферу на 20 %.

Лайнер

Далее, при движении на электричестве шум от бортовых систем должен снизиться настолько, что пассажиры на палубе смогут услышать треск ломающегося льда и голоса полярных животных. Это описывается, как конкурентное преимущество лайнера при организации туров в Арктику.

Корабль может принять на борт 530 пассажиров. Здесь есть все удобства, включая сауны, кинозал и балконы в более чем половине кают. А также несколько новшеств – закрытая отапливаемая обзорная палуба в носовой части корабля и научный центр имени Амундсена на корме. «MS Roald Amundsen» адаптирован для проведения на борту научных конференций, перевозки экспедиций и организации тематических мероприятий, посвященных проблемам Севера.

Электрические контейнеровозы

Фьорды — краса Норвегии. Вырытые ледниками и заполненные морской водой ущелья создают величественные пейзажи. Залюбуешься! Но не проедешь. Объезжать уходящие вглубь суши на десятки и даже сотни километров заливы слишком долго и хлопотно, строить мосты сложно: фьорды глубоки. Норвежцев выручают паромы, но вторгаться с грохотом и чадом судового дизеля в эту красоту…

Ради тишины и чистоты: электрические контейнеровозы

В общем, неудивительно, что именно на берегах гигантского Согне-фьорда (длиннее и глубже его только фьорд Скорсби в Гренландии) началась маленькая революция по переводу морских судов с дизельной на чисто электрическую тягу.

Нельзя сказать, что электрическая тяга на воде — это что-то необычное или ранее неведомое. Плавсредства на электробатареях (как, кстати, и электромобили) стали строить еще в XIX веке, и до эпохи появления компактного бензинового двигателя они даже имели определенную популярность. Разумеется, речь шла о совсем небольших судах, по сути лодках. В большом судостроении гребные винты с электроприводом тоже не новость, правда, для выработки электричества подводным или надводным судам приходится везти на себе собственную электростанцию. Например, дизельную. Или атомную. Дизель — это шум и вредные выбросы в атмосферу, атомная энергия на транспорте — сфера высокого риска.

От деревни до деревни

В наши дни предпринимаются первые попытки создать своего рода «теслу» в размерности серьезного транспортного судна, перевозящего не только пассажиров, но и крупногабаритные грузы.

Между деревнями Лавик и Оппедаль всего 5700 м по воде Согне-фьорда. Объезд по суше ветвящегося залива длиной более 200 км — за пределами здравого и экономического смысла. Поэтому здесь давно устроена паромная переправа, а поскольку путь между деревнями — это часть одного из транснорвежских шоссе, паромы за одну итерацию перевозят десятки автомобилей. В 2011-м Министерство транспорта и связи Норвегии объявило тендер на создание паромной переправы с нулевыми выбросами. Как раз в 2015 году заканчивалась предыдущая лицензия, согласно которой между деревнями тарахтел и чадил обычный дизельный паром. На смену ему должны были прийти тишина и чистота. Заказчиком выступила Norled — судоходная компания, управляющая паромами по всей стране.

За дело взялась норвежская верфь Фьелль-странд, электрической частью занялся концерн Siemens. Проект удалось реализовать быстро. Новый паром на электробатареях (он получил характерное название Ampere) был поставлен в октябре 2014-го, а в мае 2015-го уже вышел на линию. Ampere представляет собой преимущественно алюминиевый катамаран длиной 80 и шириной 21 м. Если смотреть на него сверху, он чем-то напоминает авианосец: открытая палуба и сдвинутая к краю высокая рубка (на авианосцах это называется «остров»). Но по размерам сравнения с гигантами океанов он не выдерживает — дедвейт всего 199 т. При этом малыш способен взять на борт и перевезти через фьорд 120 автомобилей и 360 пассажиров. Путь от деревни до деревни (34 ходки в день) занимает 20 минут, еще 10 минут уходит на погрузку-разгрузку. В этот момент и происходит подзарядка батарей. Блок литий-ионных батарей на борту имеет мощность 1000 кВт и весит 10 т.

Кроме батарей Siemens установил на судно два электродвигателя мощностью 450 кВт, приводящих в движение винты, установленные на винторулевых колонках. Станции подзарядки оборудованы на обоих берегах. Судно заряжается непосредственно от электросети, энергия в которую поступает от местной гидроэлектростанции (экологически чистый источник энергии — часть замысла) или от аккумулятора мощностью 260 кВт. Сообщается, что введение в строй чисто электрической переправы позволяет ежегодно избегать сжигания миллиона литров дизельного топлива, а также вредных выбросов (570 т CO2 и 15 т оксидов азота). Опыт признан удачным, и, вероятно, в будущем на тихое электричество норвежцы переведут еще полсотни переправ через фьорды.

На родине Гамлета

Однако в той же Скандинавии на подходе более масштабный проект. Швецию от большого датского острова Зеландия отделяет узкий Эресуннский пролив. Близко, но на разных его берегах расположены, например, такие важные города, как столица Дании Копенгаген и Мальмё (Швеция), а соединяет их уникальный мост. В самом узком месте пролива (менее 5 км) друг на друга смотрят датский город Хельсингёр (это тот самый Эльсинор, куда Шекспир поселил принца Гамлета) и шведский Хельсингборг. Между городами организована паромная переправа, которая, как и в Норвегии, является участком автомагистрали. В распоряжении управляющей компании HH Ferries пять паромов. Самые большие из них называются Tycho Brahe и Aurora. Суда посерьезнее норвежского Ampere. Длина и того и другого 111 м, ширина 28. Каждый может брать на борт до 240 автомобилей и более 1000 пассажиров. И вот эти два судна решено было перевести, что называется, на батарейки.

