collapse

Для создания НОВОГО ПОСТА, необходимо выбрать нужный раздел ФОРУМА и создать в нем НОВУЮ ТЕМУ. Если вы новый пользователь, то вам нужно ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ на форуме


Автор Тема: Источники электроэнергии на яхте  (Прочитано 9713 раз)

Оффлайн Craus

  • Ветеран
  • *****
  • Карма: +16/-0
    • Просмотр профиля


Солнечные батареи

Значительное увеличение энергопотребления на борту яхты за последние десятилетия потянули за собой и потребность в модернизации источников автономной энергии.
Прибрежные и чартерные мореплаватели не сильно от этого зависят, так как всегда можно запустить мотор для зарядки батарей, ведь к вечеру или максимум на следующий день лодка будет в оборудованной марине, где и заправка и береговое эл.питание всегда в наличие.

Другое дело, когда переход не пару дней и перспективы воткнуться вечером в розетку не так радужны, да и запасы топлива ограничены.

В среднем, очень грубо, для небольшой лодки 10-12 метров средний суточный  расход составляет около 150-200А и это при тщательном контроле за "лишними" потребителями. Каждая лодка должна иметь свой список потребителей для понимания, кто пожирает вашу энергию из батарей, например даже супер экономичная LED лампочка якорного огня потребляет 0.25 ампера х 10 часов = 2.5 ампера за ночь.

Надо также понимать, что если у вас батареи на 400 Ач, это совсем не значит что у вас есть эти самые 400Ач, грубо можно считать только 200Ач доступных для использования, хотя это конечно зависит от многих факторов, в том числе от типа и состояния самих батарей. Сколько вы возьмете из батарей также зависит от интенсивности, чем меньше разряд, тем больше можно получить. Обратная картина при заряде, чем дольше зарядка и на конечном этапе небольшим током, тем больше можно "набить" батареи, для этого и устанавливают зарядные устройства с многоступенчатым зарядом и контролем температуры батареи.



Основными поглотителями энергии можно считать холодильник, автопилот, картплотер, освещение и ходовые огни, поэтому хорошая изоляция холодильника и экономичный автопилот имеют не меньшее значение, чем вовремя выключенный картплотер и лампочки в каюте. Монитор заряда батарей всегда показывает реальное состояние заряда/разряда системы, это очень полезный прибор на любой яхте, чтобы "вдруг" отключившийся автопилот не вызывал большого удивления.



Выбор методов для зарядки батарей не такой уж и большой, но он есть: генератор двигателя, дизель-генератор, солнечные батарей, ветрогенератор, гидрогенератор, метанольный топливный генератор и портативный бензиновый генератор.

Сегодня рассмотрим общую информацию о солнечных батареях на яхтах, как один из вариантов альтернативных источников энергии, причем 100% экологически чистой и бесшумной.

Не вдаваясь в подробности и детали, батареи бывают 3 типов: поликристаллические, монокристаллические и аморфные, разница состоит в способе производства самих солнечных элементов. Каждая солнечная батарея состоит из пакета таких элементов, чем больше элементов, тем более мощная получается панель.



Батареи могут быть в алюминиевой раме или плоские, всего несколько миллиметров, первые удобно крепить на кормовой арке или на релинге, вторые можно располагать на бимини или крышу рубки, так как они гибкие и хорошо ложатся на любую выпуклую поверхность.



Сами солнечные могут соединяться параллельно или  последовательно, в первом случае складывается мощность, во втором напряжение, при этом надо помнить что панели должны быть близкие по характеристикам. Каждая схема имеет свои плюсы и минусы, при параллельном соединение больше токи и соответственно нужны более толстые провода, чтобы компенсировать потери на передачу энергии.



Для зарядки батарей от солнечных панелей нужен регулятор-контроллер, который преобразует энергию с панелей в зарядный ток. Регуляторы бывают двух типов: PWM (Pulse Width Modulation), он подстраивает зарядный ток в зависимости от заряда и состояния батареи и отключается при полном заряде батарей.



Другой тип регуляторов это MPPT (Maximum Power Point Tracking), принцип работы состоит в том, что панели дают максимальную мощность при определенном рабочем токе и напряжении. За счет регулирования нагрузки, MPPT регулятор берет максимальное количество энергии от панелей в различных условиях освещения.



