Катамаран на солнечных батареях «Turanor PlanetSolar. Первый российский катамаран на солнечных батареях прибыл в чебоксары Предварительная обработка поверхности

Пресс-конференция и презентация инновационного для российских вод судна состоялась в Санкт-Петербурге 11 мая, в ходе чего участникам мероприятия не только рассказали подробности о новейшем катамаране, но и позволили проплыть под солнечными панелями.

Надо сказать, использование возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, в России только начинается, что связано с особенностями ресурсной базы страны. Однако участники конференции отметили важность проекта для дальнейшего инновационного развития судостроения и судоходства, ведь во многих странах мира альтернативная энергия используется довольно активно. Это связано не только с экологическим аспектом, но и с важностью повышения показателей энергоэффективности.

По словам Евгения Казанова, судов на солнечных батареях подобных размерений в России еще не строили, что делает катамаран "Эковолна" более уникальным.

Судно способно развивать скорость до 13 км/час. Оно является морским и держит волну до 2-х метров.

Проект разработан аспирантами и студентами Калининградского университета, Московского государственного университета и Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого, при поддержке МГИМО и Государственного университета морского и речного флота имени Макарова.

Стоимость постройки катамарана составила 13 млн рублей. 8 млн из них являются государственными, а 5 млн - вложения частных инвесторов.

Судно начали строить летом прошлого года, на верфи яхт-клуба "Балтиец". Постройку осуществляла компания из Петербурга Marinelab.

Интересно, что 90% комплектующих на судне - российского производства: солнечные панели произведены компанией Hevel (Новочебоксарск), аккумуляторы - компанией "Лиотех" (Новосибирск), автоматика - "Валком" (Санкт-Петербург).

Солнечные батареи разработаны в Физико-техническом институте имени Иоффе, и, по словам представителя Marinelab, являются лучшими в России, а также соответствуют мировому уровню.

Аккумуляторы позволяют судну идти порядка 8 часов без подзарядки. В целях безопасности катамаран оборудован дизельным двигателем, который, по словам Евгения Казанова, будет использоваться только в самом крайнем случае.

Катамаран «Turanor PlanetSolar» («Солнечная планета») является крупнейшим в мире судном на солнечных батареях. Судно обязано своим существованием швейцарцу Рафаэлю Домяну, который задумал этот проект и начал его осуществлять еще весной 2004 года. По задумке катамаран должен был показать возможность использования альтернативных источников энергии и призвать к уменьшению сжигания углеводородов.
Катамаран «Turanor PlanetSolar» был спроектирован компанией LOMOcean Design, строился на верфи Knierim Yachtbau в г. Киле (Германия) и успешно спущен на воду 31 марта 2010 года. Стоимость проекта обошлось в 26 млн. долларов.

Судно «Turanor PlanetSolar», длинной 31 метров и шириной 15 метров для того чтобы обеспечивать энергией свои двигатели используют 537 квадратных метров солнечных батарей, которые заряжают батареи литий-ионных аккумуляторов. Коэффициент преобразования энергии фотогальванических ячеек - 18,8 процента. В пасмурную погоду площадь солнечных батарей увеличивается выдвижными модулями. Работая на солнечных батареях «Turanor PlanetSolar» является экологически чистым и бесшумным.
В сентябре 2010 года крупнейшее в мире судно на солнечных батареях начала свое кругосветное путешествие из Монако и завершило его здесь же, в порту «Эркюль».

Энергии, получаемой экологически чистым способом, хватило для того, чтобы переплыть весь земной шар. Судно побывала в таких городах как Майами, Канкун, Брисбен, Сингапур, Гонконг и Абу-Даби.
На всем пути следования судно управлялось командой из 4 человек, однако с легкостью может вместить до 40 человек. При прохождении Аденского залива команда была усилена военным подразделением для защиты от пиратского нападения.
Плавание было завершено через 584 дня после отплытия. Путешествие стало уникальным в ряду того, что еще никому не удавалось совершить кругосветное плавание на судне, использующем лишь солнечную энергию.

