В нашем городе. Уникальный экологически чистый катамаран на солнечных батареях путешествует по маршруту Санкт-Петербург – Великий Новгород – Москва – Астрахань, и 22 июля он причалил в Чебоксары.

Экспедиция проходит в рамках проекта «Инженерные конкурсы и соревнования» дорожной карты «Маринет» Национальной технологической инициативы. Планируется пройти 5 000 км по рекам России и посетить 20 регионов . По пути следования катамаран делает остановки в крупных населенных пунктах, для местных жителей проводят экскурсии по судну и даже предлагают прокатиться на нем. А в некоторых городах, в том числе и в Чебоксарах, участники экспедиции организовывают научно-технический фестиваль «Эковолна» для детей .

Наша республика имеет непосредственное отношение к созданию катамарана. Новочебоксарский завод «Хевел» как партнер программы бесплатно предоставил солнечные модули. Ими обшита крыша судна. Суммарная мощность батарей – 9 кВт . Катамаран строился в Санкт-Петербурге в 2017 году с июля по ноябрь. Оттуда же 20 мая судно вышло в открытое плавание, а уже 1 сентября экспедиция завершится в Астрахани.

Директор АНО «Национальный центр инженерных конкурсов и соревнований», руководитель экспедиции «Эковолна» Евгений Казанов рассказал, что пятый год в России проводятся соревнования «Солнечная регата»:

«В 2014 году мы впервые стали строить суда на солнечных батареях, и тогда у нас было 10 российских команд, сейчас – более 40. Раньше у нас были только одноместные лодки для гонок на несколько часов, а это наш первый опыт – обитаемое судно, которое может двигаться несколько месяцев» .

Кстати, в Чебоксарах в Доме детского и юношеского творчества построили маленькую одноместную лодку на солнечных батареях, она называется «Йорик» и тоже участвует в программе «Солнечная регата».

По себестоимости катамаран обошелся меньше 200 тысяч евро – порядка 14 млн рублей.

Для сравнения, себестоимость катамарана на солнечных батареях, который производят в Европе, – больше 1 миллиона евро, а продать его планируют вообще за 1 млн 800 тысяч евро.

Задача экспедиции – показать людям, что возобновляемые источники энергии не будущее, а настоящее. Солнечные модули являются основным источником питания для двух электродвигателей . Ход катамарана ночью и в периоды низкой солнечной инсоляции обеспечивают литий-ионные аккумуляторы новосибирского завода «Лиотех» общей мощностью 70 кВт.

Катамаран развивает скорость 10-12 км/час , практически как велосипед, что нормально в водоизмещающем режиме. При этом расходуется энергии 3 кВт/час . Скорость можно увеличить до 15-17 км/час , но тогда нагрузка вырастет в три раза – до 9 кВт/час. Судно спроектировано так, что 10-12 км/час – это самый энергоэффективный режим . Когда задумывали катамаран, рассчитывали, что электричество будет поступать в объеме примерно 3-4 кВт/час.

На практике оказалось, что запаса в аккумуляторах больше, фактически можно тратить 6-7 кВт/час. Таким образом, в планах у создателей – Национального центра инженерных конкурсов и соревнований – перепроектировать судно и сделать скорость чуть выше.

С другой стороны, экипаж готов к длительным дождям, плохой погоде. То есть в пасмурную погоду производится 30 кВт/часов в день, в хорошую – 60-70. Солнечные батареи аккумулируют электроэнергию с 3 утра и до 10 вечера. Но когда солнце только встает или уже заходит, то они производят меньше – 500 Вт или 1 кВт, а наибольшее количество энергии приходится на день – приблизительно с 10 утра и до 4 дня. Рекорд – 10,5 кВт произведенной энергии за час.

Судно маломерное (в длину 11,6 метров), на борту во время движения может находиться до 12 человек . На катамаране всего четыре двухместные каюты , где размещаются восемь человек . На судне есть еще один член экипажа – крыса Дельта , и, как шутят участники экспедиции, если она еще не сбежала, значит пока путешествие идет хорошо.

Катамаран спроектирован так, что система сама регулирует расход энергии и даже перераспределяет ее, если нужно, например, включить чайник или двигатель. Запаса энергии в аккумуляторах при полной зарядке хватит на 24 часа хода без остановок и подзарядки .

