На водороде вокруг света

Круизный лайнер Diamond Princess, застрявший на карантине в Иокогаме (число заболевших COVID-19 перевалило за 6 сотен), в апреле планируют снова отправить в рейс. Директор Carnival Corporation по связям с общественностью Роджер Фриззелл сообщил, что лайнеры обрабатывают согласно специальному санитарному протоколу с помощью дезинфицирующего средства, «быстро убивающего коронавирус за 30 секунд на твердых поверхностях».

Гм. Не уверен, что найдется много желающих. Поэтому поговорим-ка лучше о красавце-катамаране, который только что отправился в кругосветное путешествие. Эка невидаль, скажете вы, сейчас многие гоняют вокруг «шарика»! Да, но такого корабля мир еще не видел. Его построили в Канаде в далеком уже 1983 году, он неплохо проявил себя в гонках, но сейчас стал эффектным символом Третьей технической революции, привлекает всеобщее внимание – и пользуется этим. Так, в начале февраля пришло сообщение, что Toyota поставила на Energy Observer (таково теперь его имя) новые топливные ячейки. Toyota Motor Europe – спонсор первого в мире автономного электро-водородного корабля. Ячейки разработаны ею по технологии компании Mirai и с недавних пор устанавливаются на автобусах и грузовиках.

Это уже третье переоборудование с весны 2017-го, когда новаторский корабль был спущен на воду в Сен-Мало и отправился по Сене в Париж. Оттуда и начались его путешествия. В том году он обошел порты Франции, в следующем – Средиземноморье, вплоть до Тель-Авива, а в 2019 г. — север Европы, включая Балтику, Норвегию и даже Шпицберген! В итоге «на спидометре» уже 18 тыс. морских миль – Европа хоть и невелика, но имеет весьма замысловатую форму, ее береговая линия чрезвычайно изрезана и она не только вся состоит из полуостровов, но и сама является огромным полуостровом. Эти путешествия позволили обкатать сложную комплексно-гибридную энергоустановку судна и устранить недостатки и нестыковки, неизбежные в любом новом деле.

А началось все в Квебек-Сити, где монреальская компания Canadair (ставшая вскоре сердцевиной Bombardier Aerospace) под наблюдением Майка Берча, канадского шкипера, и Найджела Айринса, известного британского дизайнера гоночных судов, построила Formule Tag, самый крупный по тем временам катамаран для океанских гонок. Корабль удался, и уже в 1984 г. команда Берча установила мировой рекорд, пройдя за сутки 512 морских миль! Это означает среднюю скорость 44,5 км/час – под парусами!

В 1993 г. корабль купили знаменитый английский моряк Робин Нокс-Джонстон на пару с гонщиком Питером Блейком и назвали его ENZA New Zealand. Робин прославился тем, что в 1969 году стал первым, кто в одиночку завершил безостановочное кругосветное плавание, а Питер впоследствии дважды выигрывал гонки на Кубок Америки. Матерые морские волки! Свой класс и умение разбираться в кораблях они подтвердили, выиграв в следующем году Кубок Жюля Верна (его правила требуют обогнуть Землю быстрее, чем за 80 дней), причем с новым рекордом: 74 дня, 22 часа 17 минут и 22 секунды.

Кстати, мой ФБ-френд Евгений Платон был капитаном знаменитой украинской яхты «Гетман Сагайдачный» и провел ее вокруг света в гонках Whitbread Round The World Race в 1993-94 гг. Он вспоминает о нашем катамаране: «Мой товарищ, Слава Сысенко, как-то давным-давно перегонял ЕНЗУ, в Бискае перевернулись, чудом выжили, но их спасли». Мир тесен! А мир яхтсменов особенно.

В 1998 г. катамаран купила британка Трейси Эдвардс. Она переименовала его в Royal & SunAlliance и поставила новый рекорд пересечения Северной Атлантики с чисто женским экипажем: 9 дней 11 часов 21 минута и 55 секунд. Да, учет секунд в океанских гонках кажется излишней скрупулезностью, но только кажется, порой борьба идет и за них. Затем Трейси и ее экипаж побили еще 7 мировых рекордов, но при попытке посоревноваться в гонке на Кубок Жюля Верна потеряли мачту в Южном океане и выбыли из гонки. Что никак не умаляет достоинств корабля.

Катамаран и далее переходил из рук в руки, ставил рекорды, его модернизировали и, в частности, несколько раз удлиняли, пока в 2017 г. он не стал экспериментальным кораблем для обкатки революционных технологий. Сейчас его параметры таковы: длина – 30,5 м, ширина – 12,8 м, вес 34 т. Что же помещается в этих габаритах и приводит эту массу в движение?