Считается что MPPT дает до 30% больше энергии, чем обычные регуляторы, за счет более эффективного использования панелей в утренние и вечерние часы или в пасмурные дни.



Регулятор MPPT позволяет выдавать 10-30А и больше в зависимости от модели регулятора и количества солнечных панелей и имеет программу регулирования зарядного тока, который меняется в 3 этапа, т.е. MPPT может наиболее быстро и эффективно  зарядить батареи и поддерживать их постоянно в заряженном состоянии без какого-либо вмешательства  и совершенно бесплатно.

Батареи в группе могут быть разными по емкости и состоянию, что не позволяет их полностью заряжать от одного источника. Раньше стандартным элементом системы зарядки являлись диодные делители (изоляторы), но они просто распределяли зарядный ток на несколько батарей, без учета их состояния.



Сейчас появились новые приборы "battery balancer" для учета типа и состояния каждой батареи, они позволяют максимально эффективно заряжать и использовать возможности каждой батареи в группе.



Конечно начальные расходы на покупку и установку оборудования для солнечных батарей потребуют определенных инвестиций, но при правильно построенной схеме, возможно полностью отказаться от запуска двигателя для подзарядки батарей, соответственно и экономить на стоимости топлива.

Солнечная энергетика развивается очень быстро и не только в районах с большим количеством солнечных дней в году, существуют бытовые системы, которые позволяют полностью отказаться от внешних источников энергии и яхты являются хорошим полигоном для тестирования таких автономных систем.

Гидрогенераторы



Агрегат не новый, известен давно, но разработки новых электродвигателей дали новый импульс, чтобы его использование стало актуальным и на круизных лодках.

Принцип действия у всех одинаковый, это вращение генератора, вырабатывающего электроэнергию, набегающим потоком воды. Вообще прародителем гидрогенераторов можно считать старый добрый механический лаг, который еще помнят некоторые старые мореманы.



Просто счетчик лага заменили на генератор и получился буксируемый гидрогенератор (towing hydro generator), но вертушка и линь остались слабым местом системы. Есть несколько производителей таких генераторов, например английская фирма Ampair, которая производит генератор Aquair-100.



Так как сам генератор крепится на корме, его размеры не имеют особого значения, а линь с вертушкой на расстоянии 20-30 метров буксируется за кормой. Недостатками являются, небольшая мощность системы, возможность повреждения или отрыва вертушки, выскакивание вертушки из воды на большой волне и скорости больше 7-8 узлов.



Как видно из графика, на скорости 6 узлов выдается всего 5 ампер или 60 ватт при 12 вольт, т.е. из расчета на 24 час получается около 120 ампер. Если сравнивать с теми-же солнечными панелями, то комплект например в 200 ватт будет давать примерно 13 ампер в дневное время 10 часов, т.е. получается примерно 130 ампер в сутки. Но эта модель имеет возможность преобразования в ветрогенератор, поэтому можно его использовать как на ходу, так и на якорной стоянке.



Надо сказать что буксируемый генератор создает сопротивление около 15 кг на скорости 6 узлов, т.е. с одной стороны для работы генератора требуется скорость, с другой стороны он сам и тормозит лодку.

Цена Aquair-100 около 1000 евро примерно соответствует стоимости комплекта солнечных панелей с регулятором для получения тех-же 120-130 ампер в сутки.

Другой тип гидрогенераторов, это погружной генератор на ноге-кронштейне или устанавливаемый постоянно под днищем. Сегодня наиболее известный и дорогой (около 5000 евро) это генератор фирмы Watt&Sea, созданный французскими океанскими гонщиками для установки на скоростные яхты, иногда идущие со скоростями 15+ узлов, здесь уже буксируемый генератор не поможет, а мокрые солнечные панели тоже не столь эффективны.



На скорости в 5 узлов генератор выдает уже 150 ватт, как читают разработчики это средний расход электроэнергии на ходу, т.е. в два раз больше, чем  обычный буксируемый генератор.



Другой вариант гидрогенератора разработала французская фирма Cristec, внешне он похож на Watt&Sea, но это только внешне.



Винт обращен в сторону набегающего потока, что значительно эффективнее при генерации энергии, кроме того, винт регулируемого шага, т.е. шаг винта устанавливается автоматически в зависимости от нагрузки набегающего потока.



