Napędy hybrydowe – ekologiczna, ale kosztowna pieśń przyszłości

Do hybrydowych napędów w samochodach już się przyzwyczailiśmy, tymczasem eko trendy nie omijają też żeglarstwa i przemysłu motorowodnego. Niektórzy producenci silników do jednostek pływających zaczynają wprowadzać do oferty zestawy hybrydowe, w których wykorzystywany jest napęd mieszany – spalinowy i elektryczny.

Do wyścigu technologicznego i walki o nowy rynek przystąpili najwięksi. Toyota pierwszy silnik z równoległym napędem hybrydowym dla jachtu motorowego opracowała w 2017 r., a testy jego przydatności mają zakończyć się w roku 2021. Japońska firma testuje nowe rozwiązanie we współpracy z władzami Tokio. Motorówki z napędem hybrydowym miały m.in. obsługiwać akwen olimpijski podczas tegorocznych igrzysk, jednak ze względu na zmianę terminu tej największej imprezy sportowej hybrydowy silnik PONAM-28V będzie miał okazję sprawdzić się „w boju” dopiero za rok. Japończycy chcą także, by był on wykorzystywany przez branżę turystyczną w kanałach portu tokijskiego.

W Polsce równoległy napęd hybrydowy zaprezentowany został przez firmę Marine Works z Gdańska podczas targów Wiatr i Woda już w roku 2017. Innowacja została doceniona i wyróżniono ją w swojej kategorii nagrodą Polskiej Izby Przemysłu Jachtowego i Sportów Wodnych dla najlepszego produktu targów.

Nowatorska koncepcja hybrydowego układu napędowego, oparta o silnik spalinowy i elektryczny, powstała na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa. Jego autorami są prodziekan ds. nauki dr hab. inż. Wojciech Litwin, prof. nadzw. PG oraz mgr inż. Wojciech Leśniewski. W rozwoju projektu uczestniczy właśnie gdańska firma.

A czym właściwie jest napęd hybrydowy? Zacznijmy od tego, że są dwa rodzaje takiego napędu. Pierwszy to napęd hybrydowy w konfiguracji równoległej. Układ, w którym silnik elektryczny jest połączony mechanicznie z wałem wychodzącym z przekładni mechanicznej silnika spalinowego. W zależności od zapotrzebowania wybieramy napęd spalinowy lub elektryczny. W przypadku pracy silnika spalinowego moduł elektryczny może pełnić rolę generatora i doładowywać akumulatory.

Drugi to napędy hybrydowy szeregowy, czyli silnik elektryczny i generator prądotwórczy. Napędem hybrydowym w takiej konfiguracji nazywamy układ, w którym silnik elektryczny jest napędzany z wykorzystaniem energii składowanej w akumulatorach lub produkowanej przy pomocy generatora prądotwórczego. To rozwiązanie korzystne z punktu widzenia autonomii jednostki, bez względu na pojemność akumulatorów.

– W ostatnim czasie dostajemy coraz więcej pytań dotyczących napędów elektrycznych oraz szeregowych – mówi Jacek Sadowski z firmy Marine Works. – O hybrydę równoległą, która jest technologicznie najbardziej zaawansowana też jesteśmy pytani. Są to jednak głównie pytania orientacyjne dotyczące wyceny. Nie każdego na to stać, bo zastąpienie takim napędem dotychczasowego, tradycyjnego napędu spalinowego to dosyć duża pod względem budżetowym modernizacja.

Sporą grupę pytań stanowią te dotyczące silników elektrycznych, czyli takich, w których pędnik napędzany jest energią składowaną w akumulatorach. Akumulatory są ładowane podczas cumowania lub za pomocą źródeł odnawialnych – np. baterii fotowoltaicznych.

– W systemie hybrydowym korzystamy z tego rodzaju napędu, który w danym momencie jest najbardziej optymalny – wyjaśnia Jacek Sadowski. – Przy startach i w porcie to napęd elektryczny, a w prędkości marszowej przechodzimy na silnik spalinowy. Istnieją już bardziej zaawansowane aplikacje, w których przy prędkościach maksymalnych pracują oba rodzaje napędu równocześnie. Mam nadzieję, że z czasem cała „biała flota” – pasażerska, turystyczna, przejdzie na napęd elektryczny. Dla tego typu jednostek to może być ekonomicznie uzasadnione, a przy tym poprawi z pewnością standardy ekologiczne na naszych akwenach. Niedawno zakończyliśmy adaptację takiego systemu na potrzeby dużego statku pasażerskiego na jezioro. Tego typu statki pomieszczą duże zestawy baterii, a przy tym nie dymią, co jest istotne dla turystów. Dla pozostałych klientów, choćby indywidualnych motorowodniaków czy żeglarzy, istotne jest, by tych napędów produkowano jak najwięcej. Wtedy cena będzie coraz niższa, a to jak na razie główny czynnik zaporowy jeśli chodzi o rozpowszechnienie hybryd.

Potrzeba jest matką wynalazków. W tym przypadku chodzi o potrzebę ochrony własnego portfela. Dlatego niektórzy żeglarze w oczekiwaniu na obniżenie kosztów instalacji hybryd, montują na swoich jednostkach dwa silniki – tradycyjny spalinowy oraz elektryczny, którego używają w portach albo na strefach ciszy. Silnik elektryczny bywa też używany jako zapasowy, na wszelki wypadek, gdyby zawiódł napęd podstawowy.