游艇大全
租艇玩
航海培训
二手游艇
游艇展
赛事活动
游艇工厂
文章分享
当前位置: 文章分享 > 干货分享 > 混合动力和电动游艇终极指南 < 返回列表

混合动力和电动游艇终极指南

发布时间:2020-12-29 15:43:35 浏览:25次 责任编辑:深圳市艇有趣科技有限公司

随着纯电和油电混合动力汽车越来越受欢迎,逐渐成为消费者的首选,游艇制造商也开始尝试混合动力和全电动。从另一方面讲,随着社会环保意识的提高,清洁能源的使用也是顺应着潮流。在本指南中,我们将着眼于一些游艇品牌、型号、发动机、制造商和推进系统,它们在2019年开始推进混合动力和全电动在游艇上的应用。

2019混合动力和电动游艇终极指南

Lear boats



混合动力船是如何工作的


混合动力船舶推进系统主要是内燃机和电动机的组合。电力可以由以下一种或多种方式产生:内燃机发电机、风力发电机、拖曳式水轮发电机或太阳能电池板。太阳能电池板的纯电动解决方案相对于其他替代能源的使用,它的零污染和低运营成本是令人羡慕的。随着能源存储和太阳能电池板技术的进步,逐渐提升了太阳能推进系统在船上使用的可行性。



2019混合动力和电动游艇终极指南

soelcat 12



混合动力船和电动船有什么好处

电动推进有许多好处,包括它更安静,在低速行驶的时候效率更高和没有味道。船东通过减少或消除更换机油和传动液、更换过滤器和叶轮以及启动问题所带来的成本。过冬的时候需要维护的环节也少了。此外,与柴油或燃气发动机不同的是,电动发动机可以立即提供全扭矩,因此船的提速更快。




目前混合动力和纯电动船市场



如前所述,虽然现在混合动力和纯电动推进系统已经在汽车工业广泛中应用,但混合动力或纯电动在游艇上的应用才刚刚开始。然而,船舶是一个小众市场,在创新方面倾向于追随而不是引领其他行业。目前只有1.3%的船只采用电力或混合动力推进。这种缓慢的发展,也跟船只独有的特性有关。船只的使用频率和方式与汽车不同,市场上有许多细分市场(渡轮、帆船、小型高速艇、长距离巡航游艇等),船只的使用方式各不相同,因此很难构建一个解决方案来满足所有应用。但是不少公司正试图改变这一切。


帆船通常使用柴油或汽油的舷内机或外挂机作为小动力辅助。由于使用电动发动机的多重好处,加上帆船所需要的辅助动力不大。人们对于在帆船上的使用电动发动机的兴趣越来越大。


对于任何新技术,都有一个采用曲线。早期的应用者是技术专家和兴趣者,但他们只占市场的15%。然后就是在内燃机禁止使用的水域,渡船和水上接驳船不得不使用电动机,在25-75尺的船艇,还有钓鱼艇,拖网船、浮筒船、帆船等船型使用电动发动机活跃于租赁市场。


2019混合动力和电动游艇终极指南

用于运营的DUFFY 电动船



船舶混合动力和电动船舶存在哪些问题


由于电动推进在海上应用还处于起步阶段,可用的解决方案很少,而且机器价格昂贵。到目前为止,大多数电动机存在速度慢、应用尺寸小,续航里程也极为有限,但这种情况正在改变。另外还有基础设施配套问题,这和电动汽车一样,沿岸要有足够的设备为这些电动船提供快速充电。




电动和混合动力在船舶应用的技术

无刷永磁电机的使用和锂离子电池技术的进步,使船舶推进电动化的进程又迈了一大步。锂离子电池的重量是铅酸电池的一半,续航时间是铅酸电池的三倍,而且在有效性和稳定性方面取得了显著的进步。


德国电动发动机制造商Torqeedo与宝马合作,将宝马的i3和i8系列电池“卤化”,用于各种船只。他们增加了坚固的阻尼框架以减少冲击,还有保证气体安全散发的通风系统,采用IP67防水标准。新电池的容量比之前的同类型号增加了31%,它们可以安装到最紧凑的引擎空间。