Эти особенности и дали улучшение характеристик генератора, вырабатываться энергия начинается уже при 3 узлах, при 5 узлах уже сравниваемые 150 ватт, а максимальная мощность вообще 500 ватт на 8 узлах. Цена около 4000 евро при таких хороших характеристиках не кажется завышенной, по крайне мере по сравнению с конкурентом.

Независимо от модели генератора и места его крепления, для зарядки батарей нужен регулятор, точно такой-же как и для солнечных панелей, некоторые регуляторы уже имеют несколько входов для генератора и панелей.



При таких характеристиках вопрос самообеспечения электроэнергией фактически решается, однако при одном условии, надо иметь эти минимум 5 узлов и иметь их постоянно на ходу. Однако современные круизные яхты не блещут ходовыми характеристиками, поэтому это в основном остается уделом океанских гоночных яхт и перфоманс круизеров.



Если еще один старый и низкобюджетный метод генерирования энергии из скорости под парусами, это использование вращения винта самой яхты, правда двигатели с сейлдрайвами тут не подойдут.



Такую систему можно соорудить самому, но эффективность генератора будет не высока, в лучшем случае можно получить 5 ампер при скорости 6-7 узлов. Минусом является постоянно вращающийся вал, повышенный износ подшипников и некоторый шум от вращения винта. Вероятно такой вариант может быть использован на более крупных лодках, но там уже другой бюджет и как правило идут по пути установки дизель-генератора, что уже выходит за пределы этого обзора.

Ветрогенераторы

Увидев ветрогенератор на корме какой-нибудь яхты, можно с большой достоверностью сказать, что это не любитель прибрежного плавания от марины до марины, но человек уже либо ходивший далеко и надолго или только собирающийся в дальнее плавание.



Прежде чем выбирать между различными источниками электроэнергии, в данном случае ветрогенератор, надо понимать в каких ветровых условиях он будет использоваться, имеется в виду местонахождение яхты или маршрут плавания.

Ветрогенератору нужен чистый и ровный ветер, довольно значительной силы, чтобы он мог адекватно вырабатывать энергию и заряжать батареи. Закрытые от ветра марины и якорные стоянки не лучшее место для использования ветрогенератора.

В море генератор работает хорошо при курсах против ветра и очень посредственно на попутных курсах. Большинство ветрогенераторов начинают производить адекватную энергию при скорости относительного ветра 10 узлов и более.

Ветрогенераторы имеют вес около 5-15 кг и должны крепиться на хорошем и прочном кронштейне, что не добавляет остойчивости и из-за дополнительного сопротивления влияет на ходовые качества парусной яхты.



В отличие от солнечных панелей, ветрогенератор может вырабатывать энергию все 24 часа в сутки, при наличие ветра естественно.

Одним из недостатков ветрогенератора является шум, который производится лопастями, особенно при сильном ветре. Каждый генератор имеет встроенный тормоз или отключение винта в штормовой ветер.

Кроме шума есть и проблема вибрации, если винт разбалансировался, то генератор начинает вибрировать и эта вибрация передается на корпус яхты, для компенсации возможных вибраций устанавливают резиновые амортизаторы на кронштейн ветрогенератора.

Также быстро вращающиеся лопасти представляют определенную опасность для экипажа, особенно если генератор расположен невысоко или в неправильном месте. Бывают даже случаи когда лопасти отваливаются и летят с немалой скоростью, что тоже не может добавить безопасности окружающим, причем такие случаи происходят как в море, так и в порту.

Есть и более безопасные ветрогенераторы, это вертикальные турбины, но их производительность обычно существенно меньше генераторов с лопастями.



Генератор это все таки механический агрегат и он требует определенного периодического ухода и запчастей, как правило это смазка подшипников и замена лопастей.

Для зарядки батарей, так же как и у солнечных батарей, надо использовать регулятор, который преобразует ток от генератора в постоянный ток заряда батарей. В принципе это обычный регулятор заряда типа MPPT (см. статью Электрика:солнечные батареи) или аналогичный, избегайте покупать дешевые китайские аналоги, их выходные данные отличаются в разы от рекламируемых. Ветрогенераторы часто имеют встроенные регуляторы или свои внешние регуляторы, которые наверно лучше адаптированы для конкретной модели, но от этого суть заряда не меняется.

Надо правильно понимать выходные технические данные разных моделей, если указано 100W выходной мощности, это совсем не значит что вы будет получить эту мощность постоянно, ветровые условия не бывают постоянными и это еще без учета потерь на регулятор и провода.

