На рынке электрических подвесников доминируют крупные компании, беспрестанно совершенствующие свои изделия. Немного найдется отважных энтузиастов, готовых выйти на эту площадку и побороться за свой «кусок пирога». Энди Ребел из США с его стартапом Pure Watercraft — один из таких.
Компания Pure Watercraft была основана в 2011 году в Сиэтле. Возглавил фирму предприниматель Энди Ребел, выпускник математического факультета Стэнфордского университета. В начинание вложились серьезные инвесторы, чьи имена связаны с Кремниевой Долиной, а также такими гигантами, как Microsoft и Amazon. Что же побудило Энди заняться стартапом?
«В настоящее время доля катеров с подвесными моторами составляет 80% рынка. На таких лодках можно относительно легко провести замену пропульсивной системы на вариант с электрической тягой, — говорит Энди Ребел. — Поэтому именно этот сегмент стал ключевым для нашей деятельности, движимой стремлением сделать отдых на лодке более экологичным и вместе с тем доступным».
Выкованный в огне неудач
Так сформулировал свой опыт Энди Ребел: предыдущие 9 лет стали настоящим испытанием для него и соратников.
«Ошибок было немало, как и финансовых потерь, — признается Энди. — Если начать все сначала, но с полученным за эти годы опытом, то я пошел бы тем же путем, разве что продвигал бы свои идеи увереннее. Годы работы показали, что риски хоть и велики, но и выигрыш может быть крупнее, чем я мог представить».
Началось все с того, что Ребел приобрел подержанную лодку Cobalt. Задача состояла в замене ее стационарного 8-цилиндрового двигателя на кастомную электрическую пропульсивную установку.
«Придя из сферы IT, я в первую очередь был заинтересован в скорости, и мы сотрудничали с некоторыми подрядчиками, чтобы получить нечто быстроходное, — пишет Ребел в блоге компании. — В результате появилась лодка, гоняющая как чемпион (до 42 узлов), но вылезли и определенные проблемы. Попутно мы узнавали много нового про батареи, моторы, контроллеры и другие приборы, которые приходится устанавливать на лодку с электротягой».
«Нетрудно создать электрический подвесник и несложно запитать его от какой-то батареи, — продолжает Энди. — Но очень трудно сделать систему высокопроизводительной и безопасной. Непродуманно интегрированные компоненты «с полки» дадут тяжелую, неэффективную систему, требующую высоких затрат на обслуживание. Так что сложности с проектированием высокоемкого и высоковольтного батарейного блока и системы в целом, конечно, были».
Самым поучительным оказался финансовый урок. Для задуманной лодки все эти модификации и изменения вылились бы в сумму более $ 200 000, что вдвое превышает цену новой Cobalt — и без тех ограничений, которые все еще сопровождают любую электролодку. Кроме этого, кризис 2008 года оказал сильное влияние на спрос в этой ценовой категории: мало кто хотел раскошеливаться за возможность ходить на электричестве.
Своя ниша
Оказавшись на распутье, Энди Ребел и его единомышленники решили сосредоточить усилия на совершенствовании трансмиссии как перспективном направлении. Такой подход, несмотря на затратность, позволил бы компании накопить ценный опыт, собственные интеллектуальные наработки и отойти от привязки к определенному типу лодок. Ставка была сделана на глубокое проектирование, чтобы создать продукт с высокими характеристиками, безопасный и недорогой. Изучение статистики по прогулочным лодкам от ICOMIA (Международного Совета ассоциаций морской индустрии) помогло с выбором приоритетной ниши в сегменте установок мощностью 25 кВт как наиболее востребованных на рынке.
В Pure Outboard мотор и двухступенчатый редуктор опустили под воду на одну осевую линию с винтом, что обеспечило им пассивное охлаждение. Так удалось избавиться от дорогого и сложного контура охлаждения и зубчатой конической передачи, необходимых для электрических подвесников привычного дизайна с силовой частью над водой.
.jpg)
Компания нашла и решение, как сделать свой мотор почти в два раза легче и на две трети дешевле по сравнению с доступными на рынке аналогами. Мотор весит около 6,35 кг, что составляет порядка 13% общего веса системы (47,63 кг). Тесты показали, что новый подвесник, оснащенный кастомным алюминиевым винтом диаметром 16″ с шагом 17″ достигает пика мощности на 1500 об/мин.
Главной целевой группой Pure Watercraft стали «лодочники» с внутренних водоемов, а это миллионы потенциальных покупателей в Северной Америке, ходящих на небольших рыболовных и понтонных лодках. Еще одним объектом внимания оказались… тренерские лодки (а их тысячи!), используемые для занятий и соревнований по академической гребле. Обычно на них ставят небольшие двух- или четырехтактные подвесные моторы, которые хоть и дешевле сами по себе, но довольно дороги в эксплуатации. К тому же своим выхлопом и шумом они негативно влияют на природу и здоровье тренеров и спортсменов.
Энди Ребел установил, что такой подвесник на природном топливе обойдется в $ 5000–7000, около $ 1000 в год уйдет на заправку и $ 500– 1000 придется потратить на обслуживание и сервис. Поэтому в долгосрочной перспективе электрический Pure Outboard с одной батареей стоимостью $ 14 500 (без учета цены зарядного устройства) — более выгодное приобретение, ведь полная зарядка аккумулятора обходится всего в пару долларов, а траты на масло и консервацию отсутствуют.
Сроки окупаемости мотора Pure Outboard, если установить его взамен ДВС на тренерскую лодку, составят два года. Об этом говорят расчеты, сделанные в Университете Вашингтона. А если учесть расчетный срок службы системы, который существенно больше, чем у классического подвесника, совокупные затраты сократятся вдвое.
