✆ 796 521 697 ✆ 531 533 033

✉ sklep@activegames.pl

Koszyk: (pusty)

do kasy suma: 0,00 zł

» Strona główna
» Blog
» Jak dobrać odpowiedni silnik elektryczny do łodzi lub pontonu

Jak dobrać odpowiedni silnik elektryczny do łodzi lub pontonu

Dodano: 15-02-2024 w kategorii: SAILINGactive autor: Active

Jak dobrać odpowiedni silnik elektryczny do łodzi lub pontonu

Wybór odpowiedniego silnika elektrycznego do łodzi lub pontonu jest kluczowym elementem, który wpływa nie tylko na komfort i bezpieczeństwo żeglugi, ale także na efektywność energetyczną i ochronę środowiska. W dobie rosnącej popularności łodzi elektrycznych, coraz więcej osób staje przed wyzwaniem dobrania właściwego napędu do swojej jednostki pływającej. W tym artykule przedstawię kluczowe aspekty, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze silnika elektrycznego do łodzi lub pontonu, z uwzględnieniem różnych rozmiarów i typów łodzi.

1. Zrozumienie podstaw

Silniki elektryczne do łodzi działają na zasadzie konwersji energii elektrycznej na mechaniczną, napędzając śrubę i umożliwiając tym samym poruszanie się łodzi. Ich główne zalety to cicha praca, brak emisji spalin oraz niższe koszty eksploatacji w porównaniu do silników spalinowych. Ponadto możemy je bez problemu zasilić z energii słonecznej dzięki odpowiednim ładowarką i panelom solarnym. Niektórzy z producentów mają już gotowe rozwiązania, łatwe w użyciu. W pozostałych przypadkach można taką instalację wykonać w prosty sposób. Przy wyborze silnika należy uwzględnić takie parametry jak moc, napięcie zasilania, rodzaj i wydajność baterii, a także sposób montażu silnika. Być może będziemy potrzebować dodatkowe funkcjonalności - takie jak chociażby rekuperacja - czyli odzyskiwanie energii z pracy śruby silnika. Takie rozwiązanie jest możliwe chociażby na jachtach żaglowych, gdzie głównym napędem jednostki są żagle. W momencie gdy silnik nie pracuje, jest na biegu neutralnym, obracająca śruba generuje energię, która z powrotem zostaje zmagazynowana w akumulatorze. Podobnie jak to jest w przypadku samochodów hybrydowych lub elektrycznych, które doładowują się w czasie jazdy - np hamowania. Bardzo szybki rozwój technologii powoduje, że kolejne modele silników elektrycznych do łodzi, są coraz bardziej zaawansowane w funkcjonalności a ich wydajność ciągle rośnie.

Sam silnik nie mógłby jednak pracować bez zapewnienia dostawy energii z akumulatorów, których właściwy dobór jest praktycznie tak samo ważny jak dobór samego napędu. Do tej pory najpopularniejszy były i nadal jeszcze są akumulatory żelowe lub AGM do głębokiego rozładowania. Ich zaletą jest niska cena, bardzo duży wybór różnych pojemności, możliwość pracy w każdej pozycji, jak również odporność na ekstremalne temperatury i średni czas eksploatacji. Są też uznawane za jedna z najbezpieczniejszych baterii. Obecnie coraz częściej wykorzystuje się ogniwa litowo - żelazowo - fosforowe czyli LiFePo4. Oferują wysoką gęstość energii, dużo dłuższą żywotność i bezpieczeństwo eksploatacji. Są lżejsze od akumulatorów kwasowo-ołowiowych i mają niski samorozładowanie, ale ich początkowy koszt jest wyższy.

Renomowane marki produkujące napędy elektryczne do łodzi i oferujące dedykowane baterie opierają się wyłącznie na technologii litowej.

