Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная
  • Судостроение
  • Технологии
  • 2004 год
  • Топливные элементы на малом судне
Краткое оглавление
Электричество-то откуда? "HotModule", РЕМ, "CoolCell" Что дает применение ТЭ? Опыт создания яхты "№ 1" Авторы Примечания


Подкатегории раздела
Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы


Поделитесь информацией


Похожие статьи
Водородные топливные элементы против бензобака
Новости ботинга: моторы, такси, Китай, шторм, телефоны, топливные элементы...
Управляющий гидропривод на малом судне
Аварийные ситуации на малом судне
Монтаж вспомогательных конструкций на малом судне
Использование на малом судне сигнальных и осветительных приборов
Прохождение шлюза на маломерном судне
Кисти для малярных работ на судне
Спирто-бензиновые топливные смеси
Вкладные топливные баки для «Казанки»
Репортаж о малом судостроении в Норвегии
Стеклопластик в нашем малом судостроении
Элементы обводов глиссирующих судов и их значение
Элементы трансмиссий фирмы «Twin Disc»


Топливные элементы на малом судне

Год: 2004. Номер журнала «Катера и Яхты»: 191
          0


Не будет ошибкой сказать, что применение топливных элементов (ТЭ) позволяет вдвое сократить технологический путь от канистры с бензином или соляркой до электрической розетки.

Информация об изображенииЯхта "№ 1" на тестовых испытаниях
Яхта "№ 1" на тестовых испытаниях
 
Классический способ добывания электричества на борту судна, как известно, базируется на двухэтапной процедуре: вначале "химическая энергия превращается в механическую", затем "механическая в электрическую". Так вот, пробивающая себе дорогу технология ТЭ приводит к тому же итогу лишь за один шаг. В ходе превращений, протекающих в объеме ТЭ, химическая энергия непосредственно преобразуется в энергию электрическую. Аля конечного потребителя это означает превращение ее в электрическое напряжение, электрический ток.

Сама технология ТЭ мало-помалу перестает быть сугубой новинкой. Достаточно заметить, что ряд недавних "вероятных противников" России не первый год занимается идеей перевооружения подводных флотов своих стран на базе энергетики ТЭ. Но на борту мирного прогулочного судна — яхты (германской, кстати сказать, с претенциозным названием "№ 1") — топливные элементы появились впервые совсем недавно, чуть более полугода тому назад.

Электричество-то откуда?


Информация об изображенииСхема работы модуля топливного элемента системы "CooICell"
Схема работы модуля топливного элемента системы "CooICell"
 
Профессиональный химик может посмеяться над приводимым ниже толкованием принципа действия ТЭ. Многие потенциальные пользователи, однако, готовы обойтись и малым. В деталях такое "малое" сводится к следующему.

Электрическое напряжение на выходных клеммах ТЭ, отражающее его способность питать бегущими по проводам электронами осветительную лампу или электрический мотор, возникает в связи с обстоятельствами, развивающимися в такой последовательности: в потоке водорода (топлива), направляемого на анодную пластину ТЭ, происходит главное: молекулы водорода в присутствии катализатора расщепляются на составляющие. Вместо электрически нейтральной молекулы водорода на свет появляются два положительных иона и две отрицательно заряженные частицы — электроны.


Принципиально важно, что вслед за этим положительно заряженные ионы начинают дрейфовать в среде электролита к близлежащему катоду который в то же время омывается потоком кислорода (окислителя). В этой зоне осколки молекул водорода случайным образом соединяются с атомами кислорода в пропорции "два к одному", в результате чего тал возникают известные школьник) соединения Н2О — молекулы воды в нашем случае побочного продукта работы ТЭ как миниатюрной электростанции.

Но главное здесь — это образование свободных электронов. Их наличие объясняет факт возникновения напряжения на клеммах ТЭ, а их последующее прохождение через нить накаливания или обмотки электродвигателя обеспечивает свечение электрической лампочки либо вращение гребного винта.

"HotModule", РЕМ, "CoolCell"


Поскольку технология ТЭ родилась, к сожалению, не в России, потенциальному пользователю-россиянину волей-неволей следует познакомиться с терминами, без которых не обходятся ни научные дискуссии, ни строки рекламы, ни соответствующая техническая документация.

