Под Петербургом испытали судно с уникальным электродвигателем

Фото: Sitronics group

Уникальные для России «водородные» электродвигатели, испытанные компанией Sitronics Group в акватории Невы, могут заменить дизельные судовые двигатели, утверждают эксперты. Такой двигатель позволяет судну находиться в плавании без захода в порт в несколько раз дольше обычного электродвигателя — в 4 раза (до 20 часов), например, для классического варианта электродвигателя судна, использовавшегося на испытаниях. Да и заправляется «топливом» он в 10 раз быстрее — всего за 6 минут. Сейчас такие двигатели активно используются в Германии, Италии, Турции, Южной Кореи и Японии.

Сложности производства могут быть связаны с тем, что водородный генератор содержит большое количество компонентов, которые в России пока не производятся — и их нужно импортировать.

Катамаран на водороде

Sitronics Group сообщила о проведении испытания судна-катамарана с электродвигателем, энергию для которого вырабатывает из водорода электрохимический генератор (ЭХГ), 9 октября. Для этого инновационного проекта Центром водородных технологий АФК «Система» был разработан генератор на водородных топливных элементах. Испытания прошли в акватории Невы в Ленинградской области у верфи судостроительной компании Emperium (входит в Sitronics Group), пока что единственного в России серийного производителя электросудов. В Центре водородных технологий и Sitronics group испытания считают удавшимися.

«Наш катамаран стал первым российским судном-прототипом, работающим на водороде. На сегодняшний день это самый экологически чистый и перспективный вид топлива. Кроме того, сегодня он и самый энергоэффективный с высоким КПД топливных элементов. Важная особенность применения водорода для нас, производителей электросудов, в том, что он может увеличить дальность хода. Поэтому мы считаем это направление перспективным для строительства судов, которым требуется проходить значительные расстояния. Это может быть актуально для круизных и грузовых судов», — заявил ТАСС президент Sitronics Group Николай Пожидаев.

Зарядка на борту

Как пояснил РБК Петербург генеральный директор Центра водородных технологий АФК «Система» Юрий Добровольский, двигатель прошедшего испытания прототипа работает на аккумуляторах, как и обычный судовой электродвигатель. Отличие в том, что его аккумуляторы заряжаются не в порту, а прямо на борту судна — пока одни аккумуляторы питают двигатель, другие, разрядившиеся, заряжаются водородным электрохимическим генератором. Водород для него поступает из баллонов, заряженных на специальной станции на берегу (водород чаще всего получается путем парогазовой конверсии природного газа — метана). Такая станция в России сейчас всего одна, но через год их будет 4.

Как утверждает Юрий Добровольский, водородная технология может в разы увеличить автономность хода электросудна. Испытанное судно с традиционным электродвигателем может, как уточнили РБК Петербург в Sitronics Group, плавать без подзарядки аккумуляторов 5 -6 часов, а с водородным ЭХГ — до 20 часов (до очередной заправки баллонов водородом). При этом зарядка аккумуляторов обычного электродвигателя занимает около часа, а заправка баллонов водородом — 6 минут. Это значит, отмечает эксперт, что традиционное электросудно простаивает для дозарядки 2 часа в сутки, а судно с ЭХГ — всего 6 минут.

Отказаться от аккумуляторов

В будущем, по словам Добровольского, планируется избавиться от 80-90% дорогостоящих, тяжелых и требующих частой зарядки аккумуляторов. Двигатель будет практически полностью питаться электроэнергией, вырабатываемой ЭХГ, оставшиеся немногочисленные аккумуляторы будут нужны только при пиковых нагрузках — при старте судна, при резком наборе скорости, при маневрировании, движении против течения и т. п.

Директор-главный конструктор инжинирингового центра «Водородная энергетика» Игорь Ландграф подтверждает достоинства разработки Центра водородных технологий, однако замечает, что водородный ЭХГ содержит большое количество компонентов, которые в России не производятся — и их приходится импортировать, что в условиях санкций становится все труднее. В свою очередь, Юрий Добровольский утверждает, что уже в середине следующего года они будут замещены российскими, разработка которых уже идет.

Мировая тенденция развития водородных ЭХГ (в настоящее время, по словам Ландграфа, они успешно эксплуатируются на подводных лодках военно-морских сил Германии, Италии, Турции и Южной Кореи) говорит о перспективности такой технологии. Основной на сегодня вопрос, который предстоит решить, это компактное хранение требуемого количества водорода на борту судна. На прототипе Sitronics хранение водорода осуществляется в баллонах в сжатом виде с давлением до 350 атмосфер, однако за рубежом уже освоено газобаллонное хранение водорода с давлением до 700 атмосфер, кроме того, и в мире, и в России освоено хранение водорода в криогенном (жидком) виде, а также в так называемых интерметаллидах. Все перечисленные способы позволяют существенно увеличить запас водорода на судне, которого будет достаточно для многодневных морских перевозок. «В сущности, запасы водорода на электросудах будут такими же, какие сейчас делаются для дизельных двигателей, — говорит Юрий Добровольский. — Традиционные аккумуляторные батареи в принципе не способны обеспечить такие большие запасы автономного хода». Такое достоинство «водородных» электродвигателей позволяет рассчитывать на замену ими традиционных дизельных двигателей, даже на судах, совершающих многодневные морские перевозки, говорят эксперты.

По этой причине, а также из-за ультрабыстрой «подзарядки» электродвигателя (заправки баллонов водородом) электродвигатели с ЭХГ применяются в автомобилестроении, отмечает Игорь Ландграф. Например, корпорация Toyota уже несколько лет выпускает автомобили с такими двигателями. Они позволяют увеличить пробег без «подзарядки» в два-три раза по сравнению с обычным электромобилем.

Технология будущего

Впрочем, КПД «водородного» электродвигателя примерно на 20% ниже, чем аккумуляторного и сейчас примерно равен 60% (это вдвое больше КПД двигателя внутреннего сгорания). Правда, за счет радикального уменьшения количества дорогостоящих аккумуляторов, стоимость «водородного» электродвигателя при массовом производстве будет примерно такой же, как и аккумуляторного, утверждает Юрий Добровольский. Правда, Игорь Ландграф в этом не уверен.

К тому же такой двигатель еще производит пригодную для питья воду (например, для экипажа), а также тепло, которое можно использовать для производства горячей воды, а возможно даже и отопления, что очень полезно для холодных морей Арктики (например, для Северного морского пути) и Антарктики.

В силу всех этих обстоятельств, а также с учетом уже имеющегося международного опыта и экономических расчетов, водородный электротранспорт считается в мире более перспективным, чем аккумуляторный, утверждает Юрий Добровольский, с чем согласен и Игорь Ландграф. «Поэтому в наших планах — внедрение подобных энергоустановок в другие области, включая коммунальное хозяйство, горное и складское оборудование и др. — везде, где применяются или могут применяться транспортные электродвигатели», — добавляет глава Центра водородных технологий. Наверняка целесообразно также использовать аквабусы с «водородными» электродвигателями для внутригородских водных пассажирских перевозок по рекам и каналам в густонаселенных городах с экологическими проблемами, например, в Петербурге.