Катамаран "Turanor PlanetSolar" ("Сонячна планета") є найбільшим у світі судном на сонячних батареях. Судно завдячує своїм існуванням швейцарцю Рафаелю Дом'яну, який задумав цей проект і почав його здійснювати ще навесні 2004 року. За задумом катамаран мав показати можливість використання альтернативних джерел енергії та закликати до зменшення спалювання вуглеводнів.
Катамаран «Turanor PlanetSolar» був спроектований компанією LOMOcean Design, будувався на верфі Knierim Yachtbau у м. Кілі (Німеччина) та успішно спущений на воду 31 березня 2010 року. Вартість проекту коштувала 26 млн. доларів.
Судно "Turanor PlanetSolar", довжиною 31 метрів і шириною 15 метрів для того, щоб забезпечувати енергією свої двигуни використовують 537 квадратних метрів сонячних батарей, які заряджають батареї літій-іонних акумуляторів. Коефіцієнт перетворення енергії фотогальванічних осередків – 18,8 відсотка. У похмуру погоду площа сонячних батарей зростає висувними модулями. Працюючи на сонячних батареях «Turanor PlanetSolar» є екологічно чистим та безшумним.
У вересні 2010 року найбільше у світі судно на сонячних батареях розпочало свою навколосвітню подорож з Монако і завершило його тут же, в порту «Еркюль».
Енергії, одержуваної екологічно чистим способом, вистачило для того, щоб перепливти всю земну кулю. Судно побувала у таких містах як Майамі, Канкун, Брісбен, Сінгапур, Гонконг та Абу-Дабі.
На всьому шляху судно керувалося командою з 4 осіб, проте з легкістю може вмістити до 40 осіб. Під час проходження Аденської затоки команду посилили військові підрозділи для захисту від піратського нападу.
Плавання було завершено через 584 дні після відплиття. Подорож стала унікальною в тому, що ще нікому не вдавалося здійснити кругосвітнє плавання на судні, що використовує лише сонячну енергію.
Основні характеристики «Turanor PlanetSolar»:
Водотоннажність, т: 89;
Габаритні розміри, м: довжина – 31; ширина – 15; висота – 6,30; осаду – 1,55;
Площа сонячних модульів, м2: 537;
ККД панелей, %: 18,8;
Встановлена потужність панелей, кВт: 93,5 (127,0 л. с.);
Максимальна потужність двигуна, квт: 120;
Середня витрата двигуна, кВт: 20 (26,8 л. с.);
Середня швидкість: 5 вузлів (9,25 км/год)
Швидкість, вузлів: максимальна – 14 (26 км/год), крейсерська – 7,5 (13,9 км/год);
Автономність плавання: у ясну сонячну погоду необмежено
Екіпаж, чол.: 4;
Місткість, чол.: 40
Схоже, що настало «золоте століття» для любителів водних подорожей. Та й взагалі для всіх тих, хто любить проводити свою відпустку чи просто вільний час на воді. І настав цей час завдяки такій бурхливій галузі, як геліоенергетика. Нові технології дозволили отримати високопродуктивні фотоперетворювачі, невеликі, але потужні електродвигуни, компактні акумулятори, що володіють великою ємністю. І ось з'явилися човни, катери, яхти, що працюють на електриці, що їх дають сонячні батареї.
Однією з перших на воду була спущена яхта на сонячних батареях, яку її творці – італійські студенти Марко Феррарі та Альберто Франчі – назвали «Helios». Ця яхта мала вітрила, зроблені з 2500 гнучких полікристалічних кремнієвих батарей. Загальна площа цих батарей трохи більше 2000 квадратних метрів. І вони генерують потужність понад 350 кіловат.
У машинному відділенні знаходиться акумуляторна група, що заряджається від цих сонячних батарей. Від акумуляторів працює малошумний маршовий електродвигун, який обертає гвинт. Оскільки через негоду вітрила з сонячними батареями можуть бути протягом тривалого часу складені і не заряджатимуть акумулятори, на яхті є дизель-генератор, який використовується в похмуру та негоду.