2. Określenie potrzeb

Pierwszym krokiem w doborze silnika jest określenie potrzeb i oczekiwań względem łodzi. Ważne pytania, na które należy odpowiedzieć, to m.in.:

Na jakiego typu akwenach silnik będzie najczęściej używany, czy będą to spokojne jeziora, zalewy, wody morskie lub rzeki - spokojne a może rwące?
Jaki jest maksymalny rozmiar i waga łodzi, która ma być napędzana, ile najczęściej osób będzie na pokładzie?
Jakie są oczekiwane prędkości i zasięgi żeglugi?
Czy łódź będzie używana do celów rekreacyjnych, wędkarskich, czy transportowych - np. jako tender na jachcie morskim?
Czy mamy wystarczającą ilość miejsca na pokładzie na baterie?

Silnik elektryczny na małym jachcie żaglowym

Silnik elektryczny na łodzi pontonowej

3. Moc i wydajność silnika elektrycznego

Moc silnika elektrycznego jest kluczowym parametrem, który wpływa na prędkość i zdolność łodzi do pokonywania silniejszych prądów wodnych. Dla małych pontonów i łodzi o długości do 3 metrów, silniki o mocy od 0,3 do 1 kW mogą być wystarczające. Dla większych jednostek, o długości powyżej 3 metrów do 5m długości potrzebna będzie już moc co najmniej 1kW. Natomiast do większych łodzi i żaglówek (powyżej 1,5T masy) zaleca się silniki o mocy przynajmniej 3 kW, które są w stanie zapewnić odpowiednią prędkość i siłę ciągu. Silniki zaburtowe o mocach 6kW i więcej będą w stanie zapewnić ruch jachtom o wadze powyżej 5T.

Im większa moc silnika, tym większe baterie będą potrzebne do jego obsłużenia a na to potrzeba miejsca.

Najczęściej podaje się pojemność baterii w dwóch jednostkach Ah - amperogodziny czyli zdolność do zasilania przez dany akumulator obwodu elektrycznego prądem o danym natężeniu przez określony czas zwykle 1 godzinę. Dla przykładu akumulator o pojemności 100Ah może obsłużyć urządzenie pracujące z maksymalnym natężeniem prądu 100A przez jedną godzinę. Jeżeli maksymalne natężenie prądu urządzenia wynosi przykładowo 50A, to wspomniany akumulator pozwoli na dwie godziny pracy z maksymalnym natężeniem prądu.

Drugą często spotykaną jednostką jest Wh - watogodzina czyli maksymalna moc na godzinę. Oczywiście mamy również podane napięcie akumulatora, które musi odpowiadać napięciu silnika. Przykładowo akumulator 12V o pojemności 60Ah daje nam 720Wh (12V x 60Ah = 720Wh)*

Sprawdźmy zatem jaki potrzebujemy dobrać akumulator do silnika Motorguide R13 12V o mocy 590W jeżeli chcemy mieć możliwość pływania przez 1,5 godziny z pełną mocą. Bierzemy moc tego silnika czyli 590W, dzielimy go przez napięcie 12V co daje nam niespełna 50A natężenia maksymalnego. W związku z tym powinniśmy dobrać akumulator 12V o pojemności min 75Ah, żeby spełnił nasze założenie. W tym wypadku 75Ah będzie odpowiadało 900Wh zmagazynowanej energii.

Inny przykład ze znacznie mocniejszym silnikiem jakim jest silnik elektryczny zaburtowy ePropulsion Navy 6.0EVO. Moc tego silnika to 6kW czyli 6000Wat a jego napięcie wynosi 48V. Jeżeli chcemy to odnieść do akumulatora którego pojemność producent podaje w Ah, to musimy moc 6000Wat podzielić przez napięcie 48V a to daje nam 125A. Bateria o napięciu 48V i pojemności 125Ah pozwoli na zapewnienie nam wystarczającej ilości prądu na pływanie z pełną mocą równą 6000W (125A) przez jedną godzinę. Pojemność podana w Wh w tym wypadku wyniesie 6000Wh.

Jeżeli nie mamy do dyspozycji baterii 48V tylko 12V, to musimy połączyć szeregowo 4 baterie by uzyskać napięcie 48V. W przypadku ogniw AGM lub żelowych oznacza to dużą ilość potrzebnego miejsca i jeszcze większą wagę takiego pakietu akumulatorów.