Винты вращают 2 реверсивных электромотора по 41 кВт – довольно мощные для такого легкого судна. Их питают топливные ячейки, использующие водород, 8 танков которого вмещают 62 кг сжатого Н2. Производят его сами из морской воды, поэтому установка, весящая более 2 тонн, помимо компрессора и электролизера имеет также десалинизатор. Понятно, что при соединении водорода с кислородом воздуха, каковое производится в топливных ячейках, снова образуется вода. Никаких парниковых и ядовитых газов – экологически чистая система, что и подчеркнул, выступая недавно на конференции Movin’On future mobility в Монреале, автор проекта, опытный моряк капитан Victorien Erussard.

Для покрытия всплесков потребления (к примеру, надо срочно дать полный ход или держать против штормового ветра), общей балансировки системы и хранения энергии используется литий-ионная батарея на 106 кВт (как в топовых электроавтомобилях). Энергию вырабатывают солнечные панели площадью 130 кв. м и пиковой мощностью 21 кВт, а также 2 вертикальных аксиальных ветряка на 1 кВт каждый. После заряда батарей энергия идет на электролиз воды. Во время путешествия по Северной Европе в обычных условиях водород обеспечивал до 60% энергии судна, 40% приходились на солнечную энергию.

При хорошем ветре для дополнительной тяги запускают кайт, большой воздушный змей – он неплохо показал себя на швейцарском (морская держава!) солнечном тримаране Turanor PlanetSolar, о котором мы как-то писали. В 2010-12 годах он успешно обогнул Землю за 584 дня.

С такой системой трудно представить ситуацию, в которой Energy Observer останется без хода, разве что капитан в силу неосмотрительности либо форс-мажорных обстоятельств израсходует запас водорода, при этом наступит полный штиль и все это случится после захода солнца, когда фотопанели бесполезны. Но штиль не шторм, он не опасен, так что можно дождаться утра и начать пополнять запас водорода и заряжать батарею. Но, в общем, это и следует доказать на практике не каботажных, как в Европе, а действительно больших плаваний.

Комбинированная система хранения энергии (батарея плюс емкости с водородом) позволяет втрое уменьшить вес в сравнении с чисто батарейной системой, как на Turanor PlanetSolar. Грубо говоря, плотность энергии 1 кг дизтоплива примерно в 100 раз больше, чем у 1 кг литий-ионной батареи. Даже если учесть, что кпд электромотора 90%, а дизельного двигателя примерно 35%, 1 тонна дизтоплива эквивалента 30 тоннам батарей. У сжатого водорода показатель несколько ниже, но разница все равно огромна, что и дает выигрыш в весе. Такая система гораздо надежнее, гибче, обеспечивает большую дальность хода, и у нее меньше потери на естественный разряд батарей. Кроме того, и в данном контексте это главное, водород, в отличие от дизеля, не загрязняет окружающую среду и не ускоряет климатические изменения.

Установка позволяет развить скорость 4-5 узлов, да еще кайт может добавить до 3 узлов. Конечно, это намного меньше, чем под парусами в лихие дни молодости, но, во-первых, ветер дует не всегда, а во-вторых, цель переоборудования судна заключается не в скоростных достижениях, а в отработке новых технологий.

Корабль производит большое эстетическое впечатление. Он футуристичен, покрыт голубым обтекаемым панцирем солнечных панелей, а когда вздымает крылья жестких парусов, становится похож на диковинную морскую птицу. Экипаж состоит из 8 человек. В рубке 2 кресла для вахты, а жилые помещения с минималистским белым дизайном напоминают о фильме «Космическая одиссея 2001 года». Команда спроектировала мебель максимально легкой, чтобы скомпенсировать вес нового оборудования и уменьшить затраты энергии.

За истекшие почти 3 года плаваний судно посетило 25 стран и 48 портов. Экипаж и конструкторы уверены в нем, оборудование обкатано и доведено до ума, и поэтому пришла пора сделать следующий шаг, чтобы показать истинные возможности Energy Observer. Да, Европа — это огромный полуостров, иногда ее поэтически (и очень точно) называют «балконом в Атлантику». Что ж, девица (корабль в английском языке имеет женский род) вошла в пору, наступило время спрыгнуть с балкона и отправиться в большой мир, в дальние океанские плавания. Первоначально старт кругосветки был назначен на 17 февраля, но в тот день Европу крушил ураган, поэтому отправление перенесли на 22 февраля.

Планы вообще не раз менялись, и поначалу хотели дать старт кругосветке в 2019 году, пересечь Атлантику, посетить Южную и Северную Америки, пройти Панамский канал, побродить по Тихому океану и так далее. Но отладка оборудования заставила перенести дату. Намеревались даже обойти Гренландию и забраться в лабиринт полярных канадских островов, чтобы показать, к чему привело глобальное потепление. Но от затеи благоразумно отказались. В этом году катамаран посетит много азиатских портов с тем, чтобы прийти в Токио к началу Олимпийских игр. Весь 2021-й уйдет на бескрайний Тихий океан и западное побережье США и лишь на 2022 год намечен круиз по Центральной Америке и восточному побережью штатов. Впереди 50 стран и 101 порт!