Organizacja Warsztat

Generatory hydrodynamiczne – energia “ze” śruby

Generatory hydrodynamiczne zyskują coraz większą popularność wśród armatorów jachtów. Poprzedni właściciel OSHEE był pionierem, więc mamy i my!

Jak obiecałem we wcześniejszym artykule, będę rozwijał poszczególne tematy w nieco obszerniejsze wątki. Oto pierwsze rozwinięcie tematu “darmowej” energii.

W ramach “żebrania” od natury o każdą amperogodzinę, żeglarze i konstruktorzy zaczęli zastanawiać się jak odzyskać energię z pędu łodzi po wodzie. Woda jest dużo gęstszym środowiskiem niż powietrze, więc “prażeglarz” pomyślał, że można by wstawić taki wiatrak – po odpowiednim zmniejszeniu – do wody i on będzie generował energię elektryczną, kiedy jednostka będzie się poruszała na żaglach. Wtedy sprytny “prażeglarz” zauważył, że w wodzie ma już taki wiatraczek, który się kręci i w dodatku hałasuje bezwartościowo. Ten wiatraczek nazywa się śrubą. Mowa tu oczywiście o śrubach tradycyjnych, a nie składanych. Te ostatnie nie kręcą się podczas płynięcia na żaglach.

Dlaczego “prażeglarz”?

Generatory, które wykorzystują wirującą w wodzie śrubę, są obecne w żeglarstwie od późnych lat 40-tych. Billy i Bill Crowe na swoim 39-cio stopowym Lang Syne w latach 1948-49 opłynęli świat, a nowatorskie zastosowanie generatora  zaspokoiło całkowicie apetyt lodówek i autopilota elektrycznego na jednostce. Następni to Steve i Linda Dashew, którzy opłynęli świat w latach 70-tych na 55-cio stopowym Intermezzo z niskoobrotowym alternatorem na 12-to calowej śrubie, zaspokajając całkowicie apetyt na elektryczność swojej jednostki.

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Kilka problemów

Żeby można było zainstalować generator “na” śrubie, musi ona móc swobodnie wirować podczas płynięcia na żaglach. Konstrukcja przekładni musi zatem dawać taką możliwość – inaczej nici z pomysłu. Na szczęście większość jachtów posiada takie rozwiązanie, więc nie będziemy się nad tym rozwodzić.

Kolejnym “kłopotem” są niskie obroty wału podczas płynięcia. Jak wiadomo, popularne alternatory potrzebują większych obrotów > 1000. Musimy więc jakoś je zmienić. W naszym przypadku jest to duża śruba, a więc kręci się stosunkowo wolno. Małe oczywiście wirują szybciej, więc trzeba wziąć to pod uwagę przy projektowaniu układu. W zależności od ilości dostępnego miejsca, możemy zastosować przekładnie z pasków klinowych. Jedna często nie wystarczy, więc zwykle dwie. Mogą komuś przejść przez głowę koła zębate, ale to więcej kłopotu niż zalet, więc raczej nie stosowane na jachtach.  

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Proste rozwiązania są dla mięczaków

Kupić każdy może, ale takie rozwiązania nie są dla nas. OSHEE ma rozwiązanie własne i niepowtarzalne. W naszym przypadku zmiana prędkości obrotowej wału odbywa się drogą hydrauliczną. Z przyczyn mi nie do końca zrozumiałych, konstruktor owego dobrodziejstwa zdecydował się na takie rozwiązanie. Wał napędza poprzez pasek klinowy pompę hydrauliczną. Tu pierwszy kłopot. Musiało zostać zastosowane sprzęgło jednokierunkowe, żeby pompa nie pracowała “na wstecznym”. Pompa hydrauliczna napędza silnik hydrauliczny, który to napędza alternator. W tym właśnie miejscu następuje zamiana obrotów na wyższe. Zastosowany został u nas alternator BOSCH 28 V 27 A, który pompuję energię do banku 24 V. Oczywiście na drodze płynu hydraulicznego znalazł się regulator ciśnienia, filtr, czujnik temperatury, chłodnica oleju na wodę morską i inne pomniejsze, ale konieczne elementy. Komplikacja i koszt tej instalacji nie przestaje mnie zadziwiać, a korzyści, które z tego płyną, są jeszcze owiane tajemnicą. Najbliższe 3,5 roku powinno wystarczyć na ich odkrycie.

