Александр Попов, "Морская Техника": Мы нашли компактное решение гибридной пропульсии для маломерных судов

В рамках 17-й выставки "НЕВА" Группа компаний "Морская Техника" представила систему гибридной пропульсии для судов малого водоизмещения. Новинка с потенциально высоким спросом из-за экономичности и экологичности не могла не заинтересовать Sudostroenie.info. На вопросы нашего портала любезно ответил руководитель конструкторского бюро "Морской Техники" Александр Попов.

– В чём заключается уникальность гибридной пропульсивной системы от "Морской Техники"?

– Наша гибридно-пропульсивная установка позволяет эксплуатировать двигатели внутреннего сгорания, установленные на судне, в соответствии с их оптимальными характеристиками и с их оптимальной загрузкой.
 

Поясню на примере. Путём анализа некоторых проектов рабочих судов небольшого водоизмещения мы получили объективную картину, что большую часть своего времени данные суда либо находятся в режиме ожидания, либо передвигаются со скоростями 5-6, максимум 7 узлов. При этом работа главных двигателей происходит при загрузке 10-15, максимум 20%, что чрезвычайно негативно отражается на ресурсе данных двигателей, так как не успевают прогреться масло и водяная рубашка двигателя, идёт повышенный расход топлива и масла. Соответственно, происходит коксование поршневых колец, интеркулеров и других узлов, что резко снижает ресурс дизелей.
 

Уникальное преимущество нашей системы в том, что она позволяет на низких скоростях движения использовать установленные на судне дизель-генераторы, которые будут работать на 80-90% своей загрузки, т.е. в оптимальном режиме. Главная машина при этом не задействуется. Соответственно, когда главные двигатели выключены, ресурс у них не уменьшается.

– Есть данные, на сколько именно снижается ресурс двигателя в результате эксплуатации на малой мощности?

– Всё зависит от марки установленного двигателя. Но, как правило, у 90% производителей двигателей внутреннего сгорания (ДВС) есть ограничения. Во-первых, с нагрузкой до 20% разрешается непрерывно работать не более 20 минут. Далее нагрузку необходимо увеличивать, разогревая двигатель. Во-вторых, работа с низкой нагрузкой не должна превышать 10% от общего времени наработки. Эта проблема стоит достаточно остро.
 

– Как проводилось упомянутое вами исследование работы двигателей малых судов?

– Достаточно просто. Есть хороший сайт – MarineTraffic. Там можно сделать выборку по типу судна, допустим, лоцманскому. Далее смотрим средние показатели, с какими скоростями, и какое время такое судно эксплуатируется.

– В России это первая система электродвижения для маломерных судов?

– Совершенно верно. Подобных пока ещё нет ни у кого. Электродвижение достаточно распространено на больших судах – 100-метровых сухогрузах, танкерах, ледоколах, а суда небольших размерений не охвачены. По причине достаточно скромных машинных отделений, куда некуда устанавливать дополнительное оборудование.

Мы же нашли чрезвычайно компактное решение, которое помещается не только в строящиеся суда, специально спроектированные под установку данных изделий, но и в существующие корпуса. Так что судно, подвергающееся переоборудованию, так же может быть оснащено данной гибридной силовой установкой.

– Ваша установка так же предназначена для размещения в машинном отделении?

– Да, она ставится в машинное отделение. Комплект оборудования включает в себя сверхкомпактный электродвигатель/валогенератор переменного тока с постоянными магнитами и специализированный выпрямитель/трансформатор тока и напряжения.
 

– Электроэнергия в гибридную систему подаётся от уже установленных на судне дизель-генераторов?

– Да, на скоростях до 6 узлов энергия для движения судна генерируется при помощи дизель-генераторов. Выше 6 узлов – уже с помощью главных машин. При этом при движении на высоких скоростях при работе главных машин можно выключать дизель-генераторы, так как в данном случае гребные электродвигатели начинают работать в качестве валогенератора, обеспечивая электроснабжение всего судна.

– По сравнению с зарубежными системами, есть какие-то принципиальные отличия? Допустим, с той же Wartsila?

– Разница принципиальная. Мы предлагаем применение нашего ноу-хау – генератора с переменной частотой вращения, который позволяет использовать дизельные двигатели на максимальной мощности с максимальной частотой вращения.

– Кто является поставщиками оборудования?

– На данный момент поставщиками оборудования являются наша компания и финский производитель.

– Электродвигатель ваш?

– Нет, электрическая начинка как раз финская. Наши – двигатели и дизель-генераторы, которые устанавливаются на новое судно.

– Рассматриваете ли вы российских поставщиков для участия в проекте?

– На выставке "НЕВА" мы нашли несколько производителей, готовых импортозаместить оборудование. Те же самые инверторы можно выпускать на отечественной микроэлектронной базе. Это возможно.

– Когда возможно достижение стадии локализации и производства компонентов в России?

– По самым оптимистичным оценкам серийное производство можно наладить в течение года, но это будет зависеть от активности отечественных производств, потому что электрооборудование – вещь достаточно тонкая. Это же не изготовление якорей и цепей на уже заточенных производствах, а это всё-таки микроэлектроника, в некоторых случаях, и достаточно точная механика.

– Кого вы видите в качестве заказчика гибридной пропульсии?

