Odnawialne źródła energii na jachcie – hydrogeneratory

W tym artykule przyjrzę się temu jakie hydorgeneratory są dostępne na rynku, ile prądu możemy się spodziewać z turbiny wodnej oraz oczywiście ile to kosztuje. Zastanowię się, czy warto takie cudo sobie zamontować oraz opiszę dlaczego na Crystal NIE mamy wodnego generatora prądu.

Zasada działania hydrogeneratorów

Generator wodny działa zasadniczo tak samo jak generator wiatrowy. Przepływająca woda obraca śrubą, która napędza niskoobrotowy alternator ze stałym magnesem.

Rodzaje i koszt hydrogeneratorów

Zasadniczo hydrogeneratory można podzielić ze wzgledu na to:

• czy prąd produkuje obracająca się śruba jachtu
• czy generator jest oddzielnym urządzeniem z własną śrubą.

Hydrogeneratory produkujące prąd poprzez obracanie się śruby

Tak naprawdę to są to samoróbki. Na wale od śruby zamontowane jest koło pasowe, które za pomocą paska klinowego przenosi obroty na alternator produkujący prąd. Aby takie coś działało na wale, musimy mieć śrubę ze stałymi łopatkami oraz skrzynię biegów pozwalającą na kręcenie się wału podczas żeglugi.

Koszt takiego urządzenia może być naprawdę niski i zależy od tego, czy i na ile właściciel jachtu jest w stanie zbudować go samemu. Minusem jest, że podczas żeglugi słychać obracający się wał. Plusem oczywiście, że sami go zbudowaliśmy, więc jesteśmy też w stanie sami go serwisować.

Hydrogeneratory z własną śrubą

Drugi typ to gotowe urządzenia przytwierdzone do pawęży jachtu. Kiedy generator nie jest używany, to jest wyjęty z wody.

Na rynku mamy kilku producentów do wyboru:

1. Watt and Sea – najbardziej renomowany i najwydajniejszy na rynku. Używany w trakcie wokołoziemskich regat. Ma same plusy poza ceną. Ta potrafi zwalić z krzesła. Około 5500 euro za generator 600W.
2. Cristec – mniej znany niż Watt and Sea, ale wydajność porównywalna. Cena trochę niższa. Jedyne 4500 euro.
3. Sail-Gen – hydrogenerator producenta popularnych turbin wiatrowych D400 – Eclectic Energy. Wydajność mniejsza od dwóch pierwszych z listy, ale cena też. Bez regulatora można go mieć za 2500 euro.
4. DuoGen – też od Eclectic Energy. Połączenie generatora wodnego i wiatrowego. Podczas żeglugi jest hydrogeneratorem, a na postoju zamienia się w wiatrak. Jego wydajność w wodzie jest gorsza niż Sail-Gen, a jako generator wiatrowy jest dużo mniej wydajny niż D400. Kompromis. Cena jednak już bezkompromisowa – 3500 euro.
5. Ampair UW100 – jedyny znany mi hydrogenerator holowany za jachtem. Najsłabszy w stawce. Cena około 2500 euro.

Tu jescze dodam, że Watt and Sea wypuścił w miarę niedawno hydrogenerator montowany na stałe do dna jachtu.

Turbina wodna – dla kogo?

Kiedy opuszczamy kotwicowisko czy marinę i stawiamy żagle, nasz jacht zaczyna zużywać więcej prądu. Do lodówek, świateł i innych sprzętów, jakich używamy codziennie, dochodzi jeszcze elektronika potrzebna do nawigacji oraz autopilot.

Dokładniej o tym o ile wzrasta konsumpcja przeczytasz w artykule Ile prądu zużywa system elektryczny na naszym jachcie?

W przypadku jachtu Crystal do naszych dobowych 230 Ah konsumpcji postojowej, dochodzi ok. 110Ah . Nie dość, że konsumpcja wzrasta o połowę, to jeszcze żagle czasami zacieniają panele. Ponieważ najwięcej mil robimy z wiatrem, to wydajność naszego wiatraka też spada. Dlaczego tak się dzieje, przeczytacie w artykule o wiatrakach TUTAJ.