AzipodAzipodФиирменный продукт концерна ABB. Это винторулевая колонка с электродвигателем, позволяющая точно позиционировать судно.

В этот раз за дело взялся шведско-швейцарский концерн ABB, специализирующийся в области энергетического машиностроения и робототехники, а также известный своими корабельными винторулевыми колонками под маркой Azipod. Первым в док встал Tycho Brahe. На борту судна смонтировали блок батарей общей мощностью 4,16 МВт, что примерно соответствует пяти тысячам автомобильных аккумуляторов, а также управляющее оборудование. Впрочем, батарейки — это не главное. Самая интересная фишка проекта ABB заключается в системе подзарядки парома.

Идея состоит в том, что подзарядка должна осуществляться без участия человека. Во время причаливания оборудование парома автоматически связывается по радиоканалу с аппаратурой зарядной станции, и с помощью лазерных дальномеров судно точно позиционируется у причала. Когда от борта до причала остается 40 см, специальная роботизированная рука-манипулятор (также производства ABB) вытягивает из парома силовые кабели и вставляет их в гнезда для подзарядки. Завершается процедура также в автоматическом режиме.

На сегодняшний день Tycho Brahe совершает рейсы между Хельсингёром и Хельсинборгом как в электрическом, так и в гибридном режиме (судно сохраняет дизельные силовые установки), однако полноценное введение системы в строй (оно было назначено на 2017 год) несколько откладывается. Дело в том, что автоматическое позиционирование парома для подзарядки, многократно отработанное в виртуальных средах, в ходе сертификационных испытаний не показало стопроцентной надежности при всех погодных условиях. Системе потребуется доработка, что, в общем, вполне естественно для инновационного продукта.

По Жемчужной реке

Китайцы, которых долго клеймили как главных загрязнителей атмосферы, отнюдь, как выяснилось, не чужды современным веяниям и тоже настроены развивать экологически чистые технологии. Совсем недавно в Китае было объявлено о вводе в строй полностью электрического грузового судна, способного перевозить до 2000 т груза. Система питания двигателей построена на литий-ионных батареях и суперконденсаторах общей мощностью 2,4 МВт. На одной зарядке сухогруз сможет преодолеть 80 км, а это уже гораздо серьезнее, чем 4−5 км через фьорд или пролив. Порты, принимающие судно, должны быть оборудованы зарядными станциями, и пока таких порта только два. Подзарядка займет около двух часов, что сравнимо со временем разгрузочно-погрузочных работ. Первоначально судно будет курсировать между портами на крупной китайской реке Чжуцзян (Жемчужная) и перевозить… уголь.

И пожалуй, перечень действующих крупных судов на чисто электрической тяге на этом завершен. Наверное, к нему можно было бы добавить несколько гибридных водных транспортных средств, например, финский паром Elektra, который близок по размеру к Ampere, может передвигаться только на батареях, но имеет на борту резервную дизельную установку на случай, если придется бороться со льдом. Но будущее у чисто электрического судоходства есть, и оно даже интереснее, чем может показаться на первый взгляд.

Из чистого источникаИз чистого источникаПо-настоящему экологически чистым электрическое судоходство станет лишь тогда, когда энергия для подзарядки батарей будет поставляться из экологически чистых источников, например от ветрогенераторов. На снимке: обслуживающее морские ветропарки судно Siem Moxie. При всем футуристическом виде оно пока не электрическое.

Корабли-призраки

Судно, построенное нидерландской компанией Port-Liner, еще не эксплуатируется, но уже получило прозвище «Тесла каналов». Фактически это баржа, которая сможет перевозить по многочисленным голландским каналам 24 40-футовых морских контейнера или груз общим весом порядка 400 т. Судно будет двигаться на чисто электрической тяге и, что самое интересное, в беспилотном режиме, хотя, пока технология отрабатывается, люди все же будут присутствовать на борту. Время действия на одной зарядке — 15 часов. С помощью своих беспилотных барж Port-Liner намеревается убрать с дорог Нидерландов 23 000 грузовиков и тем самым радикально освежить атмосферу над королевством. «Выкатка» первого судна ожидается в текущем году.

В нынешнем же году норвежская компания Kongsberg представит свой полностью электрический контейнеровоз Yara Birkenland емкостью уже 120 контейнеров. Судно также будет передвигаться в беспилотном режиме и предназначено для перевозки грузов между портами Южной Норвегии. Мощность батарей на борту составит 7−9 МВт.

Беспилотный контейнеровозБеспилотный контейнеровозПерспективный контейнеровоз Yara Birkeland будет работать только на электробатареях и в беспилотном режиме. Он сможет перевозить до 120 20-футовых морских контейнеров — правда, на небольшие расстояния.

Легко заметить, что препятствием для развития морского электрического транспорта, как, собственно, и любого другого электрического транспорта, является недостаточная емкость батарей, откуда малый запас хода на одной зарядке. Да, пока о трансокеанских электролайнерах, электротанкерах и электроконтейнеровозах можно только мечтать. Но первые шаги к этому будущему, которое обязательно настанет, обнадеживают.

Источники: https://www.techcult.ru/, https://www.popmech.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!