YMAG.media
Жесткие против гибких - фото Жесткие против гибких - фото

Жесткие против гибких

# Яхты и окружающая среда # Инновации

Как только на рынке появились компактные солнечные панели с приемлемым КПД и доступной ценой, яхтсмены сразу нашли им применение. Широкое распространение они получили на небольших парусных яхтах, где нехватка электричества вдали от марины — извечная проблема. Наблюдая за владельцами, кустарно оснащающими ими свои лодки, верфи быстро сориентировались и предложили готовые заводские решения. Сейчас солнечными панелями на борту уже никого не удивишь, однако вопрос достижения максимальной выработки электричества никуда не делся, и в последние годы наметились две стратегии позиционирования фотоэлектрических ячеек.

Одни производители идут традиционным путем, монтируя жесткие панели на крышах и палубах своих лодок так же, как это делают на зданиях и прочих наземных конструкциях. Другие, коих пока меньшинство, используют гибкие панели, ламинируя их в корпус композитного судна, надстройку и даже рангоут под разными углами. Мне не раз доводилось слышать в профессиональных кругах одобрение и критику обоих вариантов, и в ­какой-то момент я решил разобраться с их преимуществами и недостатками для конечного пользователя.

Катамаран Sunreef 100. Соотношение площади горизонтальных и вертикальных панелей меняется от модели к модели и в среднем составляет 1:1

Прежде чем погрузиться в детали, проясню один важный момент, касающийся оптимальных размеров яхты на солнечной энергии. Если объект пропорционально увеличивается в размерах, его новый объем будет пропорционален кубу масштабирующего коэффициента, а новая площадь его поверхности — пропорциональна квадрату. Переведем это на простой язык. Получается, что чем меньше лодка, тем проще обеспечить ее потребности за счет солнечной энергии. И наоборот, чем крупнее яхта, тем больше ее объем и потребности в электричестве, а значит, острее сказывается недостаток площади для установки требуемого количества ячеек. Именно поэтому, например, производители суперъяхт смотрят в сторону других альтернативных источников энергии и почти никогда не применяют солнечные панели.

В числе наиболее распространенных серийных прогулочных яхт, использующих энергию солнца, — парусные и моторные катамараны длиной 40–80 футов с гибридной или полностью электрической пропульсивной системой. Среди самых известных примеров — модели Eco верфи Sunreef Yachts и лодки Silent. Оба производителя используют качественные американские ячейки SunPower с относительно высоким КПД. При этом Silent принципиально выступает за горизонтальное крепление жестких панелей, тогда как в Sunreef научились интегрировать гибкие панели в композитные материалы и размещают их на любых доступных поверхностях. Каждая компания руководствуется собственными соображениями, и вот их аргументы.

«Гибкие панели всегда менее эффективны по сравнению с жесткими по одной простой причине, — рассказывает Михаэль Кёлер, основатель и генеральный директор Silent-Yachts. — Дело в том, что SunPower решила ставить фотоэлектрические ячейки самого высокого класса качества («А») исключительно в свои жесткие панели. Это решение обусловлено нюансами конкурентной борьбы, поэтому в гибкие панели попадают ячейки более низких классов. Различия между ними не такие значительные, но все же есть».

Впрочем, это не основная причина отказа Silent от гибких панелей. В компании считают, что нет смысла «облицовывать» вертикальные и наклонные поверхности фотоэлектрическими ячейками, так как они производят меньше энергии.

«Мы разговаривали с капитанами [Sunreef] и располагаем конкретными данными, — делится Михаэль Кёлер. — По ним абсолютно очевидно, что интегрированные в борта панели вырабатывают существенно меньше электричества — менее трети от того, что выдают наши. Нам нет смысла хитрить и обманывать клиентов. Пиковые значения генерации никому не интересны, поскольку для жизни на борту важна среднесуточная производительность. Именно она определяет запас хода на электротяге и время, которое вы можете провести на якорной стоянке, не запуская генератор. Это как зарплата до и после вычета налогов: людей интересует то, что они получают на руки».

В марте яхта Sunreef 80 Eco Marie-Joseph получила награду YCM Explorer Awards La Belle Classe Superyachts в номинации «Технологии и инновации»

Еще один довод в пользу смонтированных на крыше надстройки жестких панелей связан с тем, насколько часто их приходится чистить. По словам Кёлера, увлеченного яхтсмена с богатым опытом, на Средиземном море они моют панели своего Silent 60 в среднем раз в месяц. Обычно надраивать лодку целиком приходится после «красного дождя» или сильной утренней росы, на которую оседают песок и пыль из воздуха. При этом обычный чистый ливень, наоборот, помогает смыть накопившуюся грязь. А вот экипажам катамаранов с интегрированными в корпус панелями приходится чуть ли не ежедневно мыть внешние борта. Если этого не делать, на поверхности быстро образуется налет соли, и КПД ячеек снижается.

Почему же в Sunreef решили пойти этим путем, невзирая на, казалось бы, очевидные недостатки? «Мы начали разрабатывать технологию интеграции солнечных панелей в корпус четыре года назад, — поясняет основатель верфи Франсис Лапп. — Доступные на рынке панели мне не нравились, поскольку наши клиенты хотели, чтобы мы гарантировали им долговечность ячеек. Когда гибкие панели заламинированы в композит, их невозможно повредить, и я считаю, что за этим будущее».

