YMAG.media
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото

Futura: в будущее без ископаемого топлива

Проект Futura от конструкторского бюро Vripack — это не просто концепт с космическими формами, а серьезная заявка на создание предельно экологичной суперяхты.

Инженеры и дизайнеры конструкторского бюро Vripack любят решать сложные задачки и получают от этого процесса подлинное удовольствие. В творческом сусле этой голландской «пивоварни» (так они сами называют свою студию!) беспрестанно зарождаются всевозможные новаторские идеи, которые находят отражение в текущих проектах и время от времени выплескиваются в виде весьма нетривиальных концептов. Так появилась Futura, которую Марникс Хоэкстра и Барт Баухаис, креативные директора Vripack, представили журналистам на виртуальной пресс-конференции.

Триггером для работы над этим концепт-проектом послужил запрос клиента, задумавшегося о строительстве суперяхты, способной обходиться без ископаемого топлива. Но это не значит, что прежде студия не смотрела в этом направлении.

«Мы воспринимаем актуальные тенденции как подводные течения, которые формируют мир и определяют поведение общества, — говорит Марникс Хоэкстра. — Не стоит путать их с сиюминутной модой: это фундаментальные процессы, обес-печивающие такие качественные сдвиги, как, например, переход на экономику с безотходным производством».

Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 1
Сотовое остекление сложной формы действительно придает Futura футуристичный вид - фото
Сотовое остекление сложной формы действительно придает Futura футуристичный вид
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 3
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 4

Во Vripack интуитивно осознают, что грядет новая волна, хотя не знают, когда и где нам доведется с ней встретиться. Но факт остается фактом: сдвиг в энергетическом секторе очевиден, двигатели будущего уже никогда не станут такими же, как двигатели прошлого, и «экологическая» повестка, давно занявшая в развитых странах одно из главных мест, останется с нами надолго. Можно возразить, мол, яхтенная индустрия — это неповоротливый кит, дрейфующий в океане жизни сам по себе, пока сухопутный мир занят своими делами. Однако это не совсем так. Вдохновленные опытом и достижениями Илона Маска инженеры Vripack понимают, что нужно начинать с чистого листа и облекать новаторские технологии в красивую оболочку, применяя гуманистический подход к дизайну.

Снаружи

Продумывая экстерьер Futura и задавая ее основные линии, дизайнеры хотели добиться того, чтобы издали вычислить длину яхты было очень сложно. Действительно, даже на картинках эта 66-метровая лодка легко потянет и на 80, и на 100 метров. Ее авангардная внешность с обилием органичных форм понравится прежде всего молодому, менее консервативному поколению, на которое и ориентировались во Vripack. Выпуклое остекление сравнительно короткой и приземистой надстройки придает ей форму кокона. Стеклянные стены (а местами и пол!) позволяют взгляду проникать сквозь помещения, отчего создается незабываемое ощущение пространства с массой необычных углов обзора. Впрочем, во Vripack готовы масштабировать этот проект в рамках от 55 до 100+ м, поэтому отметка 66 м стала лишь удобной отправной точкой.

Планировки палуб Futura далеки от привычных: на борту превалируют широкие центральные трапы, соединяющие своеобразные зоны отдыха, и очень необычно реализована разноуровневость. Например, свес над открытой обеденной зоной расположен на высоте полутора палуб, а прибывшие гости высаживаются с тендера не на узкую кормовую платформу, а в открытое лобби почти на уровне воды, где их встречает экипаж и откуда они сразу могут попасть в свои каюты на нижней палубе, миновав зону спа и спортивный зал. Vripack разрабатывала дизайн Futura с помощью инструментов виртуальной реальности, которые она взяла на вооружение одной из первых в яхтенной индустрии, не забыв обо всех первостепенных для безопасной навигации конструктивных моментах.

Кормовая часть нижней палубы образует «пляжный клуб» и служит для встречи гостей - фото
Кормовая часть нижней палубы образует «пляжный клуб» и служит для встречи гостей
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 2
Чтобы лучше понять дизайн яхты и познакомиться с планировкой палуб, Vripack предлагает взглянуть на ее виртуальную модель своими глазами - фото
Чтобы лучше понять дизайн яхты и познакомиться с планировкой палуб, Vripack предлагает взглянуть на ее виртуальную модель своими глазами
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 4
Futura: в будущее без ископаемого топлива - фото 5

Внутри

Теперь главное: откуда яхта берет энергию для движения и в чем ее хранит? Vripack обозначила ключевые технологии, которые позволят Futura оставаться полностью «зеленой».

Во-первых, в качестве горючего на яхте предполагается экологически нейтральное биотопливо (запас 100 т), которое позволяет на 90% снизить выбросы СО2, SOx и NOx по сравнению с дизельным. Биотопливо давно производится в промышленных масштабах, и, по словам Марникса, им можно свободно заправиться, например, в порту Роттердама. А дальше дело за рынком: будет спрос — появится и предложение.

Во-вторых, маршевые дизели планируется оснащать газификаторами: они, по сути, служат катализатором для тех 10% вредных выбросов, которые все же присущи биотопливу.