Основные характеристики «Turanor PlanetSolar»:
Водоизмещение, т: 89;
Габаритные размеры, м: длина - 31; ширина - 15; высота - 6,30; осадка - 1,55;
Площадь солнечных модулей, м2: 537;
КПД панелей, %: 18,8;
Установленная мощность панелей, кВт: 93,5 (127,0 л. с.);
Максимальная мощность двигателя, кВт: 120;
Средний расход двигателя, кВт: 20 (26,8 л. с.);
Средняя скорость: 5 узлов (9,25 км/ч)
Скорость, узлов: максимальная – 14 (26 км/ч), крейсерская - 7,5 (13,9 км/ч);
Автономность плавания: в ясную солнечную погоду неограниченно
Экипаж, чел.: 4;
Вместимость, чел.: 40

В нашем городе. Уникальный экологически чистый катамаран на солнечных батареях путешествует по маршруту Санкт-Петербург – Великий Новгород – Москва – Астрахань, и 22 июля он причалил в Чебоксары.

Экспедиция проходит в рамках проекта «Инженерные конкурсы и соревнования» дорожной карты «Маринет» Национальной технологической инициативы. Планируется пройти 5 000 км по рекам России и посетить 20 регионов . По пути следования катамаран делает остановки в крупных населенных пунктах, для местных жителей проводят экскурсии по судну и даже предлагают прокатиться на нем. А в некоторых городах, в том числе и в Чебоксарах, участники экспедиции организовывают научно-технический фестиваль «Эковолна» для детей .

Наша республика имеет непосредственное отношение к созданию катамарана. Новочебоксарский завод «Хевел» как партнер программы бесплатно предоставил солнечные модули. Ими обшита крыша судна. Суммарная мощность батарей – 9 кВт . Катамаран строился в Санкт-Петербурге в 2017 году с июля по ноябрь. Оттуда же 20 мая судно вышло в открытое плавание, а уже 1 сентября экспедиция завершится в Астрахани.

Директор АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований», руководитель экспедиции «Эковолна» Евгений Казанов рассказал, что пятый год в России проводятся соревнования «Солнечная регата»:

«В 2014 году мы впервые стали строить суда на солнечных батареях, и тогда у нас было 10 российских команд, сейчас – более 40. Раньше у нас были только одноместные лодки для гонок на несколько часов, а это наш первый опыт – обитаемое судно, которое может двигаться несколько месяцев» .

Кстати, в Чебоксарах в Доме детского и юношеского творчества построили маленькую одноместную лодку на солнечных батареях, она называется «Йорик» и тоже участвует в программе «Солнечная регата».

По себестоимости катамаран обошелся меньше 200 тысяч евро – порядка 14 млн рублей.

Для сравнения, себестоимость катамарана на солнечных батареях, который производят в Европе, – больше 1 миллиона евро, а продать его планируют вообще за 1 млн 800 тысяч евро.

Задача экспедиции – показать людям, что возобновляемые источники энергии не будущее, а настоящее. Солнечные модули являются основным источником питания для двух электродвигателей . Ход катамарана ночью и в периоды низкой солнечной инсоляции обеспечивают литий-ионные аккумуляторы новосибирского завода «Лиотех» общей мощностью 70 кВт.

Катамаран развивает скорость 10-12 км/час , практически как велосипед, что нормально в водоизмещающем режиме. При этом расходуется энергии 3 кВт/час . Скорость можно увеличить до 15-17 км/час , но тогда нагрузка вырастет в три раза – до 9 кВт/час. Судно спроектировано так, что 10-12 км/час – это самый энергоэффективный режим . Когда задумывали катамаран, рассчитывали, что электричество будет поступать в объеме примерно 3-4 кВт/час.

На практике оказалось, что запаса в аккумуляторах больше, фактически можно тратить 6-7 кВт/час. Таким образом, в планах у создателей – Национального центра инженерных конкурсов и соревнований – перепроектировать судно и сделать скорость чуть выше.