Использование жестких панелей вынуждает конструкторов начинать проектирование не с корпуса, а с крыши надстройки

Оппоненты такого подхода, среди которых и Михаэль Кёлер, ссылаются на то, что, во‑первых, гелькоут со временем истирается, например, теми же кранцами, а во‑вторых, интегрированные панели нельзя будет обновить, скажем, лет через десять, когда производители предложат рынку ячейки с более высоким КПД. Правда, сам Кёлер признает, что прогресс в этом направлении движется крайне медленно, и вполне вероятно, что качественного скачка не будет еще очень долго. Ну а чтобы владельцы не волновались за долговечность, Silent-Yachts дает 25 лет гарантии на свои солнечные панели, что сопоставимо со сроком жизненного цикла таких лодок.

В Sunreef не отрицают, что вертикально расположенные панели менее эффективны, чем горизонтальные. «Мы специально исследовали эту разницу и выяснили, что их КПД в пересчете на квадратный метр в среднем ниже на 20%», — рассказал Николас Лапп, возглавляющий направление НИОКР. Однако сама их возможность улавливать солнечные лучи, когда небесное светило расположено низко над горизонтом, компенсирует этот недостаток. Даже в полуденные часы, когда солнце в зените, ячейки на бортах продолжают генерировать электричество, улавливая отраженные от поверхности воды лучи.

Любопытно, что в регионах с интенсивным солнечным излучением и коротким световым днем (ОАЭ) суточная выработка энергии на борту Sunreef 80 Eco оказывается ниже, чем, например, в Турции, где световой день длиннее. Таким образом, более низкий КПД вертикальных панелей с лихвой компенсируется их способностью «собирать» энергию рано утром и перед закатом.

Для объективного сравнения суточной выработки электричества потребуется натурный эксперимент, где два катамарана проведут световой день в одном и том же месте. Пока такой возможности не представилось, нам остается оценивать ту самую «бесполезную» пиковую производительность. Заявлено, что 42 горизонтальные панели на Silent 60 совокупно выдают максимум 17 кВт, а у более крупного Silent 80 этот показатель достигнет 26 кВт. Заламинированные в корпус и надстройку гибкие панели на Sunreef 80 Eco (общая площадь 164 кв. м) вырабатывают на пике до 32 кВт. Анонсированный на выставке в Каннах Sunreef Supreme 70 Power сможет производить столько же за счет более плотной «облицовки» фотоэлектрическими ячейками.

По словам испанского автогонщика Фернандо Алонсо, для которого Sunreef сейчас строит 60‑футовый катамаран, во время его десятидневного отдыха на Sunreef 80 Eco на греческих островах в конце прошлого лета за сутки солнечные панели генерировали порядка 100 кВт. Пока его семья наслаждалась жизнью на яхте, Фернандо проверял, достоверны ли заявленные производителем параметры, удивившие его на бумаге. В итоге они оказались правдивыми: электричества хватало на кондиционер, бойлер, бытовые приборы и камбузное оборудование плюс в среднем на два часа неспешного хода на электротяге. Владельцы Silent 60 также говорят о том, что в море они зачастую неделями не запускают генераторы, обходясь исключительно солнечной энергией. Разумеется, для детального сравнения необходимо вычислить среднесуточное потребление в каждом случае и убедиться, что люди не меняли привычный образ жизни ради экономии электричества.

Silent-Yachts уже строит 120-футовый экспедиционный катамаран с раздвижными секциями на сандеке - фото
Silent-Yachts уже строит 120-футовый экспедиционный катамаран с раздвижными секциями на сандеке
Жесткие солнечные панели на крыше надстройки Silent 60 
не требуют ежедневного ухода - фото
Жесткие солнечные панели на крыше надстройки Silent 60 не требуют ежедневного ухода
Современные фотоэлектрические ячейки с высоким КПД производят электричество даже 
в облачную погоду - фото
Современные фотоэлектрические ячейки с высоким КПД производят электричество даже в облачную погоду
Проект катамарана ZEN 50 отличается высоким соотношением генерируемой энергии на единицу массы 
(1 кВт/т), однако дизайн этой яхты понравится не всем - фото
Проект катамарана ZEN 50 отличается высоким соотношением генерируемой энергии на единицу массы (1 кВт/т), однако дизайн этой яхты понравится не всем
Катамаран Tûranor PlanetSolar (31 м) — наглядный пример того, как с увеличением объема судна проявляется недостаток площади для размещения солнечных панелей. Одно из решений этой проблемы — раздвижные конструкции - фото
Катамаран Tûranor PlanetSolar (31 м) — наглядный пример того, как с увеличением объема судна проявляется недостаток площади для размещения солнечных панелей. Одно из решений этой проблемы — раздвижные конструкции

Как видите, с технической точки зрения обе стратегии имеют свои плюсы и минусы, и нельзя сказать, что одна лучше другой. Тот и другой варианты позволяют эксплуатировать яхты со значительно меньшей вредной нагрузкой на окружающую среду и обеспечивают пользователям достаточно энергии для повседневных нужд.

На этом статью можно было бы закончить, но есть еще один важный момент, который нельзя обойти стороной. Это дизайн. Точнее, та свобода, которую дают проектировщикам гибкие солнечные панели. Сравните линии и формы Sunreef и Silent, чтобы лучше понять, о чем идет речь. Альберту Назарову, разработавшему Silent 60, как и многим другим конструкторам катамаранов с жесткими панелями, приходилось отталкиваться от почти плоской крыши надстройки с максимальной приемлемой площадью и подводить под нее все остальное. У Sunreef этого ограничения нет, ведь гибкими ячейками можно выстилать изогнутые поверхности, включая мачту. Если оставить за скобками стоимость, то вполне вероятно, что решающим фактором при выборе лодки для покупателей окажутся вовсе не особенности того или иного вида солнечных панелей, а то, как выглядит их будущая яхта. Ну а тут уж — сколько людей, столько и мнений.

Тонкие и гибкие панели SunPower различной формы и площади можно монтировать на изогнутые поверхности

Похожие статьи