Альтернативная энергия на борту

Для  обеспечения «долгой жизни» аккумуляторных батарей и быстрого их восстановления, желательно не разряжать их ниже 50% от полного заряда. Большинство людей используют генераторы двигателей яхт для подзарядки батарей, когда находятся вдали от берегового источника электроэнергии, но если вы в круизе, то суточное потребление электроэнергии может оставить 100 ампер-часов (А.ч.) при усредненном потреблении  4 ампера тока каждый час. В таком случае вам придется «гонять» двигатель по 6 часов в сутки для восполнения этого расхода.

Чем заряжать батареи?
Переносные двух- и четырехтактные бензиновые генераторы выглядят хорошим источником электроэнергии. Некоторые из них поставляют только переменный ток. Таковые полезны в использовании для питания электроинструмента во время ремонта яхты на зимних стоянках, и на борту яхт, которые имеют приборы и устройства с большим потреблением тока. С другой стороны, тестирования и опыт эксплуатации показывают, что такие источники альтернативной энергии как ветрогенераторы и солнечные батареи, не в состоянии поставить требуемое количество электроэнергии (в смысле зарядки аккумуляторов) на большинстве круизных яхт, и не могут считаться надежными источниками энергии, поскольку вероятность отсутствия солнца и ветра велика.
В данной статье мы рассмотрим:
= примерное потребление электроэнергии на борту в ампер-часах, днем и ночью, на якоре и на ходу.
= различные устройства пополнения электроэнергии
= сравнительные характеристики девяти различных методов подзарядки аккумуляторов в разрезе начальной цены прибора, стоимости поддержания его работы, требуемого времени подзарядки и удобства их практического применения

Потребление электроэнергии
Чтобы определить общее суточное потребление энергии, вам необходимо знать, какое количество электрического тока (ампер) в час потребляет от аккумулятора каждый используемый на борту прибор, и сколько времени он работает в течение суток. Умножение потребляемого прибором тока в час на время его работы в часах в течение суток дает нам суточное потребление электричества этим прибором в амрер-часах (А.ч). Суммируя потребление тока всеми приборами, мы получаем общий суточный расход электроэнергии на борту. Однако, для некоторых приборов, таких  как холодильник, который может быть включен постоянно, нужно знать, что компрессор работает не все время, а периодически – обычно около 9 часов в сутки, или 33% их длительности, и при 4 амперах потребляемого тока, возьмет за сутки 36 А.ч.
Таблица потребления энергии дает усредненные значения для круизной яхты, но позволяет хорошо представить себе, что происходит с вашими запасами электричества, когда вы на ходу ночью, обычно с одним светильником в салоне и навигационными огнями и приборами, или на якорной стоянке, но лишь с якорным огнем.

У причала
На стоянке у причала, если электричество доступно с берега, потребление тока может достигать 15 ампер при 220-240 вольт, что эквивалентно мощности3600 W (ватт) (15А х 240V). Такое большое значение легко объяснимо, если учесть, что на круизной семейной яхте может быть одновременно включено много мощных потребителей, таких, как электрочайник, микроволновая печь, кондиционер, фен для сушки волос и т.д. Их мощность можно узнать из табличек на приборах или в инструкциях к ним. Помните, что ваше зарядное устройство (12v, 30A) тоже потребляет около 360 ватт.
Составьте список всех используемых приборов с указанием их мощности, суммируйте все, и вы будете шокированы.

Альтернативы
Итак, потери энергии могут быть восполнены зарядкой аккумуляторных батарей с использованием: главного двигателя яхты с генератором, зарядного устройства, питающегося от береговой электросети, бензинового генератора, ветрогенератора, солнечных батарей, гидрогенератора, дизельного генератора и метаноловых морских топливных батарей.

Как уже отмечалось, делать ставку на ветрогенераторы и солнечные батареи не стоит, и, используя их, всегда нужно иметь про запас еще один прибор для зарядки аккумуляторов. Нужно отметить, что оба устройства мало, если не сказать вообще не подходят для малых  яхт. Однако на лодках больших размеров, их можно расположить на кормовой арке.

Ветрогенераторы – довольно громоздкие и тяжелые устройства, требующие основательной конструкции для  их установки. Они весьма шумные в работе и могут быть небезопасными, а в тяжелую погоду ведут к проблемам, создавая лишнюю парусность. Воздушное сопротивление пропеллера ветрогенератора (не считая штанги) равно сопротивлению сплошного круга, равного с ним диаметра.  Будучи бесполезными в отсутствие ветра, эти устройства часто перевозятся на яхтах как анти-балласт, закрепленный довольно высоко.

Солнечные батареи, обладая малой мощностью, требуют больших площадей, чтобы их применение было оправдано. Но они могут привлекать интерес круизеров, отправляющихся в длительные плавания в регионы с большим количеством солнечных дней в году. 

  Лишь большая площадь поверхности солнечной батареи может обеспечить заметный их  вклад в энергетику яхты 

Рассмотрим еще три устройства, применение которых (весьма незаслуженно!) не так популярно среди яхтсменов.

