E-TECH Napędy elektryczne i hybrydowe

E-TECH silniki elektryczne Firma Star Investments wykonała pierwsze próby z napędami elektrycznymi już w roku 2004. Doświadczenie i praktyka na wodzie pokazały, że próby zastosowania standardowych silników elektrycznych nie przynoszą odpowiednich, w stosunku do naszych oczekiwań, rezultatów. Po wielu próbach firma Star Investments zdecydowała, w kooperacji z niemieckim producentem silników, o opracowaniu zupełnie nowego napędu elektrycznego przystosowanego specjalnie do jednostek pływających.

Sercem układu jest produkowany w Niemczech, sterowany elektronicznie, bezszczotkowy (tzw. BLDC), chłodzony wodą, a co za tym idzie, kompletnie bezobsługowy silnik elektryczny o napięciu od 36V/48V/60V/80V DC i mocy od 2,2 kW do 20 kW.

Biorąc pod uwagę warunki pracy w małych zamkniętych komorach silnikowych, cały układ napędowy łącznie ze sterownikiem, jest chłodzony cieczą w układzie zamkniętym. Układ chłodzenia jest oparty na wymienniku ciepła ze stali kwasoodpornej lub chłodnicy wody, pompie elektrycznej, zbiorniku wyrównawczym oraz innych elementach. Dzięki temu rozwiązaniu silnik, a przede wszystkim jego sterowniki, zachowują stałą temperaturę pracy, eliminując zjawisko utraty mocy wraz ze wzrostem temperatury. Pozwala to na pełne obciążenie układów przez cały czas pracy.

Nad sprawną pracą systemu chłodzenia czuwa szereg sensorów termicznych, które w razie konieczności redukują moc, co zapewnia bezpieczne dotarcie do brzegu. Największą zaletą tego systemu są obroty silnika, i co za tym idzie duży moment obrotowy, które pod obciążeniem wynoszą 1200-1500 obr./min., czyli dokładnie tyle, ile wymagane jest na śrubie napędowej. Oznacza to, że moc zostaje przekazana bezpośrednio na śrubę, bez konieczności stosowania jakiejkolwiek przekładni, co zawsze powoduje straty rzędu co najmniej 15%. Biorąc pod uwagę potrzeby przeniesienia napędu, w silnikach montowane są łożyska oporowe, co eliminuje potrzebę instalacji dodatkowego łożyska oporowego na wale napędowym.

Na rynku znajdziemy jeszcze kilka propozycji adresowanych do amatorów stacjonarnych napędów elektrycznych, jednak układy E-TECH wydają się być na dzień dzisiejszy bezkonkurencyjne. Wynika to głównie z faktu, iż prawie wszystkie pozostałe systemy opierają się o standardowe silniki produkowane seryjnie. Te układy natomiast charakteryzują się bardzo niekorzystnym z punktu widzenia żeglugi morskiej stosunkiem napięcia do obrotów. Przeciętnie na 1V napięcia przypada od 50 do 70 obrotów silnika. Łatwo policzyć, że przy 48 V silnik obraca się z prędkością od 2500 do ok. 3500 obr./min. Taka wartość wymaga zastosowania przekładni w celu zredukowania ich do wymaganych na śrubie napędowej 1200 obrotów na minutę.

Zastosowanie przekładni to nie tylko wspomniana już strata mocy, ale również dodatkowe koszty i konieczność wygospodarowania większej przestrzeni, jakże cennej pod pokładem każdej jednostki pływającej. Kolejny mankament to system chłodzenia powietrzem i związana z tym bardzo duża emisja ciepła i straty energii. Na pierwszy rzut oka problem obrotów wydaje się łatwy do rozwiązania, trzeba zredukować napięcie do 36V lub nawet 24V. W teorii jest to prawda, musimy jednak pamiętać, że obniżenie napięcia pociągnie za sobą wzrost natężenia, a im „wyższy" prąd, tym szybsze rozładowywanie baterii. Posłużymy się następującym przykładem. W celu uzyskania mocy 2,5 kW silnik o napięciu 24 V potrzebuje prądu o natężeniu 110 A (amper), podczas gdy silnikowi o napięciu 48 V wystarczy jedynie 50 A. Pójdźmy dalej, im wyższy prąd rozładowywania baterii, tym mniejsza jest jej realna pojemność. Oznacza to dokładnie tyle, że akumulator o pojemności 230 Ah (amperogodzin) przy prądzie rozładowania 110 A ma faktyczną pojemność ok. 180 Ah (tzw. prąd dwugodzinny), co oznacza, że bateria wystarczy zaledwie na 1,5 godziny. Przy poborze 50 A (tzw. prąd pięciogodzinny) czas pływania wyniesie ok. 4,5 godziny, a więc trzykrotnie dłużej.

Z punktu widzenia fizyki, rozwiązanie zaproponowane przez Star Investments wydaje się być rewolucją w dziedzinie jachtowych napędów silnikowych. A jak to wygląda w praktyce na przykładzie konkretnego modelu silnika? Próby przeprowadzono we współpracy z renomowaną, norweską stocznią Polar Boats. Po zamontowaniu urządzenia E-TECH 6 na szalupie Polar 22 o długości 7m i wadze 1,5 t, jednostkę testową zwodowano na rzece i zaczęła się zabawa. A potem trwała i... trwała. Przy średniej prędkości 8-9 km/h (ok. 5 węzłów) uzyskano czas pływania ok. 8 godzin, na standardowym zestawie akumulatorów o pojemności 230 Ah. Okazało się również, że silniki te bardzo dobrze pracują na małym prądzie. W trakcie prób przy poborze ok. 5A uzyskano szybkość pływania 5,5 km/h (ok. 3 węzłów). Układ napędowy E-TECH-6 przeznaczony jest dla jednostek do 10 m długości kadłuba i wadze do 4 t. Może być zasilany z baterii słonecznych lub jachtowych elektrowni wiatrowych, a nawet pracować jako generator i podczas pływania pod żaglami ładować akumulatory.

Aktualnie Star Investments produkuje całą gamę napędów, o mocach od 2kW do 20kw, wzorowanych na napędzie E-Tech-6. Silniki produkowane przez Star Investments są bezobsługowe, dodatkowo producent dostarcza nam kompletny zestaw, który oprócz podstawowych elementów zawiera również elektroniczną manetkę mocy, stacyjkę, główny bezpiecznik, a także komplety przewodów elektrycznych i wodnych. Wszystkie części są opisane i ponumerowane, co zdecydowanie ułatwia montaż. Napędy elektryczne, wciąż jeszcze mało popularne, są jedynym rozwiązaniem pozwalającym na żeglugę w tzw. strefach ciszy.

Niezaprzeczalnym atutem są też znikome koszty eksploatacji oraz wygoda, bezpieczeństwo i łatwość użytkowania. Nie bez znaczenia jest również fakt, iż silniki elektryczne są najbardziej przyjazne dla środowiska naturalnego, nie zanieczyszczają powietrza, nie płoszą ptactwa ani zwierzyny, a tym samym nie zakłócają nam urlopowej ciszy i spokoju..

Testy naszego napędu w Firmie FODIATOR/RFN:http://www.fodiator.de/Bootsantrieb_Brennstoffzelle.html

Zapytania ofertowe prosimy wysyłać na adres: info@etechdrives.com.