Человечество в огромных количествах сжигает ресурсы, и этот процесс по умолчанию подразумевает их невозвратное уничтожение. Мы пытаемся получать «зеленую» энергию на ветряных фермах, но это решение — сомнительное, ведь в ближайшие десять лет на свалку отправятся порядка 800 000 тонн отходов из отработавших ветряков. То же самое касается и солнечных панелей: их парки занимают огромные площади на почвах, которые можно возделывать. Человечество все глубже зарывается в землю в поисках лития и кобальта, еще сильнее нарушая природный баланс. Их добыча не менее болезненна для планеты, чем разработка нефтяных и газовых месторождений. Мы забираем у нее ресурсы для наших высокоэнергетических нужд и ничем не замещаем их, в то время как все процессы в природе — низкоэнергетические. И хотя таким компаниям, как Suwotec, сильно мешает развиваться лобби со стороны производителей литиевых батарей, мы продолжим делать ставку на сознательность потребителей, которые в будущем станут выбирать экологичные продукты, а не те, которые производителям удобно выводить на рынок, руководствуясь лишь собственными интересами.
Ламмерт де Вит, генеральный директор Suwotec

 

«Вместо того чтобы думать об очистке выходящих из двигателя газов, мы предлагаем сосредоточиться на том, что в него поступает, — говорит Ламмерт де Вит, генеральный директор голландского стартапа Suwotec, с которым тесно сотрудничает Vripack. — Если оптимизировать подачу топлива, состав горючей смеси и сам процесс горения, то выхлоп неминуемо станет чище. Разработанный нами газификатор с определенной частотой впрыскивает в цилиндры смесь жидкостей: часть этой смеси улучшает сгорание топлива, делая его более полным при пониженной температуре, что хорошо для двигателя, тогда как другая часть не сгорает в цилиндрах и начинает работать в выхлопе, где вступает в реакцию с нестабильными соединениями, обезвреживая их. Оставшиеся вредные вещества улавливает активный фильтр на выходе, и в целом газификатор позволяет снизить их содержание в выхлопе на 90%. Кроме того, в отличие от сажевых фильтров, он не повышает износ двигателя и сам не становится источником загрязнения по окончании эксплуатации».

Таким образом, на выходе получается чистый выхлоп, который соответствует не только требованиям IMO Tier III, но и превосходит будущие стандарты. Кроме того, компактные газификаторы помогают экономить место, поскольку в системе уже не требуются громоздкие SCR-катализаторы.

Для выработки электроэнергии инженеры предлагают использовать «кайтогенераторы». При правильном проектировании и эксплуатации эта довольно простая система оказывается энергетически выгодной и при наличии ветра может покрывать по крайней мере часть энергозатрат на борту. Принцип ее работы нехитрый: кайт выпускают в небо, за счет силы ветра он разматывает конец с барабана лебедки, которая сопряжена с генератором. Система контроля может управлять кайтом, чтобы он описывал в воздухе восьмерку, а когда конец выбран или ветер ослаб, приводит его в исходное положение. В случае двух кайтов один из них всегда находится в небе, и выработка электричества не прекращается.

Кстати, на вопрос о том, почему Vripack решила не связываться с солнечными батареями и водородом, Марникс и Барт ответили, что при КПД существующих панелей всего 23–25% на Futura недостаточно площади для получения нужного количества энергии, а водород, помимо высоких эксплуатационных рисков, требует установки сложного и очень габаритного оборудования.

Природный аккумулятор

Для хранения энергии Vripack выбрала необычные батареи на основе экологически нейтральных материалов (соли, песка и листьев), которые тоже придумали в Suwotec.

«Аккумулятор такого типа мы разработали более десяти лет назад для горнодобывающей компании, — рассказывает Ламмерт де Вит. — Они собирались использовать его в локомотивах, которые таскают вагонетки с железной рудой. Наш инженер спроектировал батарею из песка и соли на платформе вагонетки. Она должна была идти сразу за локомотивом и обеспечивать его энергией для движения в шахте, где для этого не хватало мощности электрической сети. Все испытания прошли успешно, но цены на нефть упали, и заказчик отложил проект в долгий ящик. Спустя несколько лет мы изучили состояние нашей батареи, которая не работала все это время, и выяснили, что ее свойства ухудшились, так как соль набрала воды, а электроды съела коррозия. Тогда мы решили усовершенствовать аккумулятор и в ходе исследований обнаружили, что листья деревьев, особенно дуба, а также морские водоросли выступают отличным регулятором кислотности соляного буфера. Их требуется очень мало, порядка 3% от общей массы, и для этого, разумеется, не нужно обдирать деревья, так как в тех же Нидерландах по осени с улиц убирают огромное количество листвы».

Но как же все-таки устроены биоаккумуляторы Suwotec? По словам Ламмерта де Вита, вся наша планета, по сути, представляет собой большую батарею, которую они успешно скопировали. Так, если воткнуть один электрод в песок на пляже, а другой опустить в море, то между ними уже возникнет разность потенциалов. Соответ-ственно, если песок и соль положить в одну коробку и «приправить» все это листьями, то получится такая же батарея. Соль при этом можно использовать любую, но плотность запасаемой энергии будет зависеть от ее химической чистоты.