Евгений Казанов рассказал, что в этой экспедиции участвуют три вуза: МГИМО (кафедра природопользования) – совместно с ними проводятся исследования воды и климата для проекта «Плавучий университет»; МГУ им. М.В. Ломоносова – они берут пробы воды, проверяют в экспресс-лаборатории, а затем консервируют и направляют в Москву; Питерский политех – вместе с ними проводятся исследование прихода солнечной инсоляции и электричества и расход эффективности. Также вместе с ними путешествуют ребята из московской Академии водного транспорта : они проходят здесь практику, учатся швартоваться, шлюзоваться, меняются через две недели.

Пресная вода – самый ценный ресурс, который есть в России, все люди состоят из воды. Загрязняя воду, мы загрязняем сами себя, потому что так или иначе мы потребляем пресную воду. И если вы обращали внимание, вода в портах черного цвета, потому что двигатели внутреннего сгорания выбрасывают все отходы в воду. Во многих странах мира на тех озерах, которые хотят сохранить, запретили двигатели внутреннего сгорания и разрешают только электродвигатели. Мы в этой части немного отстали, но тенденция есть к тому, чтобы сохранить заповедные водоемы и перейти к более бережному использованию водных ресурсов. Всё-таки наша страна находится на втором месте в мире по запасам пресной воды.

При одинаковой мощности на бензиновом и на нашем двигателе, у нас эффективность выше, скорость выше. За солнечными батареями будущее. В Европе уже принято решение и принята конвенция, что к 2050 году будет запрещено использование двигателей внутреннего сгорания на водном, воздушном и автомобильном транспорте. Также, например, Япония переходит на водородную энергетику, они отказываются от атомной, потому что атом – опасный, а нефть сжигать неактуально. Даже Менделеев говорил, что получать энергию из нефти равносильно тому, как топить печку ассигнациями. Нефть – очень полезный ресурс, из нее можно делать очень много вещей, полезных человеку, а когда ты ее сжигаешь, фактически небо коптишь. Сейчас у нас приход электричества 6 кВт, а для того чтобы получить их из нефти, нужно потратить литр бензина и загрязнить атмосферу.

Катамаран пробудет в Чебоксарах еще два дня – сегодня и завтра. Затем судно направится в Зеленодольск, а следующая большая остановка 28 июля в Казани .

Катамаран «Turanor PlanetSolar» («Солнечная планета») является крупнейшим в мире судном на солнечных батареях. Судно обязано своим существованием швейцарцу Рафаэлю Домяну, который задумал этот проект и начал его осуществлять еще весной 2004 года. По задумке катамаран должен был показать возможность использования альтернативных источников энергии и призвать к уменьшению сжигания углеводородов.
Катамаран «Turanor PlanetSolar» был спроектирован компанией LOMOcean Design, строился на верфи Knierim Yachtbau в г. Киле (Германия) и успешно спущен на воду 31 марта 2010 года. Стоимость проекта обошлось в 26 млн. долларов.

Судно «Turanor PlanetSolar», длинной 31 метров и шириной 15 метров для того чтобы обеспечивать энергией свои двигатели используют 537 квадратных метров солнечных батарей, которые заряжают батареи литий-ионных аккумуляторов. Коэффициент преобразования энергии фотогальванических ячеек - 18,8 процента. В пасмурную погоду площадь солнечных батарей увеличивается выдвижными модулями. Работая на солнечных батареях «Turanor PlanetSolar» является экологически чистым и бесшумным.
В сентябре 2010 года крупнейшее в мире судно на солнечных батареях начала свое кругосветное путешествие из Монако и завершило его здесь же, в порту «Эркюль».

Энергии, получаемой экологически чистым способом, хватило для того, чтобы переплыть весь земной шар. Судно побывала в таких городах как Майами, Канкун, Брисбен, Сингапур, Гонконг и Абу-Даби.
На всем пути следования судно управлялось командой из 4 человек, однако с легкостью может вместить до 40 человек. При прохождении Аденского залива команда была усилена военным подразделением для защиты от пиратского нападения.
Плавание было завершено через 584 дня после отплытия. Путешествие стало уникальным в ряду того, что еще никому не удавалось совершить кругосветное плавание на судне, использующем лишь солнечную энергию.