2019混合动力和电动游艇终极指南

soel cat 12



串行混动艇和并行混动艇

目前,有两种混合动力模式展开竞争。串行混合系统集成了一个增程发电机。发动机驱动发电机,发电机通过连接的传动轴上传输动力,而发动机本身和传动轴之间没有机械连接。


并行混动系统在发动机和传动轴之间有一个直接的机械连接,而独立的发电机也机械连接在同一根驱动轴上。


增程发电机动力再生可以通过一个自由旋转的螺旋桨完成,这在移动的帆船上很容易做到,而在双机动力艇上也可以通过只使用一个引擎完成动力再生。英国电动引擎制造商Hybrid Marine提供了第三种选择:一种多模式系统,它将串行和并行方式的优点与离合器和齿轮的安排结合在一起。




全电动船舶推进系统

Torqeedo公司的“深蓝100i”发动机是第一个完全集成的船用电力推进系统,它有两个版本——2400转/分钟用于更快的滑行艇,900转/分钟用于120英尺以下比较重的船型。


一个综合的推进系统是电压的复杂组合,这使水上的事情变得复杂。例如,一个舷内发动机装置可能包括以下所有部分:

采用汽车电池技术的400伏直流电

110/240 VAC用于酒店空调负荷

24伏直流电用于船上电器

12 VDC“唤醒”较大的电池和发电机/增程器

24V和400V之间的双向切换

要把这么多的技术塞进对空间敏感的船体里,它也增加了复杂性和成本。


2019混合动力和电动游艇终极指南




电力和混合动力船舶发动机制造商



专注于这一市场的制造商包括德国的Torqeedo公司,该公司在电动马达的研究每年都有不少的投入。另一个竞争者是来自纽约雅典的Elco,它和Torqueedo一样,提供内、外两种电机。此外,我们一定不要忘记经典的Minn Kota拖钓发动机,几十年来一直保持钓鱼零排放。


动力市场上的其他公司包括芬兰的OceanVolt、意大利的Diesel Center、美国的Electric Yacht和英国的Hybrid Marine。总部位于加利福尼亚的Electroprop公司销售预先封装好的6千瓦和21千瓦的系统,造船厂可以直接把这些系统安装到机舱里。瑞典柴油发动机巨头沃尔沃Penta承诺将在2021年推出一款内置在柴油和IPS之间的电动发动机,并与法国双体船制造商Fountaine Pajot合作,推出一款混合动力的Lucia 40双体帆船。


有许多玩家都在寻找海洋替代能源推进的杀手级应用。在竞争日益激烈的市场中,一些公司可能会生存下来,而另一些则会被收购或消失。



2019混合动力和电动游艇终极指南

Lucia 40



帆船的混合解决方案

大型帆船经常处于辅助动力状态,特别是在停泊、抛锚或驶离无风的长航道时。远距离巡航帆船率先开创了太阳能解决方案,以满足对船上能源的需求,如制冷、空调和照明。然而,电力推进一直存在一个挑战。在2010年,知名双体船蓝高LAGOON,试验了柴油电动混合系统,但存在主要的挑战来源于能量存储(电池)能力不足。蓝高LAGOON帆船双体船存在在运营的一些地方,那里的燃料非常昂贵。走混合解决方案这条道路也是出于更好的减少运营成本。


舷内发动机制造商,OceanVolt,为各种各样的帆船提供动力,包括JBoats sailing racers,Alerion luxury daysailers,以及经常在租赁看到的船只,如Dufour 382和Voyage 480多体船。与此同时,Torqeedo的巡航外挂机系列拥有一个推力调节和一个基于gps的电池管理系统,能不断报告在当前速度下剩余的可达航程,而这些只需要两个24伏的锂离子电池来提供动力。这些外挂机非常适合小帆船近距离机动和短距离机动。


在前沿,高端双体帆船Gunboat推出了Moonwave,这是带有柴油发电机的混合动力艇。宝马i8电池不仅要满足Moonwave的动力推进,同时也要满足了舱内的电力需求,这使得它很难长时间完全依靠电力。



2019混合动力和电动游艇终极指南

Moonwave



太阳能船的前沿概念设计

全电动游艇正在取得巨大进展,但它们仍只是游艇市场的一小部分。然而,高度推广的概念设计船艇正在帮助人们提高对替代能源解决方案的认识,其中一个有力的“推广者”是Touranor SolarPlanet,这是一艘102英尺长的双体船。这艘来自瑞士的SolarPlanet于2010年发布,总耗资1500万欧元。它依靠上层甲板上的500块太阳能板产生的电力,在585天内完成了环球航行。虽然设计的最高速度是14节,全球平均速度是5节。


