Абсолютный ноль
Можно ли построить суперъяхту без двигателей внутреннего сгорания и дизельных генераторов? Этот вопрос был главным, когда летом 2019 года заказчик компании Fraser попросил создать для него такое судно. Яхтенный мир встретил идею скептически. Будущий владелец хотел получить не гибридную яхту с «зелёным» режимом, а парусник, живущий исключительно за счёт возобновляемой энергии. Так появилась Zero, проект трех голландских компаний: верфи Vitters и архитектурных бюро Dykstra и Vripack. На сегодня это один из самых радикальных инженерных экспериментов в отрасли. В проекте также участвует Foundation⁰ — акселератор развития технологий и возобновляемых источников энергии.
Комфортабельная жизнь на борту больших лодок строится вокруг избыточности энергии. Мощные генераторы и объемные топливные баки обеспечивают работу палубного оборудования, систем навигации, связи, климат-контроля, опреснителей, не говоря уже о горячей воде, освещении, камбузе ресторанного уровня, кинотеатрах, бассейнах и возможности идти по графику вне зависимости от направления ветра.
Zero ломает стереотипы. На ее борту все эти системы работают без ископаемого топлива. Инженеры собирали судно «вокруг энергии», решая как её добывать, как хранить и как распределять. Поскольку энергетическая эффективность стала главным пунктом в реализации идеи, первые изменения коснулись корпуса яхты. Валовая вместимость Zero составляет 491 GT, что примерно вдвое меньше, чем у некоторых аналогичных по длине яхт. Такую цену пришлось заплатить за возможность яхты ходить на слабых ветрах. В процессе создания эффективного корпуса специалисты Dykstra задействовали программное обеспечение и экспертизу Emirates Team New Zealand.
На электродвигателе Zero может пройти всего около 400 миль, хотя на борту установлен 28-тонный комплект аккумуляторов общей мощностью 5 МВт, эквивалентной 88 автомобилям Tesla. Поэтому паруса являются не только главным движителем яхты, но и ядром ее энергетики. Под парусами Zero начинает вырабатывать энергию сама. Два винта Hundested, установленные на поворотных гондолах перед килем и за ним, служат подруливающими устройствами или, развернувшись вперед, работают как гидрогенераторы. Ожидается, что на скорости яхты 16 узлов они будут выдавать до 250 кВт, а уже на скорости 8 узлов лодка сможет полностью покрывать свои энергетические нужды. Гидрогенераторы отбирают до двух узлов скорости, поэтому капитану придется тщательно выбирать условия плавания, чтобы поддерживать энергобаланс судна. Специально созданное для Zero программное обеспечение ведет анализ погодных данных и помогает строить оптимальный маршрут с точки зрения скорости и подзарядки аккумуляторов.
Выработкой энергии на яхте также заняты расположенные на крыше надстроек гибридные солнечные панели. Они способны производить 20–23 кВт электроэнергии и одновременно собирать тепло.
Параллельно решались задачи по снижению энергозатрат. Для начала требовалось ответить на вопрос: сколько энергии действительно необходимо для комфортной жизни в море? Команда проекта установила контрольные датчики на большой яхте и выяснила, что главными потребителями электроэнергии являются кондиционирование и нагрев воды. Стало понятно направление дальнейшей работы. Тепловая энергия тоже нашла применения, превратившись в своего рода топливо. Тепло, полученное от солнечных панелей, электродвигателя и другого оборудования накапливается солевыми термальными аккумуляторами и используется ночью для нагрева воды.
Вместо применения традиционных кондиционеров с шумными вентиляторами для охлаждения помещений на Zero используются стеновые и потолочные панели, внутри которых циркулирует вода температурой 12 градусов. Эта система работает намного эффективнее обычной, позволяя экономить до 300 кВт·ч в день. Картину дополняет естественная вентиляция через полые карбоновые мачты Carbo-Link. Нагреваясь на солнце, они создают естественную тягу, выводя отработанный воздух из внутренних помещений. Экономия на отказе он принудительной вентиляции составляет всего 3–4 кВт, но команда проекта не пренебрегает даже такими микроскопическими улучшениями. Еще немного энергии вырабатывают лебедки при травлении концов, вместо энергозатратных гидравлических систем используются более экономные электрические.
«Техническая» вода, стекающая с парусов во время дождя используется для мытья палубы и снастей, а также для смыва в санузлах. Это позволит сэкономить энергию на работе опреснителя. Специальная настройка вытяжки на камбузе не допустит излишних потерь воздуха, датчики температуры на индукционных плитах контролируют перегрев посуды, оптимизируя расход энергии при готовке. Морозильная камера размещена внутри большого холодильника и тоже вносит свой вклад в общую энергоэффективность.
Парадоксально, но одна из самых революционных яхт десятилетия выглядит довольно консервативно. Создатели проекта считают, что технологии не имеют права разрушать красоту яхты. Никаких футуристических форм или показной экологичности. Кэч с классическими обводами корпуса и длинными «острыми» свесами внешне не особо выделяется в ряду сородичей. Возможно, именно поэтому Zero производит такое сильное впечатление. Один из инженеров проекта назвал ее «волком в овечьей шкуре», и это определение кажется удивительно точным.
За внешней сдержанностью скрывается одна из самых сложных информационных систем, когда-либо установленных на паруснике. Более тысячи сенсоров непрерывно генерируют данные о состоянии яхты. Лидары в реальном времени создают трёхмерную модель профиля парусов, что помогает экипажу поддерживать их оптимальную настройку. Навигационный центр строит маршруты, сопоставляя погодные модели, скорость зарядки батарей и эффективность работы гидрогенераторов. Все данные, инженерные решения и результаты испытаний публикуются через Foundation Zero в формате свободного доступа. Для отрасли, десятилетиями существовавшей в режиме секретности, такая открытость тоже своего рода революция. Создатели не скрывает и слабые стороны Zero. Она полностью зависит от ветра: владельцам придётся менять планы в зависимости от погодных окон, а первые годы жизни лодки фактически станут продолжением испытаний. Более того, уже примерно через год запланирован первый рефит яхты – технологии производства аккумуляторов развиваются слишком быстро, чтобы считать нынешнюю конфигурацию судна окончательной.
Создатели Zero не пытаются убедить мир, что изначальная задача проекта решена. Она реализуема, открыта для улучшений и может стать первым шагом на пути к яхтенной индустрии будущего.