С другой стороны, экипаж готов к длительным дождям, плохой погоде. То есть в пасмурную погоду производится 30 кВт/часов в день, в хорошую – 60-70. Солнечные батареи аккумулируют электроэнергию с 3 утра и до 10 вечера. Но когда солнце только встает или уже заходит, то они производят меньше – 500 Вт или 1 кВт, а наибольшее количество энергии приходится на день – приблизительно с 10 утра и до 4 дня. Рекорд – 10,5 кВт произведенной энергии за час.

Судно маломерное (в длину 11,6 метров), на борту во время движения может находиться до 12 человек . На катамаране всего четыре двухместные каюты , где размещаются восемь человек . На судне есть еще один член экипажа – крыса Дельта , и, как шутят участники экспедиции, если она еще не сбежала, значит пока путешествие идет хорошо.

Катамаран спроектирован так, что система сама регулирует расход энергии и даже перераспределяет ее, если нужно, например, включить чайник или двигатель. Запаса энергии в аккумуляторах при полной зарядке хватит на 24 часа хода без остановок и подзарядки .

Евгений Казанов рассказал, что в этой экспедиции участвуют три вуза: МГИМО (кафедра природопользования) – совместно с ними проводятся исследования воды и климата для проекта «Плавучий университет»; МГУ им. М.В. Ломоносова – они берут пробы воды, проверяют в экспресс-лаборатории, а затем консервируют и направляют в Москву; Питерский политех – вместе с ними проводятся исследование прихода солнечной инсоляции и электричества и расход эффективности. Также вместе с ними путешествуют ребята из московской Академии водного транспорта : они проходят здесь практику, учатся швартоваться, шлюзоваться, меняются через две недели.

Пресная вода – самый ценный ресурс, который есть в России, все люди состоят из воды. Загрязняя воду, мы загрязняем сами себя, потому что так или иначе мы потребляем пресную воду. И если вы обращали внимание, вода в портах черного цвета, потому что двигатели внутреннего сгорания выбрасывают все отходы в воду. Во многих странах мира на тех озерах, которые хотят сохранить, запретили двигатели внутреннего сгорания и разрешают только электродвигатели. Мы в этой части немного отстали, но тенденция есть к тому, чтобы сохранить заповедные водоемы и перейти к более бережному использованию водных ресурсов. Всё-таки наша страна находится на втором месте в мире по запасам пресной воды.

При одинаковой мощности на бензиновом и на нашем двигателе, у нас эффективность выше, скорость выше. За солнечными батареями будущее. В Европе уже принято решение и принята конвенция, что к 2050 году будет запрещено использование двигателей внутреннего сгорания на водном, воздушном и автомобильном транспорте. Также, например, Япония переходит на водородную энергетику, они отказываются от атомной, потому что атом – опасный, а нефть сжигать неактуально. Даже Менделеев говорил, что получать энергию из нефти равносильно тому, как топить печку ассигнациями. Нефть – очень полезный ресурс, из нее можно делать очень много вещей, полезных человеку, а когда ты ее сжигаешь, фактически небо коптишь. Сейчас у нас приход электричества 6 кВт, а для того чтобы получить их из нефти, нужно потратить литр бензина и загрязнить атмосферу.

Катамаран пробудет в Чебоксарах еще два дня – сегодня и завтра. Затем судно направится в Зеленодольск, а следующая большая остановка 28 июля в Казани .

Похоже, что наступил «золотой век» для любителей водных путешествий. Да и вообще для всех тех, кто любит проводить свой отпуск или просто свободное время на воде. И наступило это время благодаря такой бурно развивающейся отрасли, как гелиоэнергетика. Новые технологии позволили получить высокопроизводительные фотопреобразователи, небольшие, но мощные электродвигатели, компактные, но обладающие большой емкостью аккумуляторы. И вот появились лодки, катера, яхты, работающие на электричестве, которое дают солнечные батареи.

