Lösa tankar om elbåt

[arvidb]

Jag fick för mig att det vore kul att undersöka om det vore möjligt att bygga en eldriven båt med i alla fall lite klös i. Det är inget jag har resurser att bygga, men det är iaf kul att tänka på idén!

Jag tänker mig en mindre fritidsbåt, för dagsutflykter och kanske en enklare övernattning. En sån som i vanliga fall kanske har en 30-50-hästars utombordare.

Istället för att prompt säga att elbåten ska ha samma prestanda som en bensindriven dito så började jag i andra änden: vad är rimligt?

Och nu börjar svårigheterna... jag är inte så hemma på större elmotorer och tillbehör. Så här behövs hjälp. Men för att ha nåt att utgå ifrån:

För att det inte ska bli överdrivet krångligt så tänker jag mig ett elsystem på omkring 340 V (toppvärde på 240 V växelström), så att man kan använda utrustning för 240 V. En elmotor och växelriktare gjord för 3-fas 240 V (eller säger man 400 V då?), 16 A per fas ger 11,5 kW om jag inte har räknat fel. 15 hästar är en bit ifrån 50 hästar, men min vilda gissning är att med rätt skrov så borde det räcka för runt 15 knop iaf? Finns det någon här som har koll på båtar så får du gärna rätta mig (eller tala om om jag har rätt)!

Fler motorfrågor: induktionsmotor? Vilket varvtal är lämpligt? Högre varvtal innebär väl lättare och billigare motor vid bibehållen effekt (om man inte kommer upp i extrema varvtal förstås)? Vilka varvtal är lämpliga för en propeller?


Men det svåraste på en sån här båt är förstås energikällan. För att båten ska bli användbar känns det rimligt att kunna köra på 10 % av max effekt* i 20 timmar innan laddning behövs, dvs runt ~25 kWh behöver kunna tas ut.

Jag tittade lite på bly-/truckbatterier, men insåg att i så fall behövs omkring ett ton batterier... inte bra. Som jämförelse så väger en 40 kW fyrtaktsmotor in på runt 110 kg. Plus kanske 40 kg soppa?

Tesla Motors har byggt en jäkligt häftig elbil med bra prestanda. De använder litium-jon-batterier av samma sort som sitter i laptops (formfaktor 18650). 6800 st per batteripack! Det batteripacket lagrar 56 kWh, klarar 200 kW toppeffekt, och väger in på 450 kg. Man skulle alltså bli tvungen att bygga ihop ~3500 litium-jonbatterier för att få detta att funka. Men det borde ju kunna gå. Frågan är vad det skulle kosta... det skulle krävas individuell övervakning & laddning för varje cell, eftersom li-ionbatterier tycker om att explodera om man misshandlar dem.


Lite lösa tankar bara... vore kul med kommentarer!

// Arvid

* Den här båten drar 1 kW vid drygt 5 knop.

[danei]

Jag skulle inte bygga en planande båt. Om man har ett strömlinjeformat skrov och inte försöker köra fortare är vad sopm är lämpligt med skrovet så klarar man sig med mycket mindre effekt. Tänk dig tt segelbåts skrov.

[grym]

har en gammal sketen snipa, 6.5m och med en yanmar 14hk dieselmotor, den vore lämplig att elkonvertera, nu kan jag köra den med en elutombordare , men inte bra, runt 1km i timmen med 25A i ström vid 12v

men med lite saker vore det rimligt att ha en motor på ca 4 kw och annvända den riktiga propellern, då kan man ta en liten dagsutflykt med eldrift, misstänker att det behövs ca 2kw för 4-6 kmh , maxfart är 10 kmh
(väljer det istället för knop här på forumet)

en liiten dieselelverk vore helt toppen som reservdrift, men hittar inga mindre än ca 5kw, 2kw vore ok

[peter555]

!5 hästar el med PM-motor motsvarar väl ungefär 50 hästar bensinmotor om man tar den usla verkningsgraden för ottomotorer i beaktande.

"Det batteripacket lagrar 56 kWh, klarar 200 kW toppeffekt, och väger in på 450 kg"

Detta motsvarar ca 6 l bensin, det ger en uppfattning om hur långt det är kvar innan batterierna börjar bli vettiga.

[arvidb]

danei: hur funkar det med planande vs icke planande skrov - planande är effektivare när de väl planar, men sämre annars? Finns det icke planande skrov att få tag på som är gjorda för en 30 km/h? Tävlingssegelbåtar borde ju iofs vara uppe i bra mycket mer än så.

grym: bra idé med ett elverk! Jag hittade ett här: http://www.kvanumsjarn.se/dieselelverk_yd.asp . Dock verkar bensinenverk i samma effektklass både väga hälften så mycket och låta hälften så mycket. Varför diesel och inte bensin? Fånigt små tankar på dessa 2,5 kW-verk förresten.

peter555: Ingen har sagt att detta är vettigt, bara kul! Utveckla gärna det där med verkningsgraden. Jag trodde att effekten som anges ("50 hk") är uteffekten?