– Потенциально мы, безусловно, рассчитываем на применение системы на судах, которые мы проектировали. Но также заказчиком может выступить владелец любого судна водоизмещением от 20 т и выше. Такие системы применимы абсолютно везде.

– Но ведь возможность установки зависит от проекта судна. Если монтаж производится на действующее судно, не возникнут ли в данном случае определённые ограничения?

– Безусловно, они будут. Но, тем не менее, по своим характеристикам система применима. Если раньше сделать полноценное электродвижение на небольших судах считалось невозможным, по причине больших габаритов электродвигателей и инверторов, то сейчас это возможно.

– Со стороны военных есть интерес к проекту?

– Мы видим очень большую потребность на рынке. Есть интерес не только со стороны владельцев гражданских судов, но и военных. Ведь военно-морской флот включает в себя не только большие суда, но и суда вспомогательного флота. Ещё есть также катера охраны, например, ФСО. Коллеги с сайтов, связанных с околовоенной тематикой, так же запрашивают информацию, как это может быть локализовано, и где это может быть применено.

– Какова примерная стоимость системы?

– Если сравнивать стандартное новое дизельное судно и судно, оснащённое  дизель-электрической гибридной установкой, то удорожание составит порядка 15-18%.

– Каков период окупаемости устанавливаемого оборудования?

– По нашим расчётам при средней интенсивности эксплуатации система полностью окупается за срок порядка пяти лет.

– Какие показатели заявлены по экономии топлива?

– Эти показатели будут зависеть от времени работы: чем больше мы эксплуатируем, тем экономия становится виднее. 

Помимо этого, экономия топлива достигается за счёт того, что в любой момент мы эксплуатируем ДВС в оптимальном режиме. В результате мы получаем огромную экономию, увеличивая ресурс и сервисные интервалы обслуживания практически в два раза. Если, допустим, главные машины работали порядка 3 тысяч моточасов в год, то теперь они будут работать 1,5 тысячи моточасов. Приплюсуйте к этому стоимость сменных запасных частей и горюче-смазочных материалов, которые надо менять, вызов сервисных инженеров и так далее. Сумма набирается приличная.

–  Как именно ваш проект позволяет снизить воздействие на окружающую среду?

– Во-первых, двигатели внутреннего сгорания будут работать в своём оптимальном режиме, в режиме наиболее полного сгорания топлива.

Во-вторых, снижается нагрузка на окружающую среду за счёт уменьшения объёма отработанного масла для утилизации. Те же фильтры масляные, мы не можем просто выкинуть в мусорку, они требуют специальной утилизации.

В-третьих, снижается уровень шума, так как работают не главные машины, а дизель-генераторы. А при применении опциональных аккумуляторных батарей, мы при определённом графике работы можем вообще не эксплуатировать двигатели, а передвигаться в режиме чистого электродвижения от аккумуляторных батарей.

– Но ведь аккумуляторным батареям тоже потребуется какое-то место?

– Всё зависит опять же от режима эксплуатации. Аккумуляторная батарея на 100 кВт*ч займёт порядка 1 куб. м и будет весить порядка 1 т.

– На сколько применение аккумуляторных батарей делает дороже систему?

– Средние показатели по рынку сейчас порядка 700 долларов за 1 кВт*ч. Таким образом, в зависимости от требуемой мощности, мы можем просчитать затраты.

– Проект уже прошёл какую-либо сертификацию?

– Пока что нет. Данная установка рассматривалась на научно-техническом совете Российского морского регистра судоходства летом 2017 года. Было рекомендовано продолжить изыскания в данном направлении, включая составление технического задания к сертификации данного типа электродвижения и применяемого оборудования. 

Системе ещё предстоит пройти сертификацию, потому что реализованных подобных проектов в практике отечественного классификационного общества ещё не было. Регистру это интересно, они готовы способствовать развитию данной практики.

– Вы рассчитываете только на российский рынок, либо есть планы выйти с данной системой на экспорт?

– На зарубежные рынки желает выйти любое конструкторское бюро. Но всё развивается семимильными шагами, я боюсь, когда мы реализуем данную систему у нас, на Западе будут аналоги. К примеру, ещё пять лет назад на рынке не было компонентов систем электродвижения для небольших судов, за исключением совсем крохотных изделий порядка 5-30 кВт. А удельная плотность электроэнергии в аккумуляторных батареях составляла порядка 100 Вт*ч/кг. Это считалось выдающимся показателем. Сейчас плотность в некоторых экземплярах перевалила за 250 Вт*ч/кг, а мощности компактного электрооборудования вышли за 1 МВт. То есть мы видим прогресс. Поэтому выйти на западный рынок можно, но есть опасения, что когда мы успешно это реализуем, построим опытные образцы, а тем более, локализуем производство компонентов, на Западе уже будут присутствовать подобные системы.

– На какой стадии сейчас находится проект?

– Если говорить именно про пропульсивную установку, проект находится на этапе достаточно хорошо проработанного технического проекта. Сам катер проекта ST23WIM, на который предполагается монтаж гибридной установки, уже выпускается.

– Когда мы сможем увидеть опытный образец первой отечественной гибридной пропульсии?

– При наличии доброй воли заказчика и при своевременном авансировании опытный образец может появиться в течение четырёх месяцев. 

Беседовал Александр Полунин

Фото: "Морская Техника", Sudostroenie.info