Dlatego w przypadku bardziej zaawansowanych napędów elektrycznych do łodzi, producenci oferują dedykowane baterie LiFePo4 lub pochodne połączenia Litu w celu ograniczenia wagi oraz braku konieczności łączeń szeregowych, gdyż takie akumulatory mają napięcie odpowiadające danemu silnikowi czyli np. 48V.

Możemy zwrócić uwagę na jeszcze jedną zależność - w przypadku silników ze zintegrowanymi bateriami - które są najchętniej wybierane przez użytkowników do mniejszych łodzi i pontonów. Mianowicie pojemność tych baterii z reguły jest tak dobrana by umożliwić płynięcie z pełną mocą przez godzinę. Czasami jest to nieco mniej. Silnk zaburtowy ePropulsion Spirit Plus o mocy 1000W i napięciu 48V jest wyposażony w standardzie w baterię o pojemności 1276Wh czyli 1276Wh / 1000W = 1,276godziny x 60min = 76,56minut pływania z maksymalną mocą tego silnika.

Jeżeli jesteśmy już przy mocy i czasie pływania, chcielibyśmy zwrócić uwagę na jedną z najistotniejszych rzeczy dotyczących silników elektrycznych - chodzi o optymalizację prędkości w stosunku do zużycia energii.

Jako przykład niech posłuży poniższa tabelka dotycząca napędy elektrycznego Mercury Avator.

Wydajność baterii w silniku elektrycznym

Już nieznaczne zmniejszenie poboru prądu wydłuża nam wyraźnie czas pracy na baterii oraz całkowity zasięg naszej jednostki.

Godzina pływania z pełną mocą, ale już ponad 6 godzin pływania z połową mocy.

To samo zestawienie dotyczące pracy silnika ePropulsion Spirit Plus EVO

Power (W)	Speed (mph / kph)	Runtime (hh:mm)	Range (mile / km)
35	2.2 / 3.5	36:25	80 / 129
65	2.7 / 4.3	19:35	53 / 85.3
125	3.5 / 5.6	10:00	35 / 56
250	4.4 / 7.1	5:00	22 / 35.5
500	5.3 / 8.5	2:30	13.3 / 21.3
750	5.7 / 9.2	1:40	9.5 / 15.3
1000	6.2 / 10	1:15	7.8 / 12.5

W tym wypadku możemy zauważyć kolejną istotną rzecz - zmniejszenie zużycia prądu o połowę do 500W zmniejszyło prędkość tylko o 1,5km/h.

Zamiast 10km/h mamy niewiele mniej bo 8,5km/h ale dwa razy dłuższy czas pracy. Akurat z naszych doświadczeń z tym konkretnym modelem wynika, że ten czas pracy z połową mocy jest znacznie dłuższy niż podawane przez producenta 2,5 godziny i to w warunkach morskich przy wietrze 4Bf i fali od dziobu.

4. Wybór baterii odpowiedniej do zasilania silnika elektrycznego

Jak już wykazaliśmy w powyższym punkcie, wybór odpowiedniej baterii jest równie ważny co wybór samego silnika. Baterie muszą zapewniać odpowiedni zasięg i być dostosowane do mocy silnika. Litowo-jonowe baterie oferują wysoką gęstość energii i długą żywotność, ale są droższe od tradycyjnych baterii kwasowo-ołowiowych. Należy również uwzględnić czas ładowania i dostępność źródeł ładowania w miejscu użytkowania łodzi. Naszym zdaniem nie ma już jednak innej alternatywy niż nowoczesne w pełni bezpieczne ogniwa LiFePo4 i ich pochodne. Ten kierunek wybrali renomowani producenci i tylko takie akumulatory pozwalają nam zoptymalizować wagę, rozmiar i wydajność pracy. Pewnie za kilka lat powstaną nowe, nieznane jeszcze ogniwa. Nauka w tym zakresie rozwija się niezwykle dynamicznie, na czym wszyscy możemy skorzystać.