在完成这令人印象深刻的壮举之后,这艘船被捐赠用于研究。像这样的船可能是一次性的,但它们有助于使人们关注可替代能源推进应用在船舶的方向。


2019混合动力和电动游艇终极指南

Touranor SolarPlanet



电动和混合动力船的例子

由于发动机设计和电池技术的进步,电动推进技术正逐渐渗透到游艇市场的各个领域,从小型滑行艇到大型巡航游艇(包括动力艇和帆船)。一些著名的造船厂已经开始涉足这些替代能源领域。


Hinckley Dasher全电动豪华游艇品牌一直被赋予“时髦和时尚”称呼。由MichaelPeters迈克尔彼得斯设计,28英尺的HinckelyDasher采用真空树脂注入方式,用混合环氧树脂和碳纤维材料,整个设计重量只有6500磅(2948.35kg)。重量在电动游艇中是至关重要的元素。


Dasher采用由双40千瓦时宝马i3锂离子电池驱动两台80马力直轴舷内机。这些电池与宝马i3汽车使用的电池相同,可以使用9年或9000次。预计最高航速23节或巡航8.5节。20节的最大航程是35海里。从零到满负荷充电只需要4个小时,比特斯拉快一点点。


荷兰公司Soel Yachts制造太阳能和混合动力船,包括海上巴士。这只来自新西兰的“Soel Cat 12”看起来就像一艘浮筒船,它的硬顶装有太阳能电池板,最多可载16名乘客。该模型由两个30千瓦的电动发机机驱动,仅靠储存的电力就能以8节的速度航行6个小时。在阳光下,在8节的船速下可行驶7.5小时,以6节的速度可行驶24小时(约150海里),因此夜间虽然没有新的能量产生或储存时,船只还可以依靠日间存储的能量继续航行。Soel Cat 12最大速度是14节。


奥地利的Frauscher Mirage 740 Air之前配备了一台配备了350马力舷内外水星发动机,但现在可以配备Torqeedo的“深蓝”系统,该系统结合了一个高转速的100千瓦无刷电机和两个40千瓦的宝马i3系列电池。高容量的锂电池一个叠一个地堆放在后面的发动机舱里。Frauscher非常适合那些可以充电的地方(使用普通的岸电),它的系统可以在不到1.5小时的时间里充满75%的电量。最高速度是在2200转达35节。航程大约17海里。(目前,该电动选配在Frauscher的基础价格基础上增加了12万美元。)



2019混合动力和电动游艇终极指南

Frauscher Mirage 740 Air



其他太阳能和电力船


其他的电力船(一些有太阳能电池板)包括Q YACHT Q30接驳艇和Secret 33水上的士。Duffy Boats在过去的50年里一直在建造一系列的电动休闲船艇。你会在旅游区的水上出租服务中看到许多他们的船,旁边还有他们主要的竞争对手Lear电动船。


ElectraCraft生产一系列电动浮筒船,而斯洛文尼亚的Greenline游艇有多款混合动力或电动驱动船型可供选择,从30尺到65尺不等。Greenline 33混动游艇,硬顶上有6块1.3千瓦的面板和锂离子电池组,如果单纯使用电力,巡航速度可达6节。而150马力的柴油机让Greenline33最高可达15节。



2019混合动力和电动游艇终极指南

Greenline33



混合动力船舶发动机的燃油效率


在混合解决方案中,仍然需要某种形式的内燃机(用于初级推进或作为发电机)。越来越多的传统柴油发动机制造商已经把注意力集中在提高舷内发动机和舷外发动机的燃油效率上,他们已经成为混合动力的理想合作伙伴。


沃尔沃Volvo Penta刚刚推出了他们的D4和D6柴油发动机,这些发动机经过了重新配置,体积更小、重量更轻、排放更低、经济性更好(可以节省燃料)。与此同时,像Evinrude和雅马哈这样的舷外发动机制造商一直在制造更大、扭矩更大、油耗更低的发动机。似乎整个世界都在努力减少他们的碳足迹,即使他们现在还不能完全消除它。



未来的混合动力和电动游艇


虽然技术在应用上还存在难点,现在船上的采用率仍然低于2%。但随着电池技术、发动机设计和轻型船体材料上的突破,快速、清洁、安静、性价比更高的电动、混合动力和太阳能船将会被快速普及。





更多游艇精彩资讯

扫码关注「艇有趣BOATFUN」公众号