Одной из первых на воду была спущена яхта на солнечных батареях, которую ее создатели – итальянские студенты Марко Феррари и Альберто Франчи ─ назвали «Helios». У этой яхты были паруса, сделанные из 2500 гибких поликристаллических кремниевых батарей. Общая площадь этих батарей немногим больше 2000 квадратных метров. И они генерируют мощность более 350 киловатт.

В машинном отделении находится аккумуляторная группа, заряжаемая от этих солнечных батарей. От аккумуляторов работает малошумный маршевый электродвигатель, который и вращает винт. Поскольку из-за непогоды паруса с солнечными батареями могут быть в течение длительного времени сложены и не будут заряжать аккумуляторы, на яхте имеется дизель-генератор, который используется в пасмурную и ненастную погоду.

Появление солнечной яхты «Helios» стимулировало создание новых судов. А появление новых легких и прочных материалов дало простор фантазии дизайнеров и судостроителей. На воду были спущены не только большие яхты с солнечной энергетикой, но и небольшие прогулочные катера, лодки индивидуального пользования. И весь этот флот можно с полным правом назвать «солнечным», потому что именно солнце давало ту энергию, которая вращала винты этих судов.

Яхта MS Turanor PlanetSolar

Основанная в 2008 году швейцарская фирма PlanetSolar SA, желая продемонстрировать всему миру возможности солнечной энергетики, спроектировала яхту на солнечных батареях. На верфи в Киле немецкая фирма Knierim Yachtbau по швейцарскому проекту построила эту яхту, которую назвали «Turanor PlanetSolar». По задумке создателей судно должно было совершить кругосветное путешествие, используя только и исключительно солнечную энергию.

Яхта «Turanor PlanetSolar» отправилась в кругосветное путешествие.

Яхта представляла собой катамаран, между поплавками которого располагался основной корпус яхты. Верхняя палуба была покрыта панелями солнечных батарей, причем дополнительно к панелям, закрепленным на палубе, добавлялись блоки раздвижных панелей, которые выдвигались по левому и правому бортам.

Общая площадь гелиевых панелей составляет 537 квадратных метров. Панели имеют общую мощность чуть меньше 120 киловатт и заряжают литий-ионные аккумуляторы. Емкость аккумуляторов такова, что обеспечивается движение судна в течение пяти суток без подзарядки. От этих аккумуляторов, расположенных в боковых поплавках, питаются четыре маршевых электродвигателя.

В открытом море

Длина яхты ─ 31 метр, ширина ─ 15 метров. Высота ─ 7.5 метров. Водоизмещение ─ около 60 тонн. Вместимость – до 50 пассажиров. Максимальная скорость ─ до 15 узлов (примерно 25 км/час). Такую скорость яхта развивает благодаря двум винтам, выполненным из углеродных композитных материалов.

Рубка. Пульт управления

Еще одно интересное инженерное решение – диаметр каждого винта равен двум метрам. Это значительно больше, чем у винтов, устанавливаемых на кораблях такого класса. Но такой большой диаметр винтов позволил погрузить их всего лишь наполовину. Тем самым была решена двоякая задача – обеспечение поступательного движения и быстрое маневрирование катамарана без обычного руля.

У берегов Франции. Хорошо видны винты яхты.

В кругосветное путешествие был набран экипаж из пяти человек, который возглавил Рафаэль Домьян. 27 сентября 2010 года стартовав в Монако и пройдя более 60000 километров, совершив заходы в порты 28 стран, 6 мая 2012 года, через 585 дней яхта MS Turanor PlanetSolar вернулась в точку старта – в порт Эркюль Монако.

В настоящее время солнечный катамаран используется в качестве научного судна, хотя с успехом может быть переоборудован в прекрасную круизную яхту.

