Według dostępnych analiz światowy rynek statków z napędem elektrycznym, który jeszcze kilka lat temu wart był niespełna 5 mld dolarów, do końca dekady osiągnie wartość ponad 16 mld dolarów. Jego rozwojowi sprzyjać będzie polityka Unii Europejskiej, która zakłada, że do 2030 roku 30%, a do 2050 roku aż 50% transportu towarowego na trasach dłuższych niż 300 km powinno się odbywać koleją lub szlakami wodnymi. W porównaniu z transportem lotniczym lub drogowym łodzie emitują znacznie mniej CO2 na kilometr i przewiezioną tonę.

Zdaniem francuskich ekspertów z firmy Carbone 4 każdy transport o masie 5 tys. ton rzekami pozwoliłby uniknąć wyprowadzenia na drogi ok. 250 ciągników drogowych, niezbędnych do przewiezienia tej masy towarowej. To bezpośrednio przyczyniłoby się do poprawy bezpieczeństwa drogowego, odciążenia dróg i redukcji hałasu. W Polsce takiej technologii nie ma, niemniej rodzime stocznie rzeczne mają być w stanie budować statki dla klientów z całego świata. Jednym z kluczowych dostawców napędów o różnej mocy do żeglugi śródlądowej chce być Dąbrowska Fabryka Maszyn Elektrycznych Damel – należąca do największych w kraju producentów silników elektrycznych.

– Zacznijmy od tego, że silniki elektryczne do napędu łodzi oraz różnej kategorii statków i okrętów wykorzystuje się od dziesiątek lat. Przykładem są stery strumieniowe, które w wersji elektrycznej są niczym innym jak silnikiem elektrycznym pracującym w reżimie pracy dorywczej. Żegluga to dla nas, jako producenta silników elektrycznych, ciekawy i rozwojowy rynek. Rynek, który pod względem swojej wielkości i złożoności rozwiązań zdecydowanie jest większy od wszystkiego, co znamy z lądu. Mamy odpowiednie silniki i niezbędne doświadczenie, żeby być aktywnym graczem i dostawcą sprawdzonych rozwiązań w tym obszarze – podkreśla Leszek Stokłosa, prezes zarządu Dąbrowskiej Fabryki Maszyn Elektrycznych Damel SA.

Do jednostek profesjonalnych zaleca się silniki o mocy od 15 kW. Silniki o mocach od 45 kW do 300 kW zasilane z przekształtników umożliwiają napędzanie statków o masie całkowitej do 450 ton. Przykładowo pchacz typu Bizon, wykorzystywany m.in. na Odrze, jest wyposażony w dwa silniki o mocy po 160 KM (ok. 118 kW). Warto też zauważyć, że zazwyczaj w tych rozwiązaniach jak najbardziej wskazana jest praca dwóch silników w parze równoległej.

– Nasze silniki, projektowane do pracy w ciężkich warunkach, z dużą niezawodnością (mała awaryjność), są niemal stworzone dla jednostek pływających. Mogą być wykorzystywane w każdej zawodowej jednostce pływającej: statkach pasażerskich, promach, tramwajach wodnych, barkach transportowych i statkach inspekcyjnych. Jeszcze w ubiegłym roku część operatorów białej floty przekonywała, że nie ma technicznych możliwości zamiany silników spalinowych na silniki elektryczne, argumentując, że brakuje rozwiązań dla ważących po kilka tysięcy ton jednostek. Tyle tylko, że to nieprawda. Na rynku istnieją takie rozwiązania. Oczywiście zdajemy sobie sprawę, że opór przed elektryfikacją floty wiąże się przede wszystkim z wydatkiem, który mają ponieść armatorzy bez wsparcia ze strony państwa lub władz samorządowych. Jednak podejmując takie czy inne decyzje, powinniśmy rozważyć różne koszty. Podstawową korzyścią z przejścia na napęd elektryczny jest usunięcie niebezpieczeństwa wycieków substancji ropopochodnych z nieszczelnej instalacji paliwowej oraz podczas tankowania i utrzymywania stacji paliw (zbiorników z paliwem) bezpośrednio przy rzekach, kanałach i jeziorach – zapewnia dr inż. Artur Polak, dyrektor Działu Rozwoju spółki Damel.