Поява сонячної яхти Helios стимулювала створення нових суден. А поява нових легких та міцних матеріалів дало простір фантазії дизайнерів та суднобудівників. На воду були спущені не лише великі яхти із сонячною енергетикою, а й невеликі катери, човни індивідуального користування. І весь цей флот можна з повним правом назвати «сонячним», бо саме сонце давало енергію, яка обертала гвинти цих суден.
Яхта MS Turanor PlanetSolar
Заснована у 2008 році швейцарська фірма PlanetSolar SA, бажаючи продемонструвати усьому світові можливості сонячної енергетики, спроектувала яхту на сонячних батареях. На верфі в Кілі німецька фірма Knierim Yachtbau за швейцарським проектом збудувала цю яхту, яку назвали «Turanor PlanetSolar». За задумом творців судно мало здійснити навколосвітню подорож, використовуючи тільки й виключно сонячну енергію.
Яхта «Turanor PlanetSolar» вирушила у навколосвітню подорож.
Яхта була катамаран, між поплавцями якого розташовувався основний корпус яхти. Верхня палуба була покрита панелями сонячних батарей, причому додатково до панелей, закріплених на палубі, додавалися блоки розсувних панелей, які висувалися лівим і правим бортами.
Загальна площа гелієвих панелей складає 537 метрів квадратних. Панелі мають загальну потужність трохи менше 120 кіловат та заряджають літій-іонні акумулятори. Місткість акумуляторів така, що забезпечується рух судна протягом п'яти діб без підзарядки. Від цих акумуляторів, розташованих у бічних поплавцях, живляться чотири маршові електродвигуни.
У відкритому морі
Довжина яхти – 31 метр, ширина – 15 метрів. Висота – 7.5 метрів. Водотоннажність ─ близько 60 тонн. Місткість – до 50 пасажирів. Максимальна швидкість - до 15 вузлів (приблизно 25 км/год). Таку швидкість яхта розвиває завдяки двом гвинтам, виконаним із вуглецевих композитних матеріалів.
Рубка. Пульт керування
Ще одне цікаве інженерне рішення – діаметр кожного гвинта дорівнює двом метрам. Це значно більше, ніж у гвинтів, які встановлюються на кораблях такого класу. Але такий великий діаметр гвинтів дозволив завантажити їх лише наполовину. Тим самим було вирішено двояке завдання – забезпечення поступального руху та швидке маневрування катамарану без звичайного керма.
Біля берегів Франції. Добре видно гвинти яхти.
У кругосвітню подорож було набрано екіпаж із п'яти осіб, який очолив Рафаель Дом'ян. 27 вересня 2010 року стартувавши в Монако і пройшовши понад 60 000 кілометрів, здійснивши заходи в порти 28 країн, 6 травня 2012 року, через 585 днів яхта MS Turanor PlanetSolar повернулася в точку старту - в порт Еркюль Монако.
В даний час сонячний катамаран використовується як наукове судно, хоча з успіхом може бути переобладнаний у чудову круїзну яхту.
Інша швейцарська компанія Solarwave, не бажаючи відставати від PlanetSolar SA, вирішила створити власну зелену яхту. Причому цей корабель за задумом розробників має випускатися серійно і призначатиметься для круїзних подорожей. Як партнер був обраний Nedship – турецька суднобудівна верф. І 2015 року пілотний екземпляр круїзної яхти був спущений на воду. Назвали її "Solarwave 62" ("Сонячна хвиля 62").
Судно є катамараном, довжина якого дорівнює 18.6 метра. Корпус виконаний із композитного вуглецевого матеріалу. Середня частина даху, що складається із сонячних панелей, виконаних на базі монокристалічного кремнію, може підніматися, пропускаючи сонячні промені на палубу. Загальна потужність цих батарей дорівнює 15 кіловатам. Але за бажанням замовника площа даху може бути збільшена, а відповідно буде збільшена і потужність сонячних батарей, які заряджають блок акумуляторів загальною ємністю 100 кіловат-годин.
Яхта біля берега. Дах складений.
Гвинти рухаються двома електродвигунами, що мають пікову потужність 62 кВт. Ці двигуни можуть розігнати яхту до максимальної швидкості 13 вузлів. При такому навантаженні акумулятори можуть швидко розрядитись, тому такий режим роботи рекомендується застосовувати лише в екстрених випадках.