Другая швейцарская компания Solarwave, не желая отставать от PlanetSolar SA, решила создать собственную «зеленую» яхту. Причем этот корабль по замыслу разработчиков должен будет выпускаться серийно и предназначаться для круизных путешествий. В качестве партнера была выбрана Nedship – турецкая судостроительная верфь. И в 2015 году пилотный экземпляр круизной яхты был спущен на воду. Назвали ее «Solarwave 62» («Солнечная волна 62»).

Судно представляет собой катамаран, длина которого равна 18.6 метра. Корпус выполнен из композитного углеродного материала. Средняя часть крыши, состоящей из солнечных панелей, выполненных на базе монокристаллического кремния, может подниматься, пропуская солнечные лучи на палубу. Общая мощность этих батарей равна 15 киловаттам. Но при желании заказчика площадь крыши может быть увеличена, а соответственно будет увеличена и мощность солнечных батарей, которые заряжают блок аккумуляторов общей емкостью 100 киловатт-часов.

Яхта у берега. Крыша сложена.

Винты приводятся в движение двумя электродвигателями, имеющими пиковую мощность 62 кВт. Эти двигатели могут разогнать яхту до максимальной скорости в 13 узлов. При такой нагрузке аккумуляторы могут быстро разрядиться, поэтому такой режим работы рекомендуется применять только в экстренных случаях.

В открытом море

В обычной обстановке корабль двигается с крейсерской скоростью 7 узлов, что гарантирует максимальную дальность хода без подзарядки. Скорость, конечно, невелика, но и яхта эта не гоночная, а круизная.

Салон и пост управления яхтой

На судне имеется шестиметровый эллинг для небольших водных скутеров, лодок, солнечные террасы на носу и на корме, кают-компания с изящной обстановкой, камбуз, апартаменты владельца яхты, а также от трех до шести кают для гостей и экипажа. Стоимость такой яхты ─ 2.0 – 2.5 миллиона евро.

Катер «Aqua Watt 500 Solar»

Немецкая фирма Aqua Watt GmbH известна тем, что выпускает катера, яхты, лодки на электрическом ходу. Последней новинкой, которую фирма представила на рынок, стал катер на солнечных батареях. Этот катер был назван «Aqua Watt 500 Solar». В отличие от всех предыдущих судов фирмы этот катер работает полностью от солнечной энергии. Первоначально он предназначался для смотрителей и егерей заповедников, в которых очень строго следят за экологией, и где запрещено использование любых транспортных средств с вредными выбросами.

Катер «Aqua Watt 500 Solar»

Этот катер не нуждается в специально оборудованных причалах и местах швартовки. Малая осадка позволяет вытащить его на берег, а если это невозможно, то достаточно бросить якорь или пришвартовать к бую. Катер выпускается в двух модификациях – с двигателем в 1600 ватт и с двигателем в 800 ватт. С двигателем 1600 ватт катер может развивать скорость до 6 узлов.

С двигателем 800 ватт на полной мощности катер развивает скорость 4.7 узла, на половинной мощности – 4 узла. При постоянном солнечном освещении на скорости 5.5 узлов запас хода составляет 6 часов. При скорости 4 узла это время увеличивается до 10 часов. В ночное время запаса аккумуляторов хватает на 4 часа при скорости 5 узлов и на 6 часов при скорости 4 часа. На скорости 2 – 2.5 узла время движения не ограничено.

Корпус катера изготовлен из полиэфирного трехслойного стеклопластика. Солнечные батареи мощностью 1600 ватт выполнены на базе монокристаллического кремния. Литий-ионные аккумуляторы емкостью 210 амперчасов. Подводный двигатель с бесступенчатым электронным управлением, мощностью 1600/800 ватт. Длина катера ─ 5.5 метра, ширина ─ 1.84 метра. Осадка ─ 0.4 метра. Вес ─ 480 – 550 килограммов. Вместимость – 4 человека.

Сейчас на водной глади озер, рек, морей можно увидеть множество изящных, с фантастическими обводами лодок, яхт, катеров, поблескивающих голубыми солнечными батареями. Нет шума моторов, нет выхлопных газов. А это очень важно для минимизации техногенного воздействия человека на природу.