Arvid

[grym]

5 hk el kanske motsvarar 5 hk diesel

men om man räknar energioförbrukaning så har dom bättre dieselmotorerna i t.e.x traktorer(ända jag sett bra effektdiagramm på senare tid) en verkningsgrad runt 50%, 1 liter diesel är ungefär 10kwh och då får man ut 5 på motoraxlen
bensinare är sämre mellan 15-25% bra motorer kanske 33%, har inte brytt mig om att kolla vad dom bästa är på lång tid, förhoppningsvis kommer det någon annan forumist som kan det bättre

varför dieselelverk, brandfaran, nä, egenteligen ingen superorsak, bättre verkningsgrad är en fördel, förr var bränslepriset en

deplamencerande båtars maxfart är på ett ungefär med ett visst förhållande på vattenlinjens längd på skrovet, så en ickeplanande båt för 30 knop är ungefär en oljetankers längd

edit, ändrade från 50 till 5

ska man ha el så är en riktig snipa eller segelbåtskrov det man ska satsa på, tyvärr

[grym]

glömde, det finns ju lite andra fördelar med ett elverk, man har ju tillgång till 230v , perfekt att ha en elplatta eställer för spritkök, inga problem med kraftig belysning o.s.v

sen kan man ju placera den viktmässigt korrekt, jag skulle vilja ha min i fören, där har jag ett slaskutrymme som sällan kommer till användning

problemet är luftkyld motor och ljuddämpning, men för en sådan liten motor kanske man kan göra omvänd vattenkylning, att man har en liten bilkylare som kyler luften i motorutrymmet,

den där lilla från kvänum fanns inte förra gången jag letade efter litet dieselelverk, men jag skulle gärna ha elstart, så man kan bygga in den på ett smidigare sätt

[ristomemo]

Idéerna kring ett diselelverk och en elmotor som driver propellern är inte helt udda. De stora isbrytarna har det upplägget. Dock är det nog för att de ska få bättre manövermöjligheter på deras 4 propellrar (2 i fören 2 i aktern).

[peter555]

Jag är tydligen lite mer förvirrad än vanligt idag. Det låter rimligt att det är uteffekten. Bilar och båtar kanske inte går att jämföra men för bilar kan man väl använda betydligt mindre elmotorer än bensinmotorer eftersom de har bättre vridmoment vid låga varv. Eller jag kanske har fel. Jag tycker inte båtprojektet är dumt jag sa bara att batterierna har långt kvar innan de kan konkurrera med kolväten.

[ristomemo]

Man brukar säga att en båtmotor får jobba lika hårt som en bilmotor som kör i konstant uppförsbacke. Dvs blir svårt att nå en rimlig hastighet och samtidigt få en bra driftid med dagens batteriteknik. Nöjer man sig med ett sakta vågskvalp så är det genomförbart. Kolla bla http://www.greenwave.nu/teknik.htm

[Dennis_F]

Idéerna kring ett diselelverk och en elmotor som driver propellern är inte helt udda. De stora isbrytarna har det upplägget. Dock är det nog för att de ska få bättre manövermöjligheter på deras 4 propellrar (2 i fören 2 i aktern).

Är det inte väldigt många stora båtar som har DieselElectric drive, inte bara isbrytare?

[arvidb]

Hehe, soltaket känns hyfsat meningslöst på greenwave-båten: "Under en normal sommarvecka laddar det batterierna tillräckligt för 3-4 timmars färd." Jobbigt att behöva vänta en hel vecka mellan varje tur...


Nu har jag läst lite om deplacerande och planande skrov.

Deplacerande skrov klarar vågor bättre och är hyfsat lättdrivna upp till < 4,6 * sqrt(LWL) km/h (LWL = båtens längd i meter vid vattenlinjen). (Eller annorlunda uttryckt: upp till en speed-to-length-ratio, SLR, på 1.3, där SLR = hastighet i knop genom roten av längden i fot.)

En 6 m lång deplacerande båt funkar alltså bra upp till ca 10 km/h.

Halvplanande skrov (semi-deplacement hulls) verkar intressanta. Om jag har fattat rätt så fungerar de ungefär som deplacerande skrov, men man har modifierat dem för att få bort sugande krafter på de konvexa ytorna på undersidan, och trimmat skrovet så att aktern inte gräver ner sig i högre farter. De funkar bra upp till SLR = 3.

Ett 6 m halvplanande skrov ger drygt 20 km/h. Edit: 30 km/h kräver knappt 10 m vattenlinje med ett sånt här skrov. Undrar vilken motoreffekt som krävs?

Planande skrov blir effektiva nånstans över SLR = 3, och är dessutom väldigt känsliga för båtens vikt eftersom de lyfter båten. Det är är ju inte så bra om man har en massa batterier med sig.

Arvid

[dar303]

soltaket är nog till för underhållsladdning när man inte använder båten.

[maxxflow]

Är det inte väldigt många stora båtar som har DieselElectric drive, inte bara isbrytare?

Det stämmer, bl.a. Queen Mary 2 har dieselelektriska "poddar", där elmotorn sitter tillsammans med propellern i en "pod" utanför skrovet. Queen Mary 2 har fyra poddar i aktern, varav de två innersta går att rotera 360°, alltså behöver hon inga roder. Bild 1 Bild 2
På bogserbåtar är det också vanligt med dieselelektrisk drift.

[danei]

de poddarna är rent elektiska.