У российских сторонников водородной энергетики большой праздник. 17 июня в рамках кругосветного путешествия в Санкт-Петербург зашёл экспериментальный катамаран Energy Observer. Судно передвигается исключительно за счёт возобновляемой энергии, а для её хранения используется водород. Автор блога ТГД побывал на уникальном катамаране и спешит поделиться впечатлениями от увиденного.
Французский катамаран Energy Observer является одним из немногих примеров успешной реализации концепции возобновляемой энергетики. До захода в Северную столицу без капли органического топлива насыщенное инновациями судно прошло уже 11 тыс. миль. Команда Energy Observer называет судно послом энергетики будущего и предвестником водородной революции. Поэтому энергоустановка данного судна стоит того, чтобы рассмотреть её в деталях.
Генерация
Основными источниками энергии для катамарана выступают солнце и ветер. На судне используются солнечные панели трёх видов общей площадью 165 кв. м. "Классические" фотоэлектрические элементы расположены на наклонных поверхностях. Там, где могут ходить люди, используются усиленные солнечные панели, спокойно выдерживающие вес человека.
Также на катамаране используются двусторонние солнечные элементы, воспринимающие свет сверху и снизу. Последние устанавливаются на прозрачных крышах помещений и люках.
Энергия ветра используется за счёт парусов. На одном из первых вариантов Energy Observer использовались два ветрогенератора, но теперь их место заняло более классическое решение. Два паруса общей площадью 32 кв. м расположены на вращающихся на 360 градусов мачтах высотой 12 м.
При поднятом парусе создаётся сила, которая толкает судно вперёд, и вырабатывает электроэнергию. С помощью гребных электродвигателей, которые начинают работать в режиме генератора. Принцип обратимости электрических машин здесь реализован в полной мере.
Хранение
Для дальнейшего использования выработанной электроэнергии предусмотрены две системы хранения – краткосрочная и долгосрочная. В первом случае используются литий-ионные аккумуляторные батареи.
Для долгосрочного хранения используется водород, который производится из морской воды и потребляется на борту. Здесь мы подходим к самой интересной части данного судна.
На "фабрике" Energy Observer водород производится методом электролиза. По сравнению с другими способами получения водорода он довольно энергозатратный, но зато абсолютно экологически чистый. Морская вода очищается, опресняется и разлагается на кислород и водород. Такой водород французские инженеры называют "зелёным" (полученный с помощью органического топлива – "серым").
Потребление водорода на Energy Observer происходит с помощью электрохимического генератора, в топливных элементах которого химическая энергия водорода преобразуется в электрическую и тепловую. Тепло используется для обогрева салона и водоснабжения.
Вот так выглядит изнутри "вододродное отделение" катамарана Energy Observer. На переднем плане топливный элемент, на заднем – часть установки по производству водорода.
Полученный водород поступает на хранение в специальные сосуды, где он находится под давлением до 360 бар.
Потребление и управление
Основными потребителями энергии являются два электродвигателя, которые вращают гребные винты и обеспечивают перемещение судна. Они позволяют развивать судну длиной 30 м скорость хода до 12 узлов. При этом экономичная скорость составляет 5 узлов, что для морского судна вполне достаточно, считают французские инженеры.
Также часть энергии потребляют электролизная установка для производства водорода и оборудование судна. Для энергосистемы катамарана предусмотрена автоматизированная система управления.
В верхней части снимка показано текущее состояние солнечных панелей. В нижней – уровень заряда основных и резервных литий-ионных батарей, а также степень заполненности баллонов для хранения водорода.
Как только уровень заряда литий-ионных аккумуляторов снижается до 30%, запускается генерация электроэнергии из водорода.
Что касается стоимости такой энергосистемы, то, по словам членов экипажа, на опытно-конструкторские разработки ушло около 5 млн евро (сам катамаран был перестроен из гоночного судна). Однако при серийном производстве стоимость оборудования, естественно, значительно снизится.
Дальнейшей реализации и применения на торговом флоте данная концепция пока не получила. Однако энтузиасты рассчитывают, что ситуация скоро изменится, поскольку система Energy Observer позволит сократить энергопотребление морского транспорта на 18-42% в зависимости от типа судна. К тому же, водородную энергетику активно продвигают власти многих стран.
Поэтому пока что проект Energy Observer набирает сторонников. Впереди у уникального катамарана ещё много стран, кругосветная экспедиция должна завершиться в 2022 году.
