Кругосветная гонка Vendée Globe может считаться самым изнурительным спортивным соревнованием в мире, но первая в мире гоночная яхта на водороде готовится принять в нем участие в 2024 году и доказать возможности и потенциал водорода как источника энергии с нулевым уровнем выбросов.
Зачем парусной яхте водород, если она и так является чистым с точки зрения «углеродного следа» способом передвижения? Читайте дальше и все узнаете.
Заявка подготовлена компанией OceansLab, соучредителями которой в 2019 году были Фил и Ребекка Шарп с миссией «ускорить внедрение высокоэффективных экологически чистых инноваций посредством самых экстремальных океанских гонок в мире».
Фил — шкипер-чемпион, занявший 4-е место в одиночной гонке Mini Transat 2005 года из Франции в Карибское море и завоевавший более 25 подиумов в трансатлантических и прибрежных гонках, одержав победы в двух чемпионатах. Попутно он также побил три мировых рекорда скорости парусного спорта.
Вот небольшой видео ролик, где можно увидеть Фила Шарпа, его будущую лодку и услышать его вдохновенный рассказ о своем проекте-
Идя рука об руку со своим талантом и настойчивостью в парусном спорте, Фил стремился найти лучшие, более чистые энергетические системы для всего, что находится на воде. OceansLab является участником инициативы Sports for Climate Action и Race to Zero, обе из которых подпадают под эгиду UNFCCC — Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата — полное название группы, отвечающей за Парижское соглашение и конвенции COP. .
Помимо достижений в гонках, Фил является инженером-механиком, соавтором журнала International Journal of Hydrogen Energy и сотрудничает с Имперским колледжем Лондона и университетом EIGSI во Франции.
В ходе разработки компонентов водородной гоночной яхты Фил изобрел водородный силовой модуль (HPM) и основал компанию Genevos для создания и продажи системы plug-and-play. HPM имеют номинальную мощность от 15 кВт до 45 кВт и могут быть подключены параллельно, чтобы обеспечить мощность с нулевым уровнем выбросов для приложений мощностью до 500 кВт.
Топливные элементы внутри модуля представляют собой PEM (полимерно-электролитная мембрана), которые работают аналогично батарее в том смысле, что у них есть положительный и отрицательный электрод (+ катод и -анод), но они не «перезаряжаются», им требуется подача водорода из баллона и кислород из воздуха.
Cummins.com описывает этот процесс следующим образом :
«Когда водород вступает в контакт с катализатором, водород распадается на протоны и электроны. Протоны беспрепятственно проходят через протонообменную мембрану и направляются к катоду, в то время как электроны блокируются и вынуждены проходить через внешнюю цепь. По мере того, как они перемещаются по внешней цепи, они обеспечивают электричество, необходимое для вспомогательного питания или для привода двигателя. В конце концов протоны и электроны водорода воссоединяются и соединяются с кислородом, образуя воду.
Термин «зеленый» водород относится к источнику водорода. Водород извлекается из воды путем отделения H от O в H2O, и для этого требуется электричество: это называется электролизом. Когда электричество поступает из возобновляемых источников, таких как солнечная энергия, вода или энергия ветра, водород является зеленым. Если электричество для электролиза вырабатывается из угля, водород имеет серый цвет, и некоторые используют термин «синий», когда источником электроэнергии является природный газ или другое топливо с «низким содержанием углерода».»
Система Genevos разработана специально для использования на море — не только в прогулочных судах, но и в коммерческих операциях, таких как паромы и судоходство. Недавно они были выбраны Европейским центром морской энергетики (EMEC Hydrogen) для установки в качестве источника вспомогательной энергии (не двигательной установки) на пароме MV Shapinsay Ferry в Оркени, Шотландия.
Модуль также был удостоен звания «Эффективное решение» фонда Solar Impulse Foundation.
В оценке Genevos HPM подробно описаны экологические преимущества:
* Производит более чем в 5 раз больше электроэнергии из водородного топлива, чем обычный дизельный генератор.
* В 6 раз легче литиевых аккумуляторов.
* Около 85 % материалов могут быть использованы повторно, восстановлены или переработаны.
* 100% сокращение нулевых выбросов парниковых газов
Вам может быть интересно, какое отношение все это имеет к парусному спорту — в конце концов, разве парусник не приводится в движение ветром, а это уже чистая энергия? Ну да, но яхты IMOCA 60, оборудованные для Vendee Globe, имеют значительные потребности в энергии для таких вещей, как навигационная консоль, радар, наклонный киль, генератор пресной воды, Wi-Fi и другие системы связи, что означает среднее потребление от 10 до 12 ампер в час.