Основные характеристики «Turanor PlanetSolar»:
Водоизмещение, т: 89;
Габаритные размеры, м: длина - 31; ширина - 15; высота - 6,30; осадка - 1,55;
Площадь солнечных модулей, м2: 537;
КПД панелей, %: 18,8;
Установленная мощность панелей, кВт: 93,5 (127,0 л. с.);
Максимальная мощность двигателя, кВт: 120;
Средний расход двигателя, кВт: 20 (26,8 л. с.);
Средняя скорость: 5 узлов (9,25 км/ч)
Скорость, узлов: максимальная – 14 (26 км/ч), крейсерская - 7,5 (13,9 км/ч);
Автономность плавания: в ясную солнечную погоду неограниченно
Экипаж, чел.: 4;
Вместимость, чел.: 40

Немецкие инженеры построили самый большой в мире корабль под названием Planet Solar Türanor , который работает на солнечных батареях и является экологически чистым и бесшумным .

Через 14 месяцев и 68 000 рабочих часов после закладки судна в начале 2009 года на кильской верфи Книерим состоялся спуск на воду PlanetSolar Turanor, . 31 марта 2010 года был завершен самый эффектный и инновационный проект в истории судостроения. Гиганский катамаран «Tûranor PlanetSolar» после освящения был выпущен в кильские фьорды. Совершив несколько испытательных походов, «Tûranor PlanetSolar» в начале мая 2010 был представлен широкой общественности в связи с 821-летием порта Гамбург.

К этому моменту еще отсутствовали крылья с дополнительными фотогальваническими моделями, в заключение они были установлены и прошли испытания в ходе плавания из Северного в Средиземное море до порта Монако. Оттуда Tûranor PlanetSolar стартовал 27 сентября 2010 года в кругосветное плавание. Международный экипаж катамарана состоит из шести человек, среди них швейцарский проектировщик Рафаэль Домьян.

Совершая кругосветное плавание, которое закончилось чуть более года назад, морское судно PlanetSolar Turanor, передвигающееся исключительно за счет солнечной энергии, установило несколько мировых рекордов. К этим рекордам относится рекорд дальности плавания и рекорд по скорости пересечения Атлантического океана судном на солнечной энергии. Теперь же, судно PlanetSolar, которое, кстати, является самым большим в мире судном на солнечной энергии, установило новый рекорд, побив один их своих собственных рекордов, установленный еще в 2010 году.

Катамаран PlanetSolar вышел в море 25 апреля 2013 года из порта Лас-Пальмас, Испания, принимая участие в научной океанографической экспедиции. Спустя 22 дня, 12 часов и 32 минуты, судной, пройдя в общей сложности путь в 5310 километров, 18 мая 2013 года достигло острова Святого Мартина во Французской Вест-Индии.

Два электродвигателя, получающие энергию от фотогальванических элементов, общей площадью 537 квадратных метров, позволяли судну, длиной 31 метр и шириной 15 метров, двигаться со средней скоростью 5.3 узла, хотя максимальная скорость, которую может развить судно PlanetSolar Turanor, составляет около 14 узлов.

Следует заметить, что в идеальном случае судно могло пересечь Атлантический океан еще быстрее, но команда вела судно не по самому короткому и прямому маршруту, будучи вынужденной менять курс, избегая областей с сильными ветрами, большим волнением поверхности океана и другими неблагоприятными метеорологическими условиями. Из-за вынужденных изменений курса движения судна PlanetSolar общее пройденное расстояние увеличилось приблизительно на семь процентов.

Несмотря на все трудности и неприятности судну PlanetSolar Turanor удалось побить свой собственный официальный мировой рекорд, сократив время пересечения Атлантического океана на 4 дня, 6 часов и 39 минут. «Трудно и не очень корректно сравнивать оба случая пересечения судном PlanetSolar Атлантического океана, ведь они проводились в разное время года при различных условиях окружающей морской среды» — рассказывает капитан Жерар д’Абовиль (Gerard d’Aboville), — «Но уроки, полученные во время кругосветного плавания, не прошли бесследно. Они позволили нам произвести модернизацию всех основных узлов судна, в частности двигательной установки, что сильно увеличило возможности судна и его характеристики».

