Вы здесь
Автономный электроводородный катамаран не знает куда плыть
Коронавирус задержал выход Energy Observer в море, затем заставил сбросить скорость на финише рейда через Атлантику, более месяца пришлось провести на Мартинике и Гваделупе и лишь 24 мая судно перешло на Антигуа. Но что дальше? Куда держать курс?
В марте организаторы надеялись, что к прибытию на Карибы ситуация утрясется, ан не тут-то было. Все страны впереди охвачены инфекцией и не факт, что главная цель, Токийская олимпиада, на которой «Тойота», главный спонсор проекта, хотела провести рекламную кампанию водородных технологий, состоится в 2021 году. Не сумев захватить лидерство в производстве электроавто, «Тойота» сделала ставку на водород и помогла модернизировать этот катамаран.
Выйдя из Сен-Мало, 25 марта прибыли на Канары, пройдя за 12 суток 1400 морских миль от мыса Пуэнт-де-Корсан, западной оконечности Бретани. 10 апреля достигли островов Зеленого мыса, а 21 апреля ошвартовались на Мартинике – 5000 миль за 34 ходовых дня, отличный результат, куда там Колумбу!
Этот футуристичный катамаран стал первым автономным электроводородным кораблем, после модернизации был спущен на воду в Сен-Мало весной 2017 г., поднялся по Сене в Париж, откуда и начались плавания по всем портам Франции. В 2018 г. пришел черед Средиземного моря, а в 2019-м обошли север Европы, включая Балтику, Норвегию и даже Шпицберген! В итоге накрутили 18000 морских миль, обкатали гибридную энергоустановку и устранили недостатки.
А началось все в Канаде в 1983 году, когда компания Canadair под наблюдением шкипера Майка Берча и Найджела Айринса, британского дизайнера гоночных судов, построила Formule Tag, самый крупный в то время катамаран для океанских гонок. Уже в 1984 г. команда Берча установила новый мировой рекорд, пройдя за сутки 512 морских миль! Средняя скорость 44,5 км/час – под парусами и без всяких новейших штучек, вроде подводных крыльев.
В 1993 г. его купили знаменитый английский моряк Робин Нокс-Джонстон и гонщик Питер Блейк, назвав ENZA New Zealand. Робин прославился тем, что в 1969 г. стал первым, кто в одиночку завершил безостановочное кругосветное плавание, а Питер впоследствии дважды выигрывал гонки на Кубок Америки. Свой класс они подтвердили, выиграв в следующем году Кубок Жюля Верна (надо обогнуть Землю быстрее, чем за 80 дней) с новым рекордом: 74 дня, 22 часа 17 минут и 22 секунды.
Корабль переходил из рук в руки, ставил рекорды, его несколько раз удлиняли и сейчас параметры таковы: длина 30,5 м, ширина 12,8 м, вес 34 т. Винты вращают два реверсивных электромотора по 41 кВт, их питают топливные водородные ячейки. 8 танков вмещают 62 кг сжатого Н2, полученного из морской воды, и установка, весящая более двух тонн, помимо компрессора и электролизера имеет десалинизатор. При соединении водорода с кислородом воздуха снова образуется вода – никаких парниковых и ядовитых газов, экологически чистая система.
Для покрытия пиков потребления (надо, скажем, срочно дать полный ход), для общей балансировки системы и хранения энергии имеется литий-ионная батарея на 106 кВт. Энергию вырабатывают солнечные панели (130 кв. м, пиковая мощность 21 кВт), два вертикальных аксиальных ветряка на 1 кВт каждый, и вращение винтов в режиме генерации. После заряда батарей энергия идет на электролиз воды. Во время путешествия по Северной Европе в обычных условиях водород обеспечивал до 60% энергии судна, 40% приходились на солнечную энергию. При хорошем ветре для дополнительной тяги запускают большой воздушный змей – он неплохо показал себя на швейцарском солнечном тримаране Tûranor PlanetSolar, который в 2010-12 годах обогнул Землю за 584 дня.
Комбинированная система хранения энергии (батарея плюс емкости с водородом) позволяет втрое уменьшить вес в сравнении с чисто батарейной, как на Tûranor. Грубо говоря, плотность энергии 1 кг дизтоплива в сто раз больше, чем у 1 кг литий-ионной батареи. Даже с учетом КПД электромотора (90%) и дизельного двигателя (ок. 35%) 1 т дизтоплива эквивалента 30 т батарей. У сжатого водорода показатель несколько ниже, но все же разница велика, что и дает выигрыш в весе. Такая система надежнее, гибче, обеспечивает большую дальность хода и у нее меньше потери на естественный разряд батарей.