У відкритому морі
У звичайних умовах корабель рухається з крейсерською швидкістю 7 вузлів, що гарантує максимальну дальність ходу без підзарядки. Швидкість, звичайно, невелика, але ця яхта не гоночна, а круїзна.
Салон та пост управління яхтою
На судні є шестиметровий елінг для невеликих водних скутерів, човнів, сонячні тераси на носі та на кормі, кают-компанія з витонченою обстановкою, камбуз, апартаменти власника яхти, а також від трьох до шести кают для гостей та екіпажу. Вартість такої яхти – 2.0 – 2.5 мільйона євро.
Катер "Aqua Watt 500 Solar"
Німецька фірма Aqua Watt GmbH відома тим, що випускає катери, яхти, човни електричним ходом. Останньою новинкою, яку фірма представила на ринок, став катер на сонячних батареях. Цей катер був названий "Aqua Watt 500 Solar". На відміну від попередніх судів фірми цей катер працює повністю від сонячної енергії. Спочатку він призначався для доглядачів та єгерів заповідників, у яких дуже суворо стежать за екологією, і де заборонено використання будь-яких транспортних засобів із шкідливими викидами.
Катер "Aqua Watt 500 Solar"
Цей катер не потребує спеціально обладнаних причалів та місць швартування. Мала осідання дозволяє витягнути його на берег, а якщо це неможливо, то достатньо кинути якір або пришвартувати до бою. Катер випускається у двох модифікаціях – з двигуном 1600 Вт і з двигуном 800 Вт. З двигуном 1600 ват катер може розвивати швидкість до 6 вузлів.
З двигуном 800 Вт на повній потужності катер розвиває швидкість 4.7 вузла, на половинній потужності – 4 вузли. При постійному сонячному освітленні швидкості 5.5 вузлів запас ходу становить 6 годин. При швидкості 4 вузли цей час збільшується до 10 годин. У нічний час запасу акумуляторів вистачає на 4:00 при швидкості 5 вузлів і на 6:00 при швидкості 4:00. На швидкості 2 – 2.5 вузла час руху обмежений.
Корпус катера виготовлений із поліефірного тришарового склопластику. Сонячні батареї потужністю 1600 Вт виконані на базі монокристалічного кремнію. Літій-іонні акумулятори ємністю 210 ампергодин. Підводний двигун з безступеневим електронним керуванням, потужністю 1600/800 Вт. Довжина катера – 5.5 метра, ширина – 1.84 метра. Опад ─ 0.4 метри. Вага – 480 – 550 кілограмів. Місткість – 4 особи.
Зараз на водній гладі озер, річок, морів можна побачити безліч витончених, з фантастичними обводами човнів, яхт, катерів, що блищать блакитними сонячними батареями. Немає шуму двигунів, немає вихлопних газів. А це дуже важливо для мінімізації техногенного впливу людини на природу.
В нашому місті. Унікальний екологічно чистий катамаран на сонячних батареях подорожує маршрутом Санкт-Петербург – Великий Новгород – Москва – Астрахань, і 22 липня він причалив до Чебоксарів.
Експедиція проходить у рамках проекту «Інженерні конкурси та змагання» дорожньої карти «Маринет» Національної технологічної ініціативи. Планується пройти 5000 кмпо річках Росії та відвідати 20 регіонів. Дорогою катамаран робить зупинки у великих населених пунктах, для місцевих жителів проводять екскурсії судном і навіть пропонують покататися на ньому. А в деяких містах, зокрема й у Чебоксарах, учасники експедиції організовують науково-технічний фестиваль «Ековолна» для дітей.
Наша республіка має безпосереднє відношення до створення катамарану. Новочебоксарський завод «Хевел»як партнер програми безкоштовно надав сонячні модулі. Ними обшитий дах судна. Сумарна потужність батарей – 9 кВт. Катамаран будувався у Санкт-Петербурзі у 2017 роціз липня до листопада. Звідти ж 20 травнясудно вийшло у відкрите плавання, а вже 1 вересня експедиція завершиться в Астрахані.
