Ogniwa paliwowe na okrętach podwodnych

Rozpoczęte w Niemczech jeszcze przed II wojną światową prace nad napędem niezależnym od powietrza na długi czas zostały zaniechane. Obok napędu typu CCD stocznie niemieckie od lat 70. prowadziły prace związane z wykorzystaniem reakcji chemicznej do wytworzenia energii elektrycznej w bateriach elektrochemicznych. Ten rodzaj napędu bazuje na połączonych w moduły ogniwach paliwowych, skonstruowanych przez firmę Siemens. Są to polimerowe elektrolityczne membrany – Polymer Electrolyte Membrane (PEM) pracujące w temperaturze poniżej 80 °C, do których dostarczane są wodór jako paliwo oraz tlen jako utleniacz. W wyniku zachodzącej reakcji chemicznej powstaje gaz przetwarzany w energię elektryczną oraz wodę, która jest produktem ubocznym. Woda magazynowana jest w specjalnych zbiornikach i może zostać usunięta za burtę w dowolnie wybranym przez dowódcę okrętu momencie. Wytworzony prąd może służyć do ładowania baterii akumulatorów lub być wykorzystany bezpośrednio do napędu silnika elektrycznego.

Ogniwa Paliwowe firmy Simens do zasilania okrętów podwodnych

Ogniwa Paliwowe firmy Simens do zasilania okrętów podwodnych. U góru: Simens model SiNavy(cis) PEM Fuel Cell BZM 34 na dole: Simens model SiNavy(cis) PEM Fuel Cell BZM 120

Do zalet tego typu napędu zaliczyć można bardzo dużą sprawność przy stosunkowo niskiej szumności pracy, a także brak konieczności usuwania za burtę spalin. Długość pracy tego systemu bez konieczności wynurzania się wynosi nieco ponad 2 tygodnie. Do wad zaliczyć trzeba konieczność chłodzenia elektrolitu oraz konieczność bezpiecznego magazynowania wybuchowej mieszanki, tlenu i wodoru. Ten rodzaj system napędu niezależnego od powietrza znalazł zastosowanie na okrętach typu 212A budowanych dla marynarki wojennej Niemiec oraz Włoch, a także na okrętach typu 214 przeznaczonych dla Grecji. Tymi ostatnimi zainteresowana jest również Korea Południowa.

Okręt podwodny typu 212 - współczesny niemiecki okręt podwodny o napędzie opartym na silnikach diesla i ogniwach paliwowych

Okręt podwodny typu 212 – współczesny niemiecki okręt podwodny o napędzie opartym na silnikach diesla i ogniwach paliwowych

Na okrętach typu 212A oraz 214 zamontowany został również nowej konstrukcji silnik elektryczny. Jest to zaprojektowany przez zakłady Siemensa silnik o nazwie Permasyn ze stałym magnetycznym wzbudzeniem i sterowaną przekształtnikiem odwróconą synchronizacją. Jest on o około połowę mniejszy oraz lżejszy od dotychczas stosowanych silników z podobną mocą, a także ma podwyższoną odporność na wstrząsy. Umożliwia on obracanie wału napędowego wraz ze śrubą w zakresie bardzo małych prędkości obrotowych. Pominięcie głośno pracujących styczników przy jednoczesnej możliwości płynnego sterowania obrotami powoduje znaczne wyciszenie okrętu w porównaniu z dotychczas stosowanymi silnikami.

Silnik elektryczny Siemensa o nazwie Permasyn

Permasyn, synchroniczny silnik elektryczny firmy Simens, w którym podstawowy strumień magnetyczny wytwarzają magnesy trwałe

Tekst pochodzi z artykyłu Sławomira Kuźmickiego "Ewolucja Napędu Okrętów Podwodnych Od Połowy XX Wieku" (Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej Rok XLVII Nr 3 (166) 2006)

Zdjęcia: www.naval-technology.com, Simens