Zasięg nie jest problemem

W Europie w eksploatacji jest ok. 15 tys. statków śródlądowych w krajach nadreńskich i ponad 3 tys. statków w krajach naddunajskich. Zasięg jednostki zależy od pojemności zastosowanych baterii, zarządzania tym magazynem, warunków meteo i prądu wody.  W jednym z opisywanych projektów zakładano, że planowany statek o długości 26 metrów, służący do żeglugi śródlądowe,j będzie miał zasięg 300 km. Sercem układu napędowego ma być silnik elektryczny zasilany trzema akumulatorami klasyfikowanymi przez DNV. A waga baterii wynosi 74 ton. Są one umieszczone w dwóch kontenerach TEU. Baterie są na pokładzie, więc można je wymienić za pomocą dźwigu w porcie, oraz pod pokładem. Można ładować ze stacji usytuowanej na nabrzeżu. Statek ma moc pozwalającą na pchanie barki o masie 2 tys. ton z maksymalną prędkością 22 km/h przy 85-procentowym obciążeniu silnika. Akumulatory zapewniają moc dla silnika 400 kW. Dla porównania pchacze z silnikiem Diesla mają moc 800 kW. Napędy elektryczne, pomimo zmniejszenia mocy znamionowej silników, dzięki większej przeciążalności i większej dynamice pracy zwiększyły zdolności manewrowe w niesprzyjających warunkach meteorologicznych.

– Problemem ekonomiki transportu jest dystans pokonywany po jednym naładowaniu baterii. Wśród rozwiązań tego problemu jest lepsze wykorzystanie istniejącej infrastruktury energetycznej portów rzecznych i dostosowanie pojemności zastosowanych zasobników energii. Czy nie lepiej dobierać pojemność baterii do odległości, której przebycie zaplanowało się w ramach jednego ładowania, na odcinku od stacji do stacji? Oczywiście z zachowaniem niezbędnej rezerwy na nieprzewidziane trudności – wskazał Artur Polak.

Sprawdzi się również hybryda

Jeszcze innym rozwiązaniem, które może zrewolucjonizować żeglugę, są napędy hybrydowe. To stary i sprawdzony pomysł, który swój światowy debiut miał w 1895 roku, kiedy to połączono silnik parowy z napędem elektrycznym. W 1897 roku silnik parowy zastąpiono benzynowym. Czy w żegludze śródlądowej możliwe i praktyczne jest zastosowanie napędu hybrydowego? W Dąbrowie Górniczej podkreślają, że to możliwe.

– Przy założeniu, że jednostka ma silniki generujące prąd, a takie elementy jak wentylatory, śruba, która wprowadza statek w ruch, czy windy są napędzane elektrycznie. Silniki wytwarzają prąd, który jest ładowany do baterii i przy okazji używany przez wszystkie urządzenia, które go potrzebują. Ponadto istnieją układy, które mierzą, badają i włączają silniki sekwencyjnie po to, żeby silnik spalinowy pracował na stałych obrotach i cechował się jak największą sprawnością. Podobnie jak w samochodach hybrydowych, utrzymujemy stałe obroty, żeby jak najekonomiczniej wykorzystać paliwo kopalne – zapewnia Artur Polak.

W Holandii wprowadzono statki, których zasięg i ładowność poprawiono poprzez zwiększenie „zapasu” energii elektrycznej – wypełnienie 20-stopowych kontenerów bateriami.

– Oczywiście można tak zrobić, tyle że moim zdaniem to mało racjonalne rozwiązanie. Dziś w Europie nie ma aż takich problemów z dostępnością energii elektrycznej, nie istnieje ryzyko wielodniowej żeglugi przez niezamieszkałe i pozbawione infrastruktury tereny. Dlatego mamy do czynienia prędzej z problemem na styku logistyki, infrastruktury i ekonomiki transportu. Bo czy można sobie wyobrazić autokar elektryczny obsługujący trasy długodystansowe? Raczej nie, a w transporcie miejskim ten rodzaj napędu sprawdza się znakomicie –  zauważa dyrektor Działu Rozwoju spółki Damel.

Silniki oferowane przez spółkę Damel mogą pracować w tradycyjnych układach skojarzonych: diesel–elektryczny, LNG–elektryczny, oraz układach nowoczesnych, w których silnik elektryczny połączony jest z ogniwami wodorowymi lub silnikami zasilanymi metanolem. W 2021 roku żeglugą śródlądową przetransportowano w Polsce 3,46 mln ton ładunków, a 120 statków pasażerskich żeglugi śródlądowej przewiozło łącznie 986,4 tys. osób. Rezygnacja z szeroko stosowanych układów spalinowych to sposób na redukcję lokalnej emisji szkodliwych i toksycznych składników spalin oraz generowanego hałasu.