Так, полезно знать, что fuel cell это и есть "топливный элемент" в английском написании. В немецком варианте то же самое обозначается как Brennstoffzelle. Исторически вначале возникли и по настоящее время действуют ТЭ в образе HotModule. Появление здесь английского hot объясняется тем, что в границах ТЭ те самые положительные ионы блуждают в среде расплава карбонада, разогреваемого до 650°С. Пластину катода такого ТЭ имеет право омывать только химически чистый кислород.

Ввиду того, что столь высокая температура допустима далеко не на всяком подвижном объекте, не так давно была разработана технологически эффективная схема РЕМ (по разным источникам, Protone Exchange Membrane или Polymer-Elektrolyt-Membran). В устройствах подобного типа положительные ионы водорода "плавают" уже в среде электролита с полимерной основой при существенно более низкой рабочей температуре, не превышающей скромных 65°С.

Именно это изобретение позволило создать ТЭ следующего поколения — "CoolCell", чуть менее совершенные в части коэффициента полезного действия, но более пригодные, например, к работе на борту яхты. И еще одна важная деталь: катод модуля "CoolCell" допускается омывать не чистым кислородом, но атмосферным воздухом. Что это означает для условий крейсерских плаваний, объяснять излишне.


Что дает применение ТЭ?


Информация об изображенииРазмещение компонентов системы "CoolCell" на яхте "№ 1"
Размещение компонентов системы "CoolCell" на яхте "№ 1"
 
Внимания заслуживает тот факт, что использование ТЭ позволяет сделать одношаговой процедуру получения электричества. Чем короче путь, тем меньше промежуточные потери и выше эффективность системы в целом. Это впечатляет, но так ли это существенно для практики плаваний на малом судне, и не кроется ли еще что-то иное, важное, за возможностью применения технологии ТЭ?

Наблюдается, и много чего: прежде всего возможность красивого решения проблемы шумности на борту судна. Именно практическая бесшумность ТЭ подвигает создателей новейших подводных лодок на придание своим детищам пропульсивных комплексов, действующих на основе ТЭ. Проверено: такие подлодки "шумят" намного меньше и атомных, и дизельных лодок.

Еще один фактор — полное отсутствие у ТЭ подвижных механических частей. В отличие от дизель-генераторов, ТЭ не имеют в своем составе никаких шатунов и кривошипов, никаких поршней, шестерен, распределительных валов, кулачков и клапанов. Соответственно, здесь нет трения, износа, нет и печально известных резонансных частот. Косвенным следствием отсутствия у ТЭ подвижных частей является также отсутствие на судне с такой энергетикой источников возбуждения вибрации судовых конструкций. Еще одно, не первого ряда важности обстоятельство: на таком судне нет запахов бензина, солярки, во многом и машинного масла, что способствует немалому повышению уровня комфорта

И последнее, что следовало бы поставить на первое место: экологическая чистота энергетики ТЭ. Дело не только в том, что вблизи судна, несущего на себе модули ТЭ, на воде в принципе не должны появляться радужные разводы известного происхождения. Намного больше по нашим временам ценится и еще больше будет цениться впоследствии то, что девственно чист "выхлоп" такой системы. Напомним: единственный побочный продукт работы системы, базирующейся на ТЭ, есть вода, на практике — чистейший водяной пар за кормой яхты.


Опыт создания яхты "№ 1"


Информация об изображенииМонтаж установки в цехе верфи
Монтаж установки в цехе верфи
 
После того, как отмечены значимые достоинства энергетики ТЭ, следует сказать о ней и что-нибудь отрезвляющее. Лучше всего для такого дела подходит справедливый упрек по поводу неважных массогабаритных характеристик подобных систем. Попросту говоря, велики эти массы, а значит, не так скоро эти замечательные ТЭ появятся на борту малой яхты. Эту перспективу подтверждает следующее наблюдение: общая масса системы "CoolCell", установленной на 12-метровой яхте "№ 1" (серийная "First" фирмы "Beneteau", составляет ни много ни мало 700 кг).

В ее состав входят:
  • четыре модуля ТЭ, каждый мощностью 1.2 кВт;
  • буферная система, составленная из девяти свинцово-гелевых аккумуляторов;
  • несколько баллонов высокого давления, емкостей для хранения бортового запаса водорода;
  • маршевый электродвигатель;
  • электронные средства управления работой системы.