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Nie same plusy

Jak wiadomo nie ma nic za darmo. Obciążona śruba stawia większy opór niż swobodnie obracająca się, więc należy spodziewać się spadków prędkości przy słabych i prawdopodobnie średnich wiatrach. Jeszcze nie są mi znane wiarygodne pomiary. Mam nadzieję zrobić je i przedstawić w uzupełnieniu do tego artykułu. Kolejny minus to hałas. Jak by nie patrzeć i gdzie by tego nie schować, to będzie trochę więcej hałasować. Problem jednak nie jest dla nas duży, bo nasza śruba i tak swobodnie wiruje zawsze, a po drugie – do dźwięku silnika hydraulicznego szybko się można przyzwyczaić i wtapia się on w inne skrzypnięcia, pukania i chlupnięcia.

Dotychczasowe pomiary

Po wstępnych pomiarach podczas rejsów, nasz generator zaczyna produkować energię od prędkości 4 węzłów. Przy prędkości 6 węzłów udało się uzyskać około 6 A przy 24 V. Tutaj należy zaznaczyć, że ilość produkowanej energii będzie się zmieniała wraz z poziomem naładowania akumulatora. Przy pustawych akumulatorach liczymy nawet na osiągnięcia w granicach 10 A. Wydaje się, że nie jest to dużo, ale przy zsumowaniu innych EKOgeneratorów – jak wiatrowy i solarny – jesteśmy w stanie być EKOnomiczni i EKOlogiczni, co napawa nas dumą i jest podstawowym założeniem ekspedycji. Wyniki te mieszczą się w granicach osiągów wytwarzanych przez komercyjne generatory, więc nie wstydzimy się naszego rozwiązania. Przy zastosowaniu alternatora z magnesami stałymi znacznie przekroczymy osiągi konkurencji, ale to śpiew przyszłości.

Wał to nie wszystko

Należy wspomnieć o innych nowoczesnych i prostszych do implementacji generatorach hydrodynamicznych. Najczęściej stosowane są “wyrzucane” za rufę generatory napędzane nieskrętliwą liną, zakończoną specjalną śrubą na kawałku wału. Prostota wykonania jest tu zaletą, ale kłopotliwa jest obsługa takiego “patentu”. Przy manewrach należy zwijać całe urządzenie, żeby się nie wplątało w śrubę, ani nie zahaczyło o dno lub inne obiekty w wodzie. W efekcie korzysta się z tego tylko podczas długich przelotów.  Lina potrafi się jednak skręcić i wówczas zatrzymanie całej konstrukcji i prostowanie jest bardzo pracochłonne. Najważniejszym jednak minusem jest brak możliwości ciągnięcia za sobą wędki, na której końcu nieustająco mamy nadzieję zahaczyć pyszne, świeże sushi. Są również doniesienia o zjedzeniu, a w zasadzie odgryzieniu wału wraz ze śrubą przez drapieżne ryby.

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Generatory hydrodynamiczne

Istnieją też odmiany na krótszym, sztywnym wałku ciągniętym za łodzią. Konstrukcje, które wchodzą pionowo w wodę, również stają się coraz popularniejsze wśród producentów. Możemy też wybrać specjalny, montowany do kadłuba poniżej linii wodnej zestaw, którego nie możemy zdemontować. W przedstawionym poniżej przypadku jest nawet możliwość zamiany generatora hydrodynamicznego w wiatrowy. Daje to dodatkowy bonus w postaci możliwości ładowania akumulatorów przy długich postojach lub przerwach sezonowych bez podłączania do prądu.


Należy zwrócić uwagę na fakt, że generatory te nie są tanie. Ceny wahają się od 1000 do 4000 USD. Wygląda więc na to, ze opłacalne są tylko w przypadku jednostek wyruszających w dalekie podróże – takich jak OSHEE.

Może Ci się także spodobać...

Brak komentarzy

Napisz komentarz