Директор АНО «Національний центр інженерних конкурсів та змагань», керівник експедиції «Ековолна» Євген Казановрозповів, що п'ятий рік у Росії проводяться змагання «Сонячна регата»:
«У 2014 році ми вперше почали будувати судна на сонячних батареях, і тоді у нас було 10 російських команд, зараз – понад 40. Раніше у нас були тільки одномісні човни для перегонів на кілька годин, а це наш перший досвід – судно, яке живе. може рухатися кілька місяців».
До речі, у Чебоксарах у Будинку дитячої та юнацької творчостіпобудували маленький одномісний човен на сонячних батареях, він називається «Йорік»і також бере участь у програмі «Сонячна регата».
За собівартістю катамаран обійшовся менше 200 тисяч євро - близько 14 млн. рублів.
Для порівняння, собівартість катамарану на сонячних батареях, який виробляють у Європі, – понад 1 мільйон євро, а продати його планують взагалі за 1 млн 800 тисяч євро.
Завдання експедиції– показати людям, що відновлювані джерела енергії не майбутнє, а сьогодення. Сонячні модуліє основним джерелом харчування для двох електродвигунів. Хід катамарана вночі та в періоди низької сонячної інсоляції забезпечують літій-іонні акумулятори новосибірського заводу «Ліотех»загальною потужністю 70 квт.
Катамаран розвиває швидкість 10-12 км/год, практично як велосипед, що нормально у водовипромінювальний режим. При цьому витрачається енергія 3 кВт/год. Швидкість можна збільшити до 15-17 км/годАле тоді навантаження зросте втричі – до 9 кВт/год. Судно спроектовано так, що 10-12 км/год – це найенергоефективніший режим. Коли задумували катамаран, розраховували, що електрика надходитиме в обсязі приблизно 3-4 кВт/год.
Насправді виявилося, що запасу в акумуляторах більше, фактично можна витрачати 6-7 кВт/год. Таким чином, у планах у творців – Національного центру інженерних конкурсів та змагань – перепроектувати судно та зробити швидкість трохи вищою.
З іншого боку, екіпаж готовий до тривалих дощів, поганої погоди. Тобто в похмуру погоду виробляється 30 кВт/год на день, у хорошу – 60-70.Сонячні батареї акумулюють електроенергію з 3 ранку до 10 вечора. Але коли сонце тільки встає або вже заходить, то вони виробляють менше - 500 Вт або 1 кВт, а найбільша кількість енергії припадає на день приблизно з 10 ранку і до 4 дня. Рекорд - 10,5 кВтвиробленої енергії протягом години.
Судно маломірне (в довжину 11,6 метрів), на борту під час руху може бути до 12 осіб. На катамарані всього чотири двомісні каюти, де розміщуються вісім чоловік. На судні є ще один член екіпажу – щур Дельта, і, як жартують учасники експедиції, якщо вона ще не втекла, значить поки що подорож йде добре.
Катамаран спроектований так, що система сама регулює витрати енергіїі навіть перерозподіляє її, якщо потрібно, наприклад, увімкнути чайник або двигун. Запас енергії в акумуляторах при повній зарядці вистачить на 24 години ходу без зупинок та підзарядки.
Євген Казанов розповів, що в цій експедиції беруть участь три виші: МДІМВ(кафедра природокористування) – спільно з ними проводяться дослідження води та клімату для проекту «Плавучий університет»; МДУ ім. М.В. Ломоносова- вони беруть проби води, перевіряють в експрес-лабораторії, а потім консервують та направляють до Москви; Пітерський політех- Разом з ними проводяться дослідження приходу сонячної інсоляції та електрики та витрата ефективності. Також разом з ними мандрують хлопці з московської Академії водного транспорту: вони проходять тут практику, вчаться швартуватися, шлюзуватися, змінюються через два тижні
Прісна вода - найцінніший ресурс, який є в Росії, всі люди складаються з води. Забруднюючи воду, ми забруднюємо себе, тому що так чи інакше ми споживаємо прісну воду. І якщо ви звертали увагу, вода у портах чорного кольору, тому що двигуни внутрішнього згоряння викидають усі відходи у воду. У багатьох країнах світу на тих озерах, які хочуть зберегти, заборонили двигуни внутрішнього згоряння та дозволяють лише електродвигуни. Ми в цій частині трохи відстали, але тенденція до того, щоб зберегти заповідні водоймища і перейти до більш дбайливого використання водних ресурсів. Все-таки наша країна знаходиться на другому місці у світі за запасами прісної води.