Комплекс "модули ТЭ — батарея аккумуляторов" яхты "№ 1" способен развивать мгновенную мощность до 20 кВт (мощность 15 кВт в течение одного часа, мощность в экономическом режиме работы системы — 4 кВт). Не пополняя запасов водорода, яхта "№ 1" может совершать плавания со скоростью 3 уз дальностью 120 миль, со скоростью 6 уз — дальностью 60 миль (в печати мелькают и более оптимистичные оценки1).

Естественно, что производимая системой "CoolCell" энергия может использоваться как для придания хода яхте, так и для обеспечения прочих судовых нужд. Считается, что электродвижение применительно к "№ 1" и подобным малым судам имеет смысл, по крайней мере, в двух случаях: в условиях безветрия, при движении по тихой воде; при маневрировании в узкостях, например, в тесной гавани.


Серийной продукцией подобные установки могут стать уже в 2006 г.

Авторы


Поскольку слов уважения заслуживают инициаторы и исполнители проекта "№ 1", работы над которым еще будут продолжаться, имеет смысл назвать имена "виновников" технологического торжества:
  • канадская компания "Ballard Power Systems" — производитель модулей ТЭ (эти же элементы поставляются для использования на автомобилях "Мерседес-Бенц" класса А — с гибридным двигателем);
  • германская компания "MTU Friedrichshafen" (Гамбург) — известный производитель традиционных систем судовой энергетики (50 % рынка энергетических установок для мегаяхт, в частности), разработчик и изготовитель системы "CoolCell";
  • германская компания "IPF" — исполнитель монтажа системы "CoolCell" на борту яхты, она же владелец "№ 1";
  • "Germanischer Lloyd" — классификационное общество, соответствующим сертификатом удостоверившее право эксплуатировать систему "CoolCell" на борту яхты.

В настоящее время экологически суперблагополучная яхта "№ 1" совершает опытные плавания в акватории озера Констанц, одного из самых крупных европейских резервуаров, стратегических источников пресной воды.

Валентин Митрофанов. Статья подготовлена с использованием материалов пресс-релиза фирмы "MTU" и журнала "Мест & Yachten" (No 2, 2004)

Примечания


1. На сайте фирмы MTU были указаны меньшие значения.


Понравилась ли вам эта статья?
+1

ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
Маленькие хитрости ремонта дюралевых корпусов лодок
Тримаран на подводных крыльях «DAT» не боящийся волнения
Яхта «Distancia 60» с двумя независимыми управляемыми килями
Параметрическая диаграмма водометного движителя при максимальном КПД струи
Варианты рулевого комплекса многокорпусной яхты
Печальное открытие — выпускаются ли еще стеклопластиковые суда?
Катер для буксировки парашютиста
Динамически стабилизированный многокорпусный гоночный катер
Исследование динамики парусных яхт
Снова о поперечном редане, или На пороге реданного ренессанса?
Паяльный пруток для ремонта корпусов дюралевых лодок
Моторная яхта-кич «Wally Power 118» Луки Бассани
Из чего делают надувные лодки
Есть ли прогресс в области Personal Water Craft
Какая мощность мотора допустима для моторной лодки?

ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
Топливные элементы на малом судне

СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
Трехмерный киль инженера Лукаса
Водоизмещающе-глиссирующие обводы и оптимальная форма корпуса судна
Заменит ли водоизмещающе-глиссирующее судно быстроходные катамараны?
Прогулочно-спортивные мореходные крейсерские катера
М. А. Мавлюдов о перспективах развития водометных движителей
Выбор ткани для паруса яхты
Ремонт деревянных корпусов судов
Современные клеи и герметики «Sikaflex»
Гидродинамика подводной части подвесного мотора
С. В. Куликов о перспективах развития водометных движителей
Уход за корпусом судна из стеклопластика
Заметки дилетанта о дизайне большой моторной яхты
Системы обмера и гандикапа парусных яхт
Изготовление корпусов фанерных лодок по технологии «Stitch and Glue»
Новые возможности постройки яхт из армоцемента


Ссылка на эту статью в различных форматах
HTMLTextBB Code

Комментарии к этой статье


Еще нет комментариев



Сколько будет 41 + 40 =

       



Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта | Мобильная версия
Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории