القوارب الكهربائية مقابل قوارب محرك الاحتراق؛ (كل ما تحتاج إلى معرفته)

اعتباراً من عام 2022، كان أقوى محرك كهربائي خارجي متوفر هو المحرك الكهربائي Vision Marine E-Motion 180E 134kw، بينما تتراوح المحركات الداخلية بين الأحجام التجارية الصغيرة والكبيرة. يعادل محرك E-Motion 134kw محركاً كهربائياً كهربائياً بقوة 180 حصاناً مثل هذا المحرك من ياماها. ومع ذلك، يمكن أن تلعب العديد من العوامل دوراً في سرعة القارب، بدءاً من شكل الهيكل إلى وزن الركاب على متنه. في الوقت الحالي، عند التفكير في القوارب الآلية، هناك عموماً خيارات أكثر قوة في الاحتراق، ولكن هذا الاتجاه يتغير الآن.

أولاً، أصبحت الألواح الخارجية الكهربائية أكثر كفاءة وقوة سنوياً، مع توفر خيارات مثل Evoy Hurricane 300 كيلوواط وأكثر في العامين المقبلين. علاوة على ذلك، أدى تصميم القوارب الجديد والمبتكر إلى الحاجة إلى طاقة أقل ضرورية للوصول إلى نفس السرعات. خذ على سبيل المثال، زورق Candela C-8. يستخدم C-8 محرك جراب بقدرة 55 كيلوواط فقط لتحقيق سرعة تصل إلى 30 عقدة، أي ما يعادل قوارب الاحتراق مثل Vanguard VanDutch 40 الذي يستخدم حوالي 600 كيلوواط لتحقيق نفس السرعة. يصل C-8 إلى هذا المستوى من الكفاءة من خلال إستخدام مزيج من مواد خفيفة الوزن، تصميم ديناميكي هوائي وتقنية الجنيح الهوائي، مما يسمح بإحتكاك أقل بالمياه وتصميم أكثر كفاءة في إستخدام الطاقة بشكل عام.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للقوارب الكهربائية في تحقيق انبعاثات مباشرة صفر. وهذا يعني أنه عند تشغيل قارب كهربائي، لا تنبعث منه أي غازات ضارة بالبيئة نتيجة لذلك، مما يخلق تجربة أكثر متعة للمستخدم مع كونه مفيداً للبيئة أيضاً. وبالمقابل، يمكن أن ينتج محرك الاحتراق الخارجي التقليدي ما يقرب من 10000 رطل من انبعاثات الكربون سنوياً نظراً للاستخدام الخفيف إلى المعتدل. على الرغم من استهلاك المزيد من الموارد لإنتاج بطاريات الليثيوم أيون اللازمة لتشغيل قارب كهربائي، إلا أنه يمكن ملاحظة التوفير في الانبعاثات خلال 6 أشهر من الاستخدام مقارنةً بمحرك الاحتراق القياسي.

يمكن أن يكون هذا الأمر مهماً للاستخدام الواعي للقوارب، ولكن أيضاً للقيود. تضع بعض البحيرات والمناطق البحرية الآن قيودًا على الانبعاثات من أجل الحفاظ على البيئة المباشرة، وبالتالي القضاء على العديد من الخيارات التي تعمل بالغاز. وبالتالي توفر القوارب الكهربائية فرصة للاستفادة من المناطق التي يتعذر الوصول إليها في المياه.

من المزايا الرئيسية التي تأتي مع المحركات الكهربائية هي تجربة أقل ضجيجاً. ففي القوارب التي تعمل بمحرك احتراق، يُصدر المحرك صوتاً متزايداً كلما زادت الطاقة المطلوبة من المحرك. لا يؤدي ذلك إلى تجربة أقل عملية عند محاولة إجراء محادثة على الماء فحسب، بل يمكن أن يمثل أيضاً صعوبة في المناطق المحظورة حيث يتم تقليل التلوث الضوضائي إلى الحد الأدنى. في بحيرات جبال الألب السويسرية، غالباً ما يتم تقييد القوارب التي يزيد صوتها عن 72 ديسيبل في الأماكن التي يمكن أن تذهب إليها، وهو أمر صعب عندما يصل صوت محرك الاحتراق إلى 80 ديسيبل عند سرعات الإبحار. ويرجع ذلك إلى التأثيرات السلبية المختلفة التي تجلبها الضوضاء على البيئة الطبيعية المباشرة، مما يخلق مشاكل للنظم الإيكولوجية الطبيعية ونتيجة لذلك للمناطق المحيطة.

وتتمثل ميزة المحركات الكهربائية في أنها تتطلب أجزاء متحركة أقل، والأهم من ذلك أنها لا تحتاج إلى احتراق. يمكن أن تتراوح القوارب الكهربائية من المحركات التقليدية ذات النمط الخارجي مع عمود مرفقي قياسي يتجه إلى المروحة إلى المحركات الداخلية التي تستخدم أنظمة الدفع المباشر التي تكون أكثر كفاءة وأكثر هدوءاً بشكل عام. وينتج عن ذلك قوارب يمكنك إجراء محادثة فيها بشكل مريح مع ميزة إضافية تتمثل في تقليل الاهتزازات التي تجلبها المحركات الكهربائية.

في بعض الحالات، كما هو الحال في القارب C-8، تسمح تقنية القوارب الهيدروفيل بتقليل التلوث الضوضائي بشكل أكبر، حيث لا يحرث القارب الأمواج بطريقة القارب المسطح، مما يخلق تجربة أكثر راحة في مختلف ظروف البحر.

من المرجح أن تتسبب القوارب التي تعمل بمحركات الاحتراق في إحداث أضرار ضارة بالبيئة الطبيعية نتيجة للمواد الكيميائية التي تطلقها في المياه. وفي كثير من الأحيان، يرجع ذلك إلى سوء الصيانة، على الرغم من أنه حتى المحركات التي يتم الاعتناء بها جيداً تنتج آثاراً كبيرة من التلوث مع مرور الوقت. في بعض الأحيان يتم تفريغ الوقود غير المحترق من المحركات من القوارب في المياه كوسيلة لمنع حدوث فيضان في المحرك. وعلى الرغم من أن التكنولوجيا قد سمحت لمحركات الاحتراق بأن تصبح أكثر كفاءة في استخدام الوقود، إلا أن التصريف لا يزال يحدث. وعلاوة على ذلك، تحتوي أيضاً منتجات فصل الشتاء مثل مضادات التجمد المستخدمة في المحركات على مواد كيميائية قاسية تلحق ضرراً بالغاً بالبيئة المباشرة.

تتطلب القوارب الكهربائية صيانة للبدن وتنظيفاً منتظماً تماماً كما تفعل القوارب التي تعمل بمحركات الاحتراق، ومع ذلك، ينخفض التلوث بشكل كبير بسبب قلة المواد الاصطناعية اللازمة بشكل عام والتي يمكن أن ينتهي بها المطاف في الماء. نظرًا لأن المحركات الكهربائية لا تتطلب وقودًا أو زيتًا للدفع، فمن غير المرجح أن يتسبب سوء الصيانة في إلحاق ضرر كبير بالأنظمة البيئية.

في الماضي، كان يُنظر إلى القوارب التي تعمل بالكهرباء على أنها قوارب إبحار منخفضة السرعة مثالية لشواطئ البحيرات حيث كانت الأمواج محدودة. ومع ذلك، مع وجود تكنولوجيا أكثر تقدماً وأداء أفضل، تشهد القوارب الكهربائية الكثير من القيود المفروضة على الأعقاب مثل نظيراتها التقليدية. ومع ذلك، في المناطق المحمية البحرية، تكون القوارب الكهربائية عمومًا أقل تقييدًا من القوارب التي تعمل بمحركات الاحتراق نظرًا لانخفاض انبعاثاتها وتشغيلها الأكثر هدوءًا بشكل عام. مع تقدم التكنولوجيا، تعيد الجمعيات البحرية تقييم القيود والقواعد التي تؤثر حالياً على الغالبية العظمى من القوارب.

في الوقت الحالي، تزيد تكلفة اقتناء قارب كهربائي عن قارب كهربائي تقليدي مكافئ. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التكنولوجيا المستخدمة في دفع القوارب الكهربائية لا تزال جديدة وبالتالي ليست رخيصة الثمن مثل القارب التقليدي الحالي. في الوقت الحالي، أصبح المزيد من الزوارق الخارجية الكهربائية متوفرة في السوق مع بطاريات مدمجة، ومع ذلك، غالباً ما تفتقر هذه الزوارق إلى المدى الذي يرغب فيه العديد من العملاء.

ومع ذلك، يبدأ القارب الكهربائي في التألق بعد تكلفة الاقتناء الأولية. فتشغيل القارب الكهربائي، في الغالبية العظمى من الحالات، أرخص من القارب الذي يعمل بالاحتراق. على الرغم من أن الوقود أكثر كثافة في الطاقة من بطاريات الليثيوم أيون القياسية في القوارب الكهربائية، إلا أن غالبية الطاقة المنتجة تضيع بسبب الصوت والاهتزاز والحرارة. أما المحركات الكهربائية، بدلاً من ذلك، فهي أكثر كفاءة بكثير، وبالتالي يمكنها قطع مسافة طويلة بشكل مدهش حتى على بطاريات أصغر. علاوةً على ذلك، فإن تكلفة الوقود أعلى بكثير من تكلفة الكهرباء، وبالتالي فإن شحن قارب كهربائي لشحنه بالكامل يكلف مبلغاً أقل بكثير من إعادة تزويد قارب مكافئ بمحرك احتراق بالوقود.

تتمتع القوارب الكهربائية أيضاً بميزة في الصيانة. يجب صيانة جسم القارب والمروحة بانتظام من أجل الحماية من البرنقيل والتآكل والصدأ وغير ذلك. في قوارب محركات الاحتراق، تتوفر العديد من نقاط الصيانة بسبب المواد الكيميائية المختلفة والأجزاء المتحركة اللازمة للتشغيل. ونظراً لأن معظم مالكي القوارب لا يستخدمون قواربهم بشكل منتظم، فهذا يعني في كثير من الأحيان أنه يجب على المرء فحص قاربه قبل مغادرته المرسى بحثاً عن الوقود الفاسد، والأنظمة المسدودة، ومستويات الزيت الجيدة، والصدأ والتآكل، إلخ. يمكن أن تساعد الصيانة الدورية للقارب على أساس شهري في الحماية من الشيخوخة والمشاكل، إلا أن ذلك يؤدي إلى ارتفاع النفقات مع مرور الوقت. في المحرك وحده، يمكن للمرء أن يتوقع شمعات إشعال مهترئة، ومرشحات هواء مسدودة، وأحزمة محرك مهترئة واستبدال زيوت التشحيم من أجل الحفاظ على نظام عمل سليم.

وبالمقارنة، يميل القارب الكهربائي إلى أن يحتوي على عدد أقل بكثير من نقاط الصيانة نظراً لوجود عدد أقل بكثير من الأجزاء المتحركة. ويرجع ذلك إلى عدم وجود ناقل حركة ونظام وقود. ومع ذلك لا يزال من المهم فحص الأختام ومبيت الأسلاك المكشوفة في كثير من الأحيان لأن هواء البحر والتعرض لأشعة الشمس قد يتسببان أحياناً في تعطل مبيت الأسلاك، مما يترك الأسلاك مكشوفة والتي يمكن أن تصدأ. وللعناية بهذا الأمر، فإن الغسيل والتنظيف المنتظمين أمر أساسي، كما هو الحال مع جميع الزوارق المائية.

يمكن لمضخات المرسى القياسية إعادة التزود بالوقود بمعدل حوالي 132 لتر في الدقيقة. وفي قارب نهاري قياسي، مثل قارب Finnmaster t-8، يمكن ترجمة ذلك إلى دقيقتين للتزود بالوقود. ومع ذلك، يتطلب ذلك بعض الحذر والاحتياط، لأن تسرب الوقود يمكن أن يكون خطيراً على كل من القارب والأفراد على متنه. وبالتالي، فإن بضع دقائق من الاستعدادات غالباً ما تكون ضرورية لمنع أي مشاكل محتملة عند التزود بالوقود.

وبدلاً من ذلك، يستغرق القارب الكهربائي مثل قارب كانديلا C-8 حوالي ساعتين لشحنه بالكامل. وقد انخفض وقت شحن القوارب الكهربائية بشكل عام بشكل كبير خلال السنوات القليلة الماضية مع ظهور أجهزة شحن أسرع وبطاريات أكثر كفاءة في السوق. على الرغم من أن القارب الكهربائي يستغرق وقتاً أطول بكثير من القارب الذي يعمل بمحرك احتراق، إلا أنه يتمتع بميزة سهولة الوصول إلى الكهرباء في معظم المراسي أو الأرصفة. ونظراً لأن معظم القوارب الراسية تحتاج إلى الكهرباء لأنظمة مختلفة على متنها أثناء إيقاف تشغيل المحركات، تستفيد القوارب الكهربائية من إمكانية شحنها في المرسى دون الحاجة إلى إيجاد محطة للتزود بالوقود. هذا يعني أنه بعد قضاء يوم من الإبحار والاستكشاف، يمكن للمرء ببساطة ترك القارب لشحنه في المرسى ويكون مرتاحاً في المرة التالية التي يفكر فيها في استخدام القارب لأنه سيكون دائماً مشحوناً بالكامل.

يعتمد المدى على العديد من العوامل بما في ذلك الوزن وحجم المحرك وكفاءة الوقود وظروف البحر، إلخ. عند مقارنة مدى القوارب المتشابهة في التصنيف، يمكن أن تكون السرعة عاملاً قوياً. وذلك لأنه يمكن أن يكون للقوارب مدى أطول بكثير عند السرعات البطيئة بينما تشهد السرعات العالية انخفاضاً كبيراً في المدى.

عند سرعة الإبحار (20-30 عقدة)، من المرجح أن يبلغ مدى القارب النهاري الذي يبلغ طوله 27 قدماً حوالي 125 ميلاً بحرياً. وبالمقارنة، تميل القوارب الكهربائية إلى أن يكون مداها أقل بكثير نتيجة للبطاريات الثقيلة اللازمة لتشغيل السفينة، مما يؤدي عادةً إلى مدى يبلغ حوالي 30 ميلاً بحرياً. ومع ذلك، هناك استثناءات، مثل قارب كانديلا C-8 الذي يستفيد من تكنولوجيا القوارب الهيدروفيل والبناء الحديث من أجل تحقيق سرعات إبحار تصل إلى أكثر من 50 ميلاً بحرياً. على الرغم من أن مدى القارب الذي يعمل بمحرك احتراق يزيد عن ضعف المدى، إلا أن 50 ميلاً بحرياً لا يزال أكثر من كافٍ لقضاء يوم في الماء أو حتى رحلة ليلية.

ليس من المستغرب أن تكون القوارب الكهربائية أثقل بكثير من القوارب التي تعمل بمحرك احتراق من نفس الحجم. على الرغم من توفير الكثير من الوزن من خلال تقليل الأجزاء المتحركة، إلا أن متطلبات البطارية تعني أن القوارب الكهربائية تميل إلى أن تكون أثقل من نظيراتها التي تعمل بمحرك الاحتراق. وهذا أمر مهم عند التفكير في متطلبات القطر وكذلك كيفية تشغيل القارب في الماء. في حالة القوارب التي تعمل بمحرك الاحتراق، كلما انخفضت مستويات الوقود، كلما انخفض سلوك القارب. يمكن أن تكون المناورة بالقارب الأخف وزناً أسهل في المناورة، مع صعوبة التحكم فيه في ظروف البحر الهائجة بسرعات عالية. وبالمقابل، تتميز القوارب الكهربائية بوزن أكثر اتساقاً، ولكن نظراً للتكنولوجيا الحالية، يمكن أن يؤدي ذلك إلى سرعات أبطأ ومدى أقصر.

وجدت Candela حلاً فريداً لهذه المشكلة. فمن خلال الجمع بين تقنية الزلاجة المائية والكهرباء، تستطيع مجموعة قوارب كانديلا التغلب على الصعوبات التي تواجهها القوارب الكهربائية القياسية، مما يجعلها أكثر القوارب الكهربائية كفاءة حتى الآن.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للقوارب الكهربائية في سهولة التشغيل بالمقارنة مع القوارب التي تعمل بمحرك احتراق. تتطلب محركات الاحتراق القياسية التسخين، والتشحيم، وأحياناً حتى خنق المحرك من أجل بدء التشغيل. قد تكون هذه العملية طويلة في بعض الأحيان اعتماداً على عمر المحرك وحالته. تحتاج المحركات الكهربائية ببساطة إلى مفتاح أو زر لتشغيلها. وعلاوة على ذلك، فإن القوارب الكهربائية أكثر سهولة في الاستخدام لكل من القباطنة المتمرسين والمبتدئين على حد سواء. فمع عدم وجود ناقل حركة، يمكن للقوارب الكهربائية أن تعمل على ناقل حركة بسيط من الأمام إلى الخلف، على عكس ناقل الحركة التقليدي الذي يتطلب المزيد من الصبر والممارسة، والأهم من ذلك الصيانة. كما يمكن للمرء في العديد من القوارب الكهربائية، بما في ذلك قارب كانديلا C-8، حساب المدى واستهلاك الطاقة وغير ذلك مما لا يمكن الوصول إليه بسهولة في القوارب التي تعمل بمحرك احتراق.

على مدار سنوات عديدة، أصبحت محركات القوارب أكثر كفاءة، مما أدى إلى زيادة كفاءة المحركات، مما أدى إلى زيادة المدى وتقليل الاهتزازات وزيادة الطاقة. تتمتع المحركات الحديثة اليوم بكفاءة تصل إلى 35%، حيث أن 14% من الطاقة التي تدفع المروحة نفسها. يوضّح الرسم البياني أدناه أين يضيع جزء كبير من الطاقة، بما في ذلك الاحتكاك والحرارة والصوت. ونظراً لأن البنزين كثيف الطاقة، فإن هذا المستوى من الكفاءة لا يلاحظه مستخدمو القوارب في كثير من الأحيان، على الرغم من أن ارتفاع أسعار الوقود والبدائل الجديدة تجعل هذا الأمر أكثر وضوحاً الآن مما كان عليه في الماضي.

تقدم القوارب الكهربائية عرضاً قوياً في هذا القطاع. ونظراً لأن القوارب الكهربائية غالباً ما تحتوي على نظام دفع مباشر حيث يتم تحويل الطاقة من البطارية مباشرةً تقريباً إلى قوة دفع، تزداد كفاءة الطاقة بشكل كبير تصل إلى أكثر من 90%، مما يؤدي إلى فقدان طاقة أقل في عملية الدفع بالإضافة إلى تكلفة أقل لكل ميل بحري.

تأخذ Candela C-8 هذا الأمر خطوة أخرى إلى الأمام. من خلال التبسيط والتركيز على كل مكون من مكونات السفينة، تشهد C-8 انخفاضاً في الاحتكاك بنسبة 80%، وزيادة في كفاءة الدفع بنسبة 79%، وكفاءة طاقة إجمالية بنسبة 72.3%. ونتيجة لذلك، فإن C-8 هو زورق الطاقة الأكثر هدوءاً وسلاسة وكفاءة على الإطلاق.

يتم تحديد الاستقرار من خلال كل شيء بدءاً من شكل الهيكل إلى وزن المعدات والوقود والمخازن والحمولة. كما يمكن أن تتأثر هذه القوى سلباً بالظروف الجوية السائدة وحالة البحر. أحد العوامل المهمة هو توزيع الوزن، حيث يمكن أن يؤدي الوزن الموضوع في جزء معين من الهيكل إلى ميل القارب إلى ذلك الجانب. تحتوي العديد من المراكب الشراعية وبعض المراكب الآلية على عارضة تمتد من منتصف الهيكل إلى الأسفل من أجل الحفاظ على الثبات في مختلف الظروف. في القوارب التي تعمل بالاحتراق، كلما انخفض مستوى الوقود، ينخفض مستوى الثبات بسبب وجود مساحة أكبر للوقود للتحرك في الخزان بالإضافة إلى ثقل أضعف باتجاه منتصف الهيكل (حيث توضع خزانات الوقود عادةً) للحفاظ على مركز ثقل قوي. يؤدي هذا إلى عدم القدرة على التنبؤ بالقوارب في بعض الظروف الجوية في بعض الأحيان، مما قد يكون خطيراً حتى على القباطنة الأكثر خبرة.

وختاماً، فإن القوارب الكهربائية في طريقها حالياً لتصبح رائدة في جميع المجالات التي تهم مالكي القوارب وصناعة النقل البحري. وعلى الرغم من أن القوارب التي تعمل بالاحتراق لا تزال أرخص ثمناً، ويسهل العثور على قطع غيار لها ولا تزال تتمتع بمدى أطول بشكل عام، إلا أن النموذج يتغير بسرعة. تتجاوز القوارب الكهربائية المحرك، كما رأينا في القارب C-8. فهي تمثل رؤية للمستقبل، حيث تعمل على تحسين وإتقان القارب كما نعرفه.