Можно считать, что параметр величины зарядного тока при слабых и средних ветрах более важен, чем максимальная мощность генератора при штормовом ветре, поэтому к максимальной мощности, рекламируемой производителем, надо относиться с пониманием и только после ознакомления с графиком производительности.

Например один из популярных моделей Rutland-914 имеет относительно небольшую максимальную мощность и начинает зарядку примерно с 6 узлов относительного ветра, что в общем совсем неплохо и 140W на 21 узле, при этом не надо путать морские узлы и американские mpt - miles per hour, это сухопутные мили !



Другая популярная модель Air-Breeze при весе всего в 5.9 кг и минимальной скорости ветра заряда в 5 узлов, ври ветре в 20 узлов выдает до 260 амперчасов в сутки (120W), хотя уже при 10 узлах всего 40 амперчасов в сутки (4W), т.е. при суточном  расходе батарей например в 150 амперчасов, одного ветрогенератора уже не хватит при слабом ветре.



Внутри любого ветрогенератора все просто - лопасти закрепленные на вал генератора, электронный тормоз и контроль оборотов и корпус с флюгером.



Комплект состоит корпуса, 3 съемных и заменяемых лопастей и комплекта крепления. Всегда полезно иметь хотя-бы одну запасную лопасть в случае необходимого ремонта на ходу.



Стоимость этого генератора около 1300 евро, без учета кронштейна, установки и внешнего регулятора.

Таким образом, ветрогенератор это надежный дополнительный источник заряда батарей, но его надо рассматривать в комплексе с другими источниками - солнечными панелями или гидрогенераторами, при учете ветровых условий района плавания и ответ в выборе тут не однозначный, как в случае с солнечными батареями.

Источник
« Последнее редактирование: 21.11.2016, 20:49:07 от bigbird »

 


* Интересно почитать

* Поиск по сайту


* Последние сообщения

topic Яхтсмен Виталий Елагин вышел на связь спустя восемь дней после исчезновения
[Машинный телеграф]
grebenshch
27.03.2024, 18:07:12
topic Механика движения комет
[Погода]
Fermer
24.03.2024, 10:35:22
topic Грустная история косатки, которая помогала китобоям: верования народа тауа
[Машинный телеграф]
grebenshch
23.03.2024, 00:02:36
topic В Колумбии поднимут затонувший корабль XVIII века с сокровищами на $17 млрд
[География]
grebenshch
20.03.2024, 00:29:46
topic Вакансия дня: счетовод пингвинов в Антарктиде
[Машинный телеграф]
grebenshch
20.03.2024, 00:21:11
topic «Секс-плот» — антрополог хотел доказать жестокость людей, но не смог
[Машинный телеграф]
grebenshch
20.03.2024, 00:16:04
topic Редакционная статья яхтенного дизайнера Chuck Paine (США)
[Машинный телеграф]
grebenshch
16.03.2024, 21:48:13
topic Грузовой корабль улавливает и перерабатывает свои выбросы углекислого газа
[Техника]
grebenshch
16.03.2024, 19:26:43
topic Самый дорогой подводный отель в мире с рыбами, плавающими вокруг вашей кровати
[Машинный телеграф]
grebenshch
16.03.2024, 16:17:18
topic Морские подковы
[Машинный телеграф]
grebenshch
16.03.2024, 15:42:08
topic Как поделили океан
[История]
grebenshch
16.03.2024, 15:36:47
topic Dufour 44: новое решение
[Новинки]
grebenshch
14.03.2024, 16:31:06

* Двигатель торговли

* Активные авторы

Craus Craus
4006 Сообщений
bigbird bigbird
2971 Сообщений
grebenshch
541 Сообщений
Grumete Grumete
392 Сообщений
root root
269 Сообщений

* Кто онлайн

  • Точка Гостей: 293
  • Точка Скрытых: 0
  • Точка Пользователей: 0

Нет пользователей онлайн.

* Календарь

Март 2024
Вс. Пн. Вт. Ср. Чт. Пт. Сб.
1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 [28] 29 30
31

Нет ближайших событий.

* Ваша Реклама

Здесь может быть Ваша реклама!

* Мы на Pinterest

SMF spam blocked by CleanTalk
Защита SMF от спама от CleanTalk
SimplePortal 2.3.6 © 2008-2014, SimplePortal