Экологически нейтральные аккумуляторы Suwotec

«Для тестовой батареи, которая прекрасно работает уже два года, мы использовали буфер с обычной поваренной солью из ближайшего магазина, — говорит Ламмерт де Вит. — Таким образом, подобный аккумулятор собирается за полчаса в любом месте, где есть песок, соль, листья или водоросли. Конечно, вместо последних для регуляции pH можно применить кислоту или щелочь, но мы в Suwotec стремимся использовать только природные компоненты, чтобы наши батареи не наносили ущерба природе на всех стадиях своего жизненного цикла».

Главное ноу-хау Suwotec заключается в особых керамических электродах, которые проводят электричество и не подвержены коррозии. Они не создают магнитное поле, а значит, в одной и той же батарее может быть несколько «плюсов» и «минусов». Более того, с помощью «умных» контроллеров с нее можно одновременно снимать постоянный ток с напряжением 12 и 24 В, а также переменный ток. Электроды, имеющие форму скрученных в свободный рулон пластин, могут располагаться близко друг к другу без каких-либо последствий.

«Традиционный взгляд на батареи подразумевает желание хранить запасенную энергию как можно дольше, но мы смотрим на них иначе,  — поясняет Ламмерт де Вит. — Мы интегрируем батареи в энергетические системы судна или здания, с тем чтобы временно запасать энергию, получаемую из природных источников (солнце, ветер), если она в данный момент не нужна. Для этого требуется создать оптимальный баланс между поступлением и расходом энергии, и наши низкоэнергетические батареи выступают интегральной частью этой системы, можно сказать, являются ее BMS. Замечу, что низкоэнергетические — не значит медленные. Аккумуляторы Suwotec позволяют решить проблему двусторонней передачи энергии между высоко- и низкоэнергетическими системами: их можно одновременно заряжать и разряжать, а единственный их недостаток заключается в габаритах и невысокой плотности энергии на единицу массы. Они в 4–6 раз больше литий-ионных, но зато прекрасно позволяют сглаживать пики производства и потребления энергии.

Комбинация биобатарей и тепловых аккумуляторов может заменить существующие системы кондиционирования с их шумными компрессорами

Если ветрогенератор или кайт выдают больше энергии, чем нужно в данный момент, то ее можно сразу перевести в низкоэнергетические батареи, которые, в отличие от литий-ионных и других высокоэнергетических аккумуляторов, способны быстро принять пиковую энергию, не нагреваясь при этом. Причем эти циклы не влияют на срок их службы, а общая эффективность системы значительно повышается».

Батареи, которые Vripack предлагает использовать на Futura, совершенно безопасны: они не греются при быстром заряде и разряде, в них нечему гореть, а если происходит короткое замыкание, то процессы внутри просто останавливаются. При понижении окружающей температуры их емкость возрастает, а когда та повышается, то увеличивается скорость отдачи энергии. В любом случае риска возникновения теплового разгона здесь нет. Но как быть с объемом и весом батарей Suwotec, ведь ящики с песком, пусть и высокотехнологичные, — не самый удобный формат для суперяхты?

В каждом проекте эту задачу предстоит решать по-разному, но пока речь идет о том, чтобы замещать батареями балласт, который есть практически на любом крупном судне. Со временем песчано-солевая каша в батареях затвердевает, и ее плотность становится сравнимой с плотностью цемента. Срок эксплуатации этих аккумуляторов неограничен: в ходе работы их емкость не падает, однако из-за процессов минерализации снижается количество энергии, которое батарея способна отдавать и принимать в единицу времени. Но процесс этот не быстрый, и полную или частичную замену батарей можно привязать к проведению глубоких рефитов.

Таким образом, батареи Suwotec проверены и готовы для использования в море, причем конкурентов у них пока нет. С регистрами компания пока не общалась, но Ламмерт де Вит уверен: проблем с сертификацией у таких безопасных аккумуляторов не возникнет. Сейчас Suwotec ищет инвесторов для организации промышленного производства электродов, так как при мелкосерийном производстве изготовление одной пластины (примерно 10 × 20 см) обходится в 900 евро. Когда это произойдет, стоимость батарей может снизиться до 100 евро за киловатт-час.

Скептики наверняка скажут, что с таким набором «чудес» у Futura нет шансов воплотиться в материале, но во Vripack считают иначе. При всей «свежести» предложенной концепции она не относится к разряду фантастических проектов. По словам Марникса и Барта, все использованные в проектировании Futura технологии уже отработаны или находятся на последних стадиях разработки, и если составить список склонных к инновациям верфей, то первые десять из них вполне способны построить такое судно. А пока Vripack приглашает побывать на Futura, воспользовавшись виртуальной галереей, и поразмышлять о том, может ли экологическая сознательность меньшинства изменить стереотипы, принятые большинством.

Похожие статьи