Я имел счастье видеть и бывать на борту IMOCA 60, когда она приходила в Петербург под управлением знаменитейшего и одного из самых известных яхтсменов мира Алека Томпсона. Этот визит был организован спонсором команды Alex Thomson Racing, компанией Hugo Boss. Вот видео об этом:
Электричество должно откуда-то поступать, и за свою 32-летнюю историю гонка увидела много экологически чистых источников энергии. Отчасти потому, что спортсмены всегда ищут любые технические преимущества, а отчасти потому, что это парусный спорт, а моряки обычно любят воду и окружающую среду.
В первые несколько лет гонки дизельный генератор был единственным жизнеспособным способом получения электроэнергии, затем в 2004 году французский яхтсмен Рафаэль Динелли протестировал систему солнечных батарей и использовал только 20% топлива, взятого на борт – после 4 месяцев плавания.
В 2008 году Янник Беставен представил гидрогенератор, в котором движение лодки по воде вращает турбину для выработки электроэнергии. Система была настолько эффективной, что он мог установить электрический обогреватель сидений, чтобы использовать избыточную энергию! Затем М. Бестхейвен коммерциализировал технологию и стал соучредителем компании Watt and Sea.
В 2016 году Конрад Колман установил систему Oceanvolt мощностью 15 кВт, которая объединила электродвигатель и турбину, так что движение и выработка электроэнергии могли быть достигнуты с помощью одного и того же устройства. На яхте «Галилео» он стал первым гонщиком-одиночкой, завершившим гонку Vendée Globe вообще без использования ископаемого топлива.
К моменту начала Vendee Globe 2020 90% лодок были оснащены гидрогенераторами, а две — электродвигателями: Алекс Томсон объединился с Oceanvolt, а Себастьян Дестремо приобрел «Галилео» Колмана и переименовал его в «Мерси».
Гоночная яхта на водороде - это следующий шаг в экологичности. Ожидается и почти неизбежно, что к 2024 году будет больше лодок, не работающих на ископаемом топливе. По крайней мере, мы знаем, что производитель электрических роскошных яхт Alva Yachts объявил, что будет подавать заявку на участие в гонке, и есть водородная гоночная яхта OceanLabs.
Другая неизбежная вещь заключается в том, что водород станет все более жизнеспособным способом обеспечения энергией лодок и кораблей — как для движения, так и для вспомогательного использования, а также для прогулочных и коммерческих судов. Мы это уже видим:
Исследовательское судно Energy Observer, работающее на водороде и ветряных двигателях, совершило кругосветное плавание, вырабатывая водород из морской воды, через которую оно проходит, для работы системы хранения топливных элементов и силовой установки Toyota.
В рамках своей кругосветки Energy Observer заходило и стояло в Санкт-Петербурге, поэтому есть много разного вида материалов о нем на русском. Вот тут обзор от РБК, а тут подробное видео от ТВ канала Санкт-Петербург -
Aquon One, финалист конкурса Gussies Electric Boat Awards в этом году, использует аналогичную систему преобразования воды в водород на роскошной яхте.
Как и в случае с OceansLab и Genevos, Energy Observer запустила коммерческое подразделение EODev, которое работает с яхтами Fontaine Pajot над установкой водородного генератора на катамаран Samana 59.
Два гиганта в области судовых двигателей — Yanmar и Toyota — вместе работают над ходовыми испытаниями лодки на водородных топливных элементах в Японии.
Для Фила Шарпа Vendée Globe — это не только кругосветная экспедиция, но и жизненный путь, которым он занимается уже не одно десятилетие. Что касается парусного спорта, то он был одним из самых уважаемых спортсменов в каждом классе, в котором он участвовал, а с научной точки зрения его решимость сократить выбросы в наши океаны привела к столь же восхитительным техническим достижениям в использовании водорода в качестве источника энергии.
Как он говорит на своем веб-сайте: «Океанские гонки — это расширение границ в гонке за победу, однако на карту поставлена гораздо более важная гонка: гонка по защите нашей планеты».
Если Вы нашли какие то технические неточности в материале, пишите в комментариях. Этот пост основан на переводе статьи из журнала PlugBoats и в перевод могли вкрасться какие то искажения смысла.