Ультрасовременное транспортное средство – судно, корпус которого состоит целиком из пластмасс, армированных углеродным волокном, было построено фирмой Knierim Yachtbau GmbH в Киле. Подразделение Knierim Tooling изготовило пресс-форму для корпуса судна с помощью пятиосной фрезеровальной установки с точностью до десятой доли миллиметра. Огромный катамаран длиной 31 метр, шириной 15 метров и высотой 6,1 метров на сегодняшний день является крупнейшим в мире, когда-либо построенным судном на солнечной энергии.

Конструктор судна, новозеландец Крэг Лумес с фирмы Lomocean Design, создал модель катамарана по принципу Wavepiercer («протыкатель» волн). Это означает, что оба поплавка катамарана при волнении на море разрезают волны, а не всходят на них. Испытатели из компании Germanische Lloyd (GL) дали на это свое разрешение. Главный корпус катамарана лежит над поверхностью воды, что придает судну Tûranor PlanetSolar вид тримарана. Чтобы придать «протыкателю волн» необходимую жесткость, прочность и уменьшить его вес, что важно для экономного режима работы привода, при выборе материалов конструктор не пошел на компромисс. Все детали конструкции 95-тонного судна состоят из композиционного материала – пластика, армированного углеродным волокном.

«Было израсходовано 20,6 тонн углеродного волокна, 11,5 тонн пенопласта и 23 тонны эпоксидной смолы и отвердителя. Это даже для наших сотрудников непростая задача», – говорит управляющий фирмы Knierim Штеффен Мюллер. Оболочка главного корпуса представляет собой сэндвич с покровным слоем из углеродных волокон толщиной 4 мм (двухосно и однонаправленно), и сердечником из 50 мм ПВХ-пенопласта Airex C70.130 высокой плотности. Такое соотношение толщины покровного и внутреннего слоев вместе с высокопрочным сердечником придает деталям конструкции необходимую прочность и легкость.

Инициатором и спонсором проекта стоимостью 14 миллионов евро стал предприниматель Иммо Штрёер из Дармштеттера, которому принадлежит швейцарская инвестиционная компания Rivendell, которая вкладывает средства главным образом в проекты, связанные с возобновляемыми видами энергии и экологически чистыми технологиями. В том числе в берлинское предприятие по производству солнечных батарей Solon AG. Эта фирма и поставила солнечные коллекторы для катамарана Tûranor PlanetSolar. Около 537 квадратных метров поверхности судна покрыто 825 модулями, содержащими около 38 000 солнечных батарей. Достаточно для максимальной мощности 127 л.с. в пересчете на лошадиные силы.

Чтобы корабль мог соответствовать поставленным высоким требованиям и прославить своих разработчиков как пионеров в освоении солнечной энергии, были использованы инновации как в области конструкции, так и материалов. Tûranor PlanetSolar снабжен высокоэффективными литиево-ионными батареями фирмы Gaia Akkumulatorenwerke GmbH из Нордхаузена, которые еще никогда не производились таких размеров. Шесть накопительных блоков накапливают энергию 1,1 мегаватт-час и весят целых 11 тонн. Автомобильные батареи такой же емкости весили бы около 77 тонн.

Аккумуляторы питают четыре электродвигателя – по два на каждый приводной вал. Последние развивают максимальную мощность 2 х 10 и 2 х 60 кВт, достаточную для скорости хода около 7 узлов (примерно 13 км/ч при номинальной мощности 20 кВт). Здесь следует отметить выдающийся выход мощности: КПД составляет 92 процента. Два пропеллера из углеродных волокон, изготовленные фирмой Voith Turbo Advanced Propeller Technologies GmbH & Co. KG из Ростока, наполовину выступают из воды, они в два раза больше обычных гребных винтов и вращаются очень медленно. Руль в открытом море не нужен, так как судно управляется регулируемыми пропеллерами и скоростью вращения двух винтов.

Для укрепления солнечных элементов на поверхности 537 м² был применен особый метод. Так как корпус судна должен быть гибким, чтобы иметь возможность прогибаться в зависимости от нагрузки, например, при волнении на море, фотогальванические панели должны быть установлены так, чтобы эта способность корпуса сохранилась, и панели не повредились. Поэтому фотогальванические модули еще в процессе производства на заводе производителя были наклеены на ламинированные с обеих сторон ПВХ-сэндвичпатени.