Tak więc ładowanie spada, a konsumcja rośnie. Bywają oczywiście dni, kiedy płyniemy w idealnym kierunku, w stosunku do wędrującego słońca (mamy 1140 W paneli) i nasza produkcja prądu pokrywa zużycie. Więcej jednak jest dni, kiedy nasz bilans energetyczny jest ujemny. Na pierwszy rzut oka aż się prosi, żeby zamontować hydrogenerator.

Hydrogeneratory mają jednak podstawową wadę. Kosztują zdecydowanie najwięcej z odnawialnych źródeł, a stosunek czasu żeglugi vs. czasu postoju jest relatywnie krótki.

Zastanówmy się, jakie kryteria powinno spełniać nasze żeglowanie i jacht, aby montaż hydrogeneratora miał sens?

1. Jacht musi robić dużo przelotów non stop o długości od czterech dób w górę. Dlaczego? Przy przelotach do dwóch dni startujemy naładowani, a nawet jeśli nie do końca, to na silniku się doładujemy wypływając z zatoki. Nawet jak od czasu odstawienia silnika zaczniemy się powoli rozładowywać, to po 2-3 dniach jesteśmy u celu. Znowu odpalamy silnik i najpewniej podładujemy się w marinie.
2. Jacht musi żeglować średnio przynajmniej 5 węzłów. Poniżej tej prędkości hydrogeneratory dają bardzo mało prądu.

Ile prądu wyprodukuje hydrogenerator?

Oczywiście wszyscy producenci podają wykresy mocy w zależności od prędkości. Na pewno tak jak w przypadku wiatraków trzeba wziąć poprawkę, że te wyniki zostały otrzymane w warunkach laboratoryjnych. W rzeczywistym świecie jacht się kiwa i zmienia prędkość, co powoduje że przepływ wody jest niejednostajny. Czytałem raport z pierwszej ręki, że wartości uzyskiwane za pomocą generatora Watt and Sea są niższe niż te podawane przez producenta.

Nasza Crystal żegluje średnio 5.5-6 węzłów. Sprawdź,my ile prądu poszczególne hydrogeneratory są w stanie (wg producenta) wygenerować przy prędkości jachtu 5.5 węzłów.

Model hydrogeneratora	Ilość prądu jaką są w stanie wygenerować przy prędkości jachtu 5.5 węzłów – wg zapewnień producenta
Watt and Sea (model 600W)	da 160W (320Ah w dobę)
Cristec	150W, (300Ah w dobę)
Sail-Gen	90W, (180Ah w dobę)
DuoGen	80W, (160Ah w dobę)
Ampair	60W, (120Ah w dobę)

Trzeba przyznać, że dwie pierwsze pozycje robią wrażenie. Tych dwoch mocarzy pokryje w 100% całe zapotrzebowanie energetyczne przeciętnego jachtu. Pozostałe wspomagane panelami i wiatrakiem też uchronią nas przed włączaniem silnika na dłuższych przelotach.

Czy warto kupić hydrogenerator dla NASZEGO jachtu?

Tak jak ze wszystkim i w tym przypadku: trzeba policzyć ile prądu jest nam w stanie dać hydrogenerator i czy ten zysk jest warty ceny.

Jak to wygląda w przypadku S/V Crystal?

Średnio w roku przepływamy ponad 10 000Mm. To całkiem sporo i wydawać by się mogło, że w naszym przypadku po prostu musimy mieć taki generator. Trzeba się jednak zastanowić, ile w roku robimy przelotów powyżej czterech dób i jak często w tym czasie musimy włączyć silnik w celu generowania prądu. Okazuje się, że wcale nie tak dużo.

W 2020 roku mieliśmy dwa długie przeloty. Z Hawajów na Alaskę płynęliśmy 16 dni, a potem z Alaski do Kalifornii 10. Czyli w sumie 26 dni. Żeglowaliśmy we dwoje i silnik odpalaliśmy raz na trzy dni na godzinę, przy okazji pracy odsalarki. Przez te 26 dni daje to około 9 godzin pracy silnika.

W 2021 mieliśmy tylko jeden długi przelot. 21 dni z Meksyku na Markizy. Płynęliśmy w czwórkę i silnik chodził godzinę co drugi dzień. Czyli znowu 10 godzin pracy prądotwórczej.