В плюсе окажется и природа. В своей статье с говорящим названием «Тысячу машин — с дороги» Ребел рассказал об экологичности электромотора по сравнению с бензиновыми лодочными моторами, которые до сих пор не комплектуются каталитическими конвертерами, в отличие от автомобильных двигателей, где эти устройства обязательны с 1970-х.
«Главная причина, почему большинство электрических пропульсивных систем не может завоевать широкого признания на рынке, на наш взгляд, состоит в том, что они существенно дороже, чем классические подвесники, даже если учесть их срок службы, — говорит Энди. — Цена за 1 кВт у Pure Outboard вдвое ниже, чем у нашего лучшего конкурента, а общая стоимость, которую платит владелец за систему и ее обслуживание на протяжении всего срока службы, гораздо ниже той, что выйдет за подвесной мотор с ДВС».
Касательно электрических конкурентов Энди Ребел добавляет: «Ничего похожего на наши технические решения и производительность на рынке пока не вижу. Есть система на 10 кВт, однако мотор там весит на 30% больше нашего и дает на 65% меньшую тягу. Батарея у него не имеет активного теплового управления и при этом обеспечивает меньшее соотношение Вт· ч/кг, чем наш аккумулятор. Если говорить прямо, Pure Outboard — единственный из доступных по стоимости электромоторов, который легко выводит лодку на глиссирование, и — в пересчете на один кВт мощности — делает это меньше чем за половину стоимоcти наших лучших конкурентов».
Батареи
Опыт с лодкой Cobalt повлиял и на решение Ребела разрабатывать собственные батареи, отказавшись от готовых решений, ведь покупать батареи у таких производителей, как BMW, Tesla и GM, невыгодно: в ценник у них закладывается еще и стоимость интеллектуальной собственности. К тому же пятилетняя динамика цен на батареи Torqeedo показывает, что компания стала просить за киловатт больше, тогда как себестоимость литиевых батарей снижается на 7% в год.
Непросто было определиться с типом ячеек для своей батареи. В Pure Watercraft решили последовать примеру компании Tesla и установить цилиндрические литий-ионные элементы 3,7 В с форм-фактором 18650 (18 мм x 65 мм), где в качестве материала катода использованы никель, марганец и кобальт (NMC) либо никель, кобальт и алюминий (NCA). Однако, если батареи Tesla состоят из более чем 7000 таких элементов, в батарее Pure Outboard их всего 768. Эти элементы от таких известных фирм, как LG, Samsung, Panasonic и Amphenol, часто используют в автомобилях, электронике, батарейных блоках ручных электроинструментов. Они не столь емкие, как мешочные ячейки, но их легче заменить в случае повреждения. Аккумуляторы работают под контролем BMS (системы управления батареей), применены специальные меры безопасности:
— петля блокировки, которая отключает высокое напряжение, если обнаружена какая-либо аномалия в кабелях и соединениях;
— контроль изоляции в каждом компоненте;
— система оповещения между каждым батарейным блоком и подвесным мотором, обеспечивающая передачу информации о состоянии всей системы.
Паспортная емкость батареи Pure Outboard составляет 8,8 кВт ч при 350 В номинального напряжения. По устройству она не отличается от автомобильных аккумуляторов, за исключением того, что гораздо более компактна и имеет только три электронные платы: главную и две ведомые. Объем устройства 49,5 л, размеры 575 x 375 x 225 мм, оно снабжено активным управлением тепловым режимом, имеет класс водозащиты IP67 и может быть соединено с другой батареей. Батареи будут сертифицированы по стандартам UN 38.3 и CE.
«Срок службы наших батарей будет больше, чем у любой другой электрической подвесной системы, представленной на рынке, так как ее эффективность и энергонапряженность выше, — считает Энди Ребел. —Это минимум 1000 полных циклов зарядки/разрядки, а время зарядки батареи, скажем, с 50 до 100% составляет 90 минут».
При цене $ 8500 стоимость 1 Вт·ч получается чуть менее доллара. Зарядное устройство мощностью 6,6 кВт со встроенным контроллером обойдется в $ 2000 и сможет обслуживать несколько батарей.
Лодки
В Pure Watercraft приняли решение сотрудничать с верфями White River (алюминиевый «окуневый» катер Tracker 175 длиной 5,36 м) и Highfield (небольшие RIB’ы Classic 360 и Classic Deluxe 380). Эти модели весьма популярны и подходят под установку подвесного мотора мощностью 25 кВт.
Цена оснащенной лодки варьируется от $ 24 000 до 29 000, что примерно в два раза выше, чем стоимость схожей лодки с четырехтактным подвесником мощностью 40 л.с., однако это не $ 200 000 или больше для привилегии ходить на электротяге. Для RIB’ов производитель обещает максимальную скорость 21,8 узла и дальность хода 17,7 км (или 161 км на 4,3 узлах). Удвоить дальность поможет подключение второй батареи.
Все лодки, комплектуемые системами Pure Outboard, были спроектированы для двигателей внутреннего сгорания.
«В идеале хотелось бы ставить наши моторы на специально рассчитанные для этих целей корпуса, — говорит Энди Ребел. — Они могли бы раскрыть все преимущества электрической пропульсивной системы, но в какую сумму это выльется? Так что пока мы не планируем этого делать».
Что до самой системы, то она полностью сформирована и находится сейчас на стадии бета-тестирования, а начало серийного производства запланировано на конец этого года.