Для установки ФГ-модулей решили использовать клей фирмы Sika, фирма Knierim имеет большой опыт работы с ним.

Поверхности подвергли предварительной обработке. Прочность клеевого соединения была испытана в техническом отделе подразделения K&D Industry фирмы Sika.

Предварительная обработка поверхности

• Подшлифовка абразивной шкуркой Scotch Brite veryfine/ K 100;
• Очистка и активация покрытой 2-компонентным акриловым лаком поверхности активатором фирмы Sika;
• По результатам клеевого теста от дополнительного нанесения праймера можно отказаться.

По истечении времени для испарения растворителя на палубу направленными валиками нанесли белый однокомпонентный полиуретановый клей Sikaflex-292 для приклеивания укрепленных на сэндвич-панелях фотогальванических модулей.

На поверхность 537м² потребовалось полтонны ПУ-клея. Sikaflex-292, разработанный специально для кораблестроения, отверждается во влажных условиях, обладает отличными адгезионными свойствами, способностью выдерживать большие механические нагрузки и отвечает всем требованиям Международной морской организации (IMO).

Остекление кабины фирмой GL Yachtverglasung, Хальстенбек производилось также посредством полиуретановой системы фирмы Sika. Установка изогнутых стеклопакетов из минерального стекла потребовала особой тщательности. Стекло должно соответствовать всем предписаниям и нормам Международной морской организации (IMO) и классификационных комиссий в отношении его области применения. Клеевой слой на поверхности сцепления стекла должен быть защищен от УФ-излучения. Это обеспечивает кромка с трафаретной печатью. Поверхность стекла была предварительно обработана, как описано выше, затем была нанесена грунтовка Sika Primer-206 G+P.

Разработанный для применения на море клей Sikaflex-296 – это эластичный, допускающий большую нагрузку, выравнивающий отклонения от допуска 1-К-клей на ПУ-основе, высыхающий на влажном воздухе. Он отвечает всем требованиям Международной морской организации (IMO). Sikaflex-296 пригоден для первичного остекления и ремонтных работ всех типов минерального стекла в кораблестроении.

Пресс-конференция и презентация инновационного для российских вод судна состоялась в Санкт-Петербурге 11 мая, в ходе чего участникам мероприятия не только рассказали подробности о новейшем катамаране, но и позволили проплыть под солнечными панелями.

Надо сказать, использование возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, в России только начинается, что связано с особенностями ресурсной базы страны. Однако участники конференции отметили важность проекта для дальнейшего инновационного развития судостроения и судоходства, ведь во многих странах мира альтернативная энергия используется довольно активно. Это связано не только с экологическим аспектом, но и с важностью повышения показателей энергоэффективности.

По словам Евгения Казанова, судов на солнечных батареях подобных размерений в России еще не строили, что делает катамаран "Эковолна" более уникальным.

Судно способно развивать скорость до 13 км/час. Оно является морским и держит волну до 2-х метров.

Проект разработан аспирантами и студентами Калининградского университета, Московского государственного университета и Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого, при поддержке МГИМО и Государственного университета морского и речного флота имени Макарова.

Стоимость постройки катамарана составила 13 млн рублей. 8 млн из них являются государственными, а 5 млн - вложения частных инвесторов.

Судно начали строить летом прошлого года, на верфи яхт-клуба "Балтиец". Постройку осуществляла компания из Петербурга Marinelab.

Интересно, что 90% комплектующих на судне - российского производства: солнечные панели произведены компанией Hevel (Новочебоксарск), аккумуляторы - компанией "Лиотех" (Новосибирск), автоматика - "Валком" (Санкт-Петербург).

Солнечные батареи разработаны в Физико-техническом институте имени Иоффе, и, по словам представителя Marinelab, являются лучшими в России, а также соответствуют мировому уровню.

Аккумуляторы позволяют судну идти порядка 8 часов без подзарядки. В целях безопасности катамаран оборудован дизельным двигателем, который, по словам Евгения Казанова, будет использоваться только в самом крайнем случае.