В последние годы аккумуляторные электрические катера приобрели значительную популярность благодаря своей экологичности и низким требованиям к техническому обслуживанию по сравнению с дизельными аналогами. Однако, несмотря на очевидные преимущества, у этого типа судов остаются проблемы, которые ограничивают их широкое распространение. Одним из главных недостатков является длительное время зарядки аккумуляторов. Поэтому ученые активно ищут альтернативы, одной из которых является использование сжатого воздуха.
Существующие аккумуляторные системы имеют ограниченную плотность энергии по сравнению с их весом и размером, что негативно сказывается на эффективности и автономности плавсредств. С течением времени батареи теряют способность удерживать заряд, что требует их замены и утилизации, что, в свою очередь, создает дополнительные экологические риски. Эти проблемы подталкивают исследователей к разработке новых решений, которые могли бы предложить не только устойчивость, но и экономическую эффективность.
В ответ на эти вызовы профессор Абдул Хай Алами и его команда из Университета Шарджи (ОАЭ) начали изучение альтернативных источников энергии для катеров, сконцентрировавшись на использовании сжатого воздуха. Они разработали уникальную пневматическую приводную систему, состоящую из двух 40-литровых баллонов сжатого воздуха, которые питают 6-сильный двигатель, передающий вращение на пропеллер через стальной вал. При давлении воздуха в 200 бар двигатель начинает быстро вращаться, а вместе с ним и винт лодки. Для улучшения управляемости судном возможно добавление коробки передач для регулирования скорости и направления движения.
Испытания новой системы проводились в бассейне на небольшой четырехместной лодке из ПВХ, прототипом которой послужило традиционное судно Abra, широко используемое в Объединенных Арабских Эмиратах. Для измерения тяговой силы, создаваемой пневматической системой, использовался тензодатчик, подключенный к задней части лодки с помощью стальных тросов. В ходе эксперимента также была протестирована аналогичная лодка, оснащенная стандартным электродвигателем, работающим от аккумулятора на 12 В и 18 А·ч.
Результаты оказались весьма обнадеживающими: пневматическая система обеспечивала на 6% больше тяговой силы, чем электрическая, и демонстрировала аналогичный диапазон работы. Кроме того, ученые провели расчет экологической эффективности: годовой углеродный след пневматической системы оказался на 307 кг ниже, чем у эквивалентной аккумуляторной системы, что делает сжатый воздух более экологичным вариантом для плавсредств.
Основное преимущество использования сжатого воздуха заключается в его высокой экологичности и отсутствии необходимости в сложных и длительных процедурах зарядки. Такая система потенциально может стать решением для малых и средних судов, работающих в условиях, где инфраструктура для зарядки аккумуляторов отсутствует или ограничена. Более того, пневматическая система требует меньше обслуживания по сравнению с батареями, которые имеют ограниченный срок службы.
Однако на пути внедрения этой технологии остаются определенные вызовы, связанные с необходимостью дальнейшей оптимизации мощности и эффективности систем на сжатом воздухе для повышения их конкурентоспособности. Тем не менее, перспективы использования сжатого воздуха в судоходной отрасли обещают стать важным шагом на пути к снижению углеродного следа и внедрению более экологичных решений.