W przypadku instalacji dużych silników na większych jachtach, czy to zaburtowych czy stacjonarnych, zaplanowanie odpowiedniego rozmieszczenia oraz ilości baterii jest niezwykle istotne dla komfortu i bezpieczeństwa żeglugi. To samo dotyczy rodzajów możliwego zasilania alternatywnego gdy jesteśmy w morzu - hydrogenerator, instalacja solarna, turbina wiatrowa - te wszystkie elementy powinny być uwzględnione w całościowym projekcie energetycznym naszego jachtu.

Z kolei jeśli przesadzimy z mocą silnika na małą łódkę lub ponton / RIB to nie znajdziemy odpowiedniego miejsca na wstawienie potężnych baterii...

Mocny silnik elektryczny Deep Blue Torqeedo na łodzi

5. Montaż i sterowanie

Silniki elektryczne mogą być montowane jako napędy stacjonarne najczęściej w jachtach morskich lub jako silniki zaburtowe mocowane na pawęży. W tym drugim przypadku, jeżeli zdecydujemy się na rozwiązania o mocy rzędu 1kW, to ich waga jest na tyle niska, że możemy taki silnik zabierać ze sobą po każdym pływaniu. Jako przykład możemy podać silniki z wbudowanymi w kolumnie akumulatorami, które są wyjątkowe proste w obsłudze i uniwersalne. Świetnie sprawdzą się w każdym pontonie lub małej łodzi. Modele eLite ePropulsion lub RamigoOne to najnowsze przykłady takich rozwiązań. Brak kabli, połączeń, oddzielnych baterii - wszystko w jednej zwartej obudowie silnika.

Mobilny, lekki silnik zaburtowy elektryczny Remigo

Bardzo lekki i prosty silnik elektryczny ePropulsion elite

Wybór zależy od typu i rozmiaru łodzi, a także od preferencji użytkownika. Ponadto, nowoczesne silniki oferują zaawansowane opcje sterowania, w tym standardowe poprzez rumpel jak również silniki podłączone pod układy sterowania i koła sterowe wyposażone w zdalne i bezprzewodowe manetki, które zwiększają komfort użytkowania. Do tego dochodzi możliwość zdalnego monitorowania z poziomu aplikacji. Takie funkcjonalności zapewniają np silniki Mercury Avator 20e lub Avator 35e jak również Torqeedo Cruise z serii TorqLink oraz nowa rodzina modeli Travel i Travel XP

6. Silniki elektryczne jachtowe o dużej mocy

Szybki rozwój technologii w zakresie ogniw do baterii, ich zwiększona pojemność, zredukowana masa, pozwalają coraz częściej oferować silniki elektryczne do łodzi i jachtów o mocach odpowiadających wersją spalinowym. Jak wiemy pojemność akumulatorów musi być proporcjonalna do mocy napędu elektrycznego i zapewniać przynajmniej przez 1 godzinę pracę z pełną mocą. Dlatego silnik elektryczny o mocy 40kW potrzebuje co najmniej 40kWh energii zgromadzonej w magazynie. Dla zobrazowania wielkości takich akumulatorów możemy posłużyć się analogią do domowych instalacji fotowoltaicznych z bankami energii, gdzie jeden akumulator typu Rack 48V ma pojemność ok 5,1kWh, co powoduje, że potrzebujemy min. 8 modułów by zapewnić energię niezbędną do pływania z pełną mocą przez tylko 1 godzinę.

Dlatego niezwykle pomocna jest tutaj technologia ogniw LFP czyli najpopularniejszych obecnie LiFePo4, które poza możliwością zgromadzenia tak dużej energii zapewniają również wysoki poziom bezpieczeństwa w stosunku do starszych rozwiązań baterii litowych. Warto o tym pamiętać ponieważ pożar to jedno z największych zagrożeń na jachcie, dlatego należy wyłącznie korzystać z rozwiązań dedykowanych lub rekomendowanych przez producentów danych silników elektrycznych. Najczęściej jednak oferują oni gotowe systemy pod własną marką z bateriami o dużych pojemnościach. Używanie oryginalnych akcesoriów danego producenta ma jeszcze jedną ważną zaletę - pełna komunikacja w całym systemie pomiędzy silnikiem, bateriami a ładowarką z informacjami wyświetlanymi na ekranie rumpla, lub głównym wyświetlaczu silnika w przypadku sterowania manetką.