При однаковій потужності на бензиновому та на нашому двигуні, у нас ефективність вища, швидкість вища. За сонячними батареями майбутнє. У Європі вже ухвалено рішення та прийнято конвенцію, що до 2050 року буде заборонено використання двигунів внутрішнього згоряння на водному, повітряному та автомобільному транспорті. Також, наприклад, Японія переходить на водневу енергетику, вони відмовляються від атомної, тому що атом небезпечний, а нафту спалювати неактуально. Навіть Менделєєв говорив, що отримувати енергію з нафти рівнозначно тому, як топити піч асигнаціями. Нафта дуже корисний ресурс, з неї можна робити дуже багато речей, корисних людині, а коли ти її спалюєш, фактично небо коптиш. Зараз у нас прихід електрики 6 кВт, а для того, щоб отримати їх з нафти, потрібно витратити літр бензину та забруднити атмосферу.
Катамаран пробуде у Чебоксарах ще два дні- сьогодні та завтра. Потім судно попрямує до Зеленодольська, а наступна велика зупинка 28 липня у Казані.
Австрійська верф SILENT-YACHTS розпочала будівництво перших трьох 24-метрових катамаранів SILENT 79 океанського класу на сонячних батареях на базі в італійській Маротте. Дизайном проекту за концептом засновника та CEO SILENT-YACHTS Міхаеля Кехлера(Michael Köhler) займався Марко Казалі(Marco Casali) із Too Design, морську архітектуру розробив Енріке Кастілла(Enrique Castilla) з Insenaval. SILENT 79 стане флагманом модельного ряду верфі.
SILENT 79 можна назвати новим щаблем в еволюції минулих моделей компанії. Зокрема, в дизайні катамарана багато що відсилає до його старшого, але набагато меншого за розмірами брата SILENT 55.
«Для сонячних батарей потрібна велика поверхня. Перед нами стояло завдання вивільнити для цього стільки місця, скільки можливо, але при цьому зберегти гармонію в силуеті катамарану. Мені здається нам це вдалося. Я намагався створити цікавий італійський дизайн: витончений та шляхетний. Ця яхта добре виглядає, і водночас вона практична», - каже Марко Казалі.
Корпус катамарана буде литим і побудований методом вакуумної інфузії. Це дозволить полегшити сендвіч зі склопластику та покращити його звуко- та теплоізоляційні якості.
У дизайні екстер'єру SILENT 79 упор зроблений на прямі лінії та великі вікна. З одного боку, скління дозволить насолоджуватися із салону панорамним видом на море, з іншого - зменшить необхідність додаткового штучного освітлення. У кокпіті на кормі головної палуби, крім стандартної зони відпочинку, розташується бар. А ось під пляжний клуб відведено носову частину головної палуби.
Планування кают на кожному катамарані відрізнятиметься один від одного за бажанням їх власників. У стандартному плануванні ширина салону становитиме майже 11 метрів. Усередині розмістяться камбуз, зона відпочинку та зона їдальні. На нижній палубі передбачається від чотирьох до шести гостьових кают та дві каюти екіпажу на дві-три людини кожна. Але вже на першому з човнів, що будуються, планування змінено так, що дві каюти в кормовій частині судна стануть апартаментами власника з просторою вітальнею, кабінетом і сауною.
Оздоблення всіх кают «зеленого» катамарану буде, природно, виконано з матеріалів, які підлягають вторинній переробці. Автори проекту обіцяють мінімалістичний, ергономічний та водночас розкішний дизайн інтер'єрів.