Tu trzeba zaznaczyć, że mamy dwa alternatory, które nominalnie mają aż 320 amperów. Realnie jak się nagrzeją dają 250. Czyli w te 10 godzin wyprodukowaliśmy sobie 2500 Ah, co przy naszej instalacji 12V jest ekwiwalentem 30 kWh energii. Przy mniejszym alternatorze silnik by musiał chodzić odpowiednio dłużej aby wyprodukować tę samą ilość energii.

Patrząc na powyższe wyliczenia, w przypadku S/V Crystal z hydrogeneratorem zyskalibyśmy 30 kWh energii w skali roku.

Pamiętasz porównanie kosztów jednej kWh z poprzedniego artykułu o turbinach wiatrowych? Tak jak w tamtym przykładzie, zakładamy że nasza inwestycja w hydrogenerator jest na 10 lat. Odrzucam dwa najdroższe urządzenia, ponieważ tyle prądu nam nie trzeba, a poza tym są zwyczajnie dla nas za drogie. Załóżmy, że instalujemy na Crystal Sail-Gen za 2500 euro. Przez 10 lat zyskamy 300 kWh. Czyli 1 kWh będzie nas kosztował 2500/300 = 8,3 euro.

Poniżej porównanie z kosztami energii ze słońca i wiatru.

Cena 1 kWh energii z paneli to 1300 euro/12264 = 0,1 euro
Cena 1 kWh energii z wiatraka to 2500 euro/2190 = 1,14 euro
Cena 1kWh energii z hydro to 2500 euro/300 = 8,3 euro – oczywiście taka by była cena w naszym przypadku

Powiesz, że praca silnika też kosztuje. Ok. A Ile? W godzinę ładowania spalamy 2 litry ropy i produkujemy 3 kWh. Uśredniając po cenach pacyficznych, to 0,66 euro za 1 kWh lub 20 euro w skali roku w naszym przypadku. Pomijalnie mało.

Może liczenie ceny 1 kWh nie ma sensu w tym przypadku. Można spojrzeć na to inaczej.

Czy zyskanie dziesięciu godzin ciszy w skali roku jest warte wydania 2500 euro i urządzenia na pawęży, które używamy przez 3 tygodnie, a jest bezużyteczne przez 48 tygodni w roku?

Moim zdaniem nie ma i nawet jeśli mielibyśmy zyskać dwadzieścia godzin ciszy w roku, to i tak nie widzę sensu instalowania hydrogeneratora na jachcie Crystal.

W takim wypadku przypadku trzeba sobie odpowiedzieć na pytanie:

Czy wolimy zapach palonego diesla czy zapach palonych pieniędzy?

Jak sobie odpowiemy na to pytanie, to instalujemy hydrogenerator lub nie 😉

W następnym artykule zastanowię się jak duży powinien być bank akumulatorów na jachcie.

Jeśli masz własne doświadczenia, czy przemyślenia w tej materii to koniecznie zostaw komentarz pod wpisem!

Linki do pozostałych części poradnika:

1. System elektryczny na jachcie – wstęp
2. Jak łatwo zrozumieć działanie systemu elektrycznego na jachcie
3. Ile prądu zużywa nasz system elektryczny na jachcie?
4. Odnawialne źródła energii na jachcie – wstęp
5. Odnawialne źródła energii na jachcie – panele słoneczne
6. Odnawialne źródła energii na jachcie – generatory wiatrowe
7. Odnawialne źródła energii na jachcie – hydrogeneratory (czytasz teraz)
8. Ile akumulatorów na jachcie?
9. Jak poprawnie ładować akumulatory na jachcie?
10. Jak szybko można ładwoać akumulatory na jachcie?

Seria artykułów o akumulatorach litowych na jachcie

1. Akumulatory litowe na jachcie – wprowadzenie
2. Dlaczego akurat akumulatory litowe na jachcie?
3. Gotowe akumulatory litowe na jachcie – przegląd
4. Możliwe topologie systemu LFP na jachcie
5. Samodzielny projekt akumulatorów litowych na jachcie
6. Ładowanie akumulatorów LiFePO4
7. LiFePO4 na jachcie Crystal – co mamy?

Chcesz wiedzieć więcej lub potrzebujesz pomocy przy Twoim konkretnym projekcie? Zapraszamy na indywidualne konsultacje – więcej info tutaj lub napisz do nas: info(at)skiff.pl.

Spodobał Ci się ten tekst? Dmuchnij więc wiatr w żagle Krysi:

lub