Буксируемая водяная турбина - гидрогенератор
Когда яхта на ходу, водяная турбина может быть с успехом применена для производства электроэнергии. Обычно применяется турбина пропеллерного типа, которая буксируется за кормой на длинном конце. Вращение турбины (через конец) вращает вал генератора, закрепленного на транце яхты.

   
Aquagen –генератор с буксируемой гидро-турбиной

Удобством таких устройств является простота их использования, малые габариты и возможность быстро закрепить в подходящем месте на кормовом реллинге. Вращающаяся на гибком конце турбина не требует большой заботы, и может генерировать ток 24 часа в сутки, если яхта на ходу. Такая турбина типа Aquagen производит ток, в среднем равный половине скорости буксировки в узлах. Яхтсмены, использующие гидрогенераторы, довольны их работой, но отмечают, что практический смысл в их применении они видят в случае, если вояж будет длиться не менее суток. Необходимо также позаботиться о запасном пропеллере, так как большая рыба может повредить его. Турбина несколько тормозит ход яхты
Другой тип гидрогенераторов – с креплением турбины на жестком шесте более эффективен. Примером является DuoGen – генератор, способный работать как гидро-, а в поднятом вертикально положении и с замененным винтом, как ветрогенератор.
          
DuoGen – может работать как гидро-, как и ветрогенератор

Работая как гидрогенератор, DuoGen начинает производить электричество уже на скорости 2 узла, а на скорости лодки 6 узлов, он выдает 12-вольтовый ток в 8 ампер. Дальше – больше: на 7 узлах – 11 ампер, а на 8 – 16 ампер!

Дизель-генераторы
Обычно, дизель генераторы производят переменный ток, поэтому бортовое зарядное устройство может быть применено для подзарядки аккумуляторной батареи. Однако для сокращения времени работы генератора и эффективного его использования, желательно иметь главное зарядное устройство с зарядным током не менее 40 – 50 ампер. Выпускаются дизель-генераторы постоянного тока, от которых можно заряжать батареи напрямую, но в случае потребности в переменном токе, вы должны будете использовать инвертор.
Морской дизель-генератор должен быть установлен стационарно, иметь водяное охлаждение и корпус с хорошей звукоизоляцией. Для уменьшения шума от его работы, желательно организовать подводный выхлоп через сепаратор. Важен легкий доступ к двигателю для обслуживания, но на многих моделях он так плотно инсталлирован в корпус, что регулярный сервис становится проблемой.
С учетом этих требований (шумоизоляция, охлаждение забортной водой и устройства подводного выхлопа), дизельные электрогенераторы не являются такими дешевыми, как того хотелось бы.

Paguro 3000 Compact – дизель-генератор мощностью 2.8кW

Несмотря на множество моделей дизель-генераторов, предлагаемых рынком, не так много из них подходят по своим размерам для установки на 10-метровую яхту. Один из наименьших – 2.8-киловаттный Paguro 3000 Compact, с размерами 450 х 340мм и 490 мм высоты, как раз помещается в рундук кокпита яхты Contessa 32.

Морские топливные батареи
Технология топливных батарей, в которых водород преобразуется в электричество, не нова, но лишь в последнее время появились батареи подходящих для яхт размеров. Топливные батареи Max Power Marine имеют размеры 375 Х 155 Х 260 мм, и весят всего 7 кг. Это небольшое устройство преобразует метанол в 4-амперный электрический ток, и производит до 100 А.ч. в день при непрерывной работе. Продуктами процесса, кроме электричества, являются углекислый газ и вода.
Эта батарея напрямую электрически соединяется с клеммами аккумулятора и включается раз и навсегда. Она не обязательно работает все время, а лишь когда необходима дозарядка аккумулятора. Если напряжение на клеммах падает ниже 12,6 вольт, прибор начинает работать и подзаряжать аккумулятор, и останавливается, когда напряжение достигает 13,8 вольт. Производя до 100 а.ч. в сутки, Max Power потребляет 0,7 литра метанола за этот период. Батарея работает как буфер, покрывая расход тока из аккумулятора более 4 ампер. С этой точки зрения, нет необходимости держать на борту слишком емкую и тяжелую аккумуляторную батарею. Если ваше суточное потребление около 100 а.ч. с максимальными значениями тока до 10 ампер, скажем, в течение двух часов, то 100-амперный MaxPower будет в самый раз.
Однако малый размер батареи требует большего расхода метанола, и вам понадобится 5-литровый запас топлива на три дня, если будете полагаться только на этот источник пополнения энергии, а трехнедельный круиз потребует транспортировки 35 литров огнеопасной жидкости на борту.

Сравнение
Теперь давайте сравним все альтернативные источники пополнения энергии на борту, и для начала рассмотрим таблицу, которая показывает, сколько времени требуется каждому устройству, чтобы выработать 100 ампер-часов в сутки, что приблизительно равно емкости двух аккумуляторов вашей автомашины.

Ниже приводится информация об источниках электроэнергии в разрезе цены, их преимуществ и недостатков, стоимости в работе и времени для производства 100 А.ч. 

Сергей СВИСТУЛА.
По материалам из зарубежных источников

Опубликовано в журнале "Фарватер"

Альтернативная энергия на борту . Статья для яхтсменов mail to info@amariner.net