Сонячні батареї займуть дах над салоном та кокпітом. Крім того, вони будуть розташовані на даху незаскленого капітанського містка, який формою нагадує спойлер спорткара. Всього на SILENT 79 буде встановлено 70 високоефективних панелей, здатних створювати напругу до 25 кВ з найдосконалішими контролерами заряду типу MPPT (maximum power point tracking, відстеження максимального рівня заряду). Акумулятори літієві, аналогічні батареям, використовуваним Tesla, дозволять не зупинятися ночами. Інвертори напруги на 15 кВА забезпечать подачу електрики для побутових потреб екіпажу та гостей яхти.
На судні передбачено генератор, але передбачається, що його використання буде потрібно лише в крайніх випадках, щоб перезарядити батареї, коли тривалий час потрібно йти на високій швидкості або кілька днів стояла похмура погода. Для приготування або роботи кондиціонера під час стоянки на SILENT 79 генератор не потрібен.
В абсолютній тиші абсолютно без використання додаткового палива катамаран на швидкості 6–7 вузлів зможе проходити до 100 морських миль на день. Максимальна швидкість, яку він здатний розвинути, становитиме 20 вузлів.
Приводити в рух судно буде пари електродвигунів по 50 кВ кожен у стандартній «крейсерській» модифікації або по 250 кВ кожен у варіанті E-Power. Крім безшумності та відсутності викидів, їх також відрізняє низький рівень вібрації. Втім, за бажанням власників SILENT 79 може бути і гібридом із двома дизельними моторами на 220 л. с.
У негібридному варіанті енергосистема SILENT 79 буде максимально простою і практично не вимагатиме техобслуговування, що дозволить використовувати катамаран у режимі автономного плавання. Це дозволить значно знизити його вартість, порівняно з дизельними побратимами. Базова ціна SILENT 79 становить 3,4 млн. євро.
Так як катамарану не потрібне машинне відділення, він може похвалитися найбільшим гаражем для тендеру у своєму класі. Місця вистачить для човна завдовжки 4,5 метра, машини-амфібії та гірокоптера на поплавцях.
Два з трьох катамаранів, що будуються, вже знайшли своїх власників. Перший спуск на воду SILENT 79 заплановано на 2020 рік.
Прес-конференція та презентація інноваційного для російських вод судна відбулася в Санкт-Петербурзі 11 травня, в ході чого учасникам заходу не лише розповіли подробиці про найновіший катамаран, а й дозволили пропливти під сонячними панелями.
Слід сказати, використання відновлюваних джерел енергії, як-от сонце і вітер, у Росії лише починається, що з особливостями ресурсної бази країни. Проте учасники конференції наголосили на важливості проекту для подальшого інноваційного розвитку суднобудування та судноплавства, адже в багатьох країнах світу альтернативна енергія використовується досить активно. Це пов'язано не лише з екологічним аспектом, а й із важливістю підвищення показників енергоефективності.
За словами Євгена Казанова, суден на сонячних батареях подібних розмірів у Росії ще не будували, що робить катамаран "Ековолна" унікальнішим.
Судно здатне розвивати швидкість до 13 км/година. Воно є морським та тримає хвилю до 2-х метрів.
Проект розроблений аспірантами та студентами Калінінградського університету, Московського державного університету та Санкт-Петербурзького Політехнічного університету Петра Великого, за підтримки МДІМВ та Державного університету морського та річкового флоту імені Макарова.
Вартість будівництва катамарану склала 13 млн рублів. 8 млн. з них є державними, а 5 млн. - вкладення приватних інвесторів.
Судно почали будувати влітку минулого року на верфі яхт-клубу "Балтієць". Споруда здійснювала компанія з Петербурга Marinelab.
Цікаво, що 90% комплектуючих на судні – російського виробництва: сонячні панелі вироблені компанією Hevel (Новочебоксарськ), акумулятори – компанією "Ліотех" (Новосибірськ), автоматика – "Валком" (Санкт-Петербург).
Сонячні батареї розроблені у Фізико-технічному інституті імені Йоффе, і, за словами представника Marinelab, є найкращими в Росії, а також відповідають світовому рівню.
Акумулятори дозволяють судну йти близько 8 годин без заряджання. З метою безпеки катамаран обладнаний дизельним двигуном, який, за словами Євгена Казанова, використовуватиметься лише у крайньому випадку.