Установка позволяет развить скорость 4-5 узлов, да кайт может добавить до трех узлов. Практика показала, что в сутки Energy Observer преодолевает в среднем около 110 миль. Да, почти в пять раз меньше, чем под парусами в лихие дни молодости, но ветер дует не всегда, и переоборудовали кораблик не ради скоростных достижений, а для отработки новых технологий.
Он впечатляет! Футуристичный, обтекаемый, в голубом панцире солнечных панелей, с крыльями жестких парусов. Экипаж восемь человек, в рубке два кресла для вахты, а жилые помещения с минималистским белым дизайном напоминают о фильме «Космическая одиссея 2001 года». За три года плаваний посетил 25 стран и 48 портов, все обкатано и доведено до ума и пришла пора показать его истинные возможности. Европа это огромный полуостров – иногда ее называют «балконом в Атлантику». Что ж, девица вошла в пору (корабль в английском языке женского рода), пришло время спрыгнуть с балкона и отправиться в большой мир.
Хотели уйти в кругосветку в 2019 году, пересечь Атлантику, посетить обе Америки, пройти Панамский канал, побродить по Тихому океану. Намеревались даже обойти Гренландию и забраться в лабиринт канадских островов, чтобы показать, к чему привело глобальное потепление! Но благоразумно отказались от авантюры. В этом году намеревались побывать во многих азиатских портах с тем, чтобы прийти в Токио к началу Олимпийских игр, 2021-й отводили на вояж по Тихому океану и вдоль западного побережья США, а на 2022 год намечали круиз по Центральной Америке и восточному побережью штатов. И лишь весной 2023-го – финальный бросок через Атлантику. В расписании фигурировало 50 стран и 101 порт!
Но эпидемия порушила все планы. Западный маршрут позволит попасть на олимпиаду летом 2021 года. Но уже на Карибах французы столкнулись с проблемами – все острова инфицированы, поэтому смены экипажа не будет и неясно, что делать дальше.
Как же было в океане? От Бретани до Канар дул сильный встречный ветер и главную роль играли паруса-крылья – катамаран часами шел в крутом бейдевинде, когда они особенно эффективны. Винты потребляли мало энергии: 4 кВт, подаваемые на двигатели, давали 30% вклада в скорость, но главное, позволяли идти круче к ветру, под углом 25°! Лучшие парусники ходят под углом 30°-35° – система H2-Wings-Propellers оказалась весьма выгодной. Да, «Energy Observer» не гонщик, ставивший мировые рекорды, площадь его полностью автоматизированных крыльев с толстым аэродинамическим профилем вдесятеро меньше, чем в кругосветке под управлением Блейка. Однако вкупе с двигателями они образуют экономичную гибкую комбинацию.
От Канар до Кабо-Верде ветер благоприятствовал, и удалось развить хорошую скорость. Всю энергию солнца подавали на двигатели, и к сумеркам аккумуляторы разряжались до 20% емкости, но тут автоматически включались топливные ячейки и быстро заряжали их, обеспечивая энергией не только ход, но и системы управления и передачу данных через спутник. Сенсорные экраны, автоматика и компьютеры, сотни датчиков (сбор данных каждые 10 минут!), кухня с тремя большими холодильниками, электрический камбуз, хлебная печь и несколько кухонных автоматов. Вдоволь горячей воды – помимо электроэнергии ячейки выделяют тепло – экипаж наслаждался высоким уровнем комфорта!
Увы, в Атлантике снова сказалось влияние эпидемии и, несмотря на хороший пассат, пришлось сбавить ход, иначе переход Кабо-Верде – Мартиника мог длиться менее 14 дней, необходимых для карантина. При этом шли без водорода, на парусах и солнечной энергии (ночью работали аккумуляторы). При ветре более 18 узлов винты начинают мешать, и когда датчики сообщают о недостаточном крутящем моменте на валу, они блокируются, а лопасти автоматически поворачиваются, чтобы уменьшить сопротивление. При этом можно использовать винт для генерации энергии, что и было проверено. Конечно, скорость падает, но это и требовалось. В общем, система отлично работала в автоматическом режиме, оказалась гибкой и позволила выбирать наиболее выгодные режимы движения.
Самое время продолжить вояж, но куда плыть? Был план подняться по Амазонке, но в Бразилии в разгаре эпидемия, а двигаться в Тихий океан рановато. Неужели придется отменить кругосветку и возвращаться назад?