Wybierając nieoryginalne rozwiązania musimy brać pod uwagę konieczność instalacji dodatkowego osprzętu monitorującego i wyświetlającego pracę całego układu.

Przykładowe zdjęcie dwóch stosów baterii typu rack na przykładzie akumulatorów 48V o pojemności 5120Wh firmy Kon-Tec, które pozwalają na zgromadzenie energii o mocy 40.960Wh.

Taką energię zużyje silnik elektryczny zaburtowy ePropulsion X40 w godzinę przy pracy z pełną mocą.

7. Aspekty środowiskowe i prawne

Przy wyborze silnika warto również wziąć pod uwagę aspekty środowiskowe i przepisy prawne. Silniki elektryczne są przyjazne dla środowiska, ponieważ nie emitują spalin i pracują cicho, co jest szczególnie ważne w obszarach chronionych. W niektórych regionach mogą obowiązywać ograniczenia dotyczące używania silników spalinowych, co czyni silniki elektryczne jedyną dozwoloną opcją. Jednak bywają również w Polsce miejsca będące rezerwatami przyrody z całkowitymi zakazami poruszania się jednostek silnikowych - bez względu na rodzaj napędu.

Jeżeli chodzi o patenty motorowodne, prawo w Polsce jest bardzo liberalne pod tym względem - uprawnienia nie są wymagane w przypadku sterowania łodzią z silnikiem o mocy mniejszej niż 10kW oraz barek turystycznych mających maksymalnie 13 metrów długości i moc silnika nie większą, niż 75 kW z prędkością ograniczoną konstrukcyjnie do 15 km/h. Dlatego zgodnie z polskimi przepisami na prowadzenie łodzi motorowej z silnikiem np. Torqeedo Cruise 12.0 niezbędny jest patent sternika motorowodnego lub żeglarza jachtowego.

Podsumowanie

Dobór odpowiedniego silnika elektrycznego do łodzi lub pontonu wymaga rozważenia wielu czynników, od rozmiaru i typu łodzi, przez oczekiwane warunki użytkowania, po aspekty środowiskowe i prawne. Wybierając silnik, należy kierować się nie tylko mocą i wydajnością, ale także kompatybilnością z bateriami, opcjami montażu i sterowania, a także całkowitymi kosztami eksploatacji. Prawidłowo dobrany silnik elektryczny zapewni nie tylko większy komfort i bezpieczeństwo na wodzie, ale także przyczyni się do ochrony środowiska naturalnego.

W przypadku napędów o większej mocy niezbędne okaże się przygotowanie projektu całej instalacji, co najlepiej powierzyć specjalistom. Dlatego zawsze bardzo chętnie służymy Wam pomocą na każdym etapie - od doboru silnika poprzez skompletowanie niezbędnych akcesoriów po schemat montażu i pomoc przy instalacji.

Schemat podłączenia silnika elektrycznego Mercury Avator 35e

Przykład konfiguracji napędu elektrycznego ePropulsion Spirit

Schemat podłączenia napędu elektrycznego Torqeedo Cruise

* Wszystkich zawodowych elektryków z góry przepraszamy za możliwie jak największe uproszczenie tematu przeliczenia wartości prądowych, jednostek, pojemości itp.

Naszym celem było przedstawienie w prosty i zrozumiały dla każdego sposób zawiłości związanych z pojemnościami akumulatorów a ich dopasowaniem do odpowiedniej mocy silnika.

Nie należy tego artykułu traktować jako poradnika młodego elektryka :)

Dla ułatwienia poruszania się po dziale zawierającym silniki elektryczne, wprowadziliśmy dodatkowe podziały kategorii: