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杰米·马利是南安普敦的船舶电力推进专家，20年来，他为各种类型的造船商提供咨询并参与了数十个项目。除了对海洋和航海的热情之外，他还热衷于保护我们的海洋环境，并在职业生涯的早期就决定用电力推进取代内燃机技术将是帮助实现这一目标的重要组成部分。年，他加入电力推进先驱Torqeedo公司，担任高级现场服务工程师，并在该公司工作至年，期间还担任项目销售经理，专门从事全球新建和现有客运渡轮的电气化。随着人们对电动驾船的兴趣开始高涨，杰米意识到他想亲自参与各种项目，并可以自由使用最合适的供应商。他离开Torqeedo，建立了自己的公司，创办了船舶电气化解决方案公司，这是一家公正、独立的电动和混合动力船用推进咨询公司。他的使命简单明了：通过合作推广安全、环保、高效和可持续的零排放推进系统。很少有人像杰米一样对电力推进有如此广泛的了解，他曾为许多重大项目提供咨询，包括第一个RSElectricBoats船型，携带Torqeedo的第10万台电机的Spirit帆船以及伊丽莎白女王仪式上巡游划艇“Gloriana”号的电气化。巡游划艇“Gloriana”号
年12月，他开始为一个可能是他有史以来要求最高的客户设计一个项目。他自己。制定计划：要用多大的船?∨
计划改装一艘电动船就像弄清楚如何购买任何一艘船一样。第一步是确定用例:你要用这艘船做什么?你要去哪里?要多久?以什么速度?杰米说：“我想找一件我们家(杰米有两个儿子，10岁和14岁)可以在阳光明媚的日子里从英格兰南部海岸出去玩的东西。”“我们有几个最喜欢的地方，我们会在那里野餐和游泳，也许还会去玩桨板……或去玩水上拖拉圈。”所以不需要任何睡觉的铺位，一艘日间艇就可以了，而且他们的任何活动都不需要极端的速度：安全充气拖拉圈的最高速度约为15节(约20英里/0公里)。杰米和他的家人需要的是一个稳定可靠的船体，以应对偶尔波涛汹涌的水域，还有足够的空间来放置设备，一台冷却器和一条摊开的毛巾，以便躺在阳光下。
前工作艇，6米双体船∨
杰米认为6-7米(20-25英尺)的长度就可以了。他开始在当地的码头四处寻找，并对艇源进行分类。他发现了一艘6米(20英尺)长的双体船，由Hunter制造，这是一个以质量和耐用性闻名的英国品牌。中央控制台和2.5米宽(8英尺)的横梁为家庭和水上玩具提供了很多空间。这艘船以前曾被用作工作艇，所以内部有一些破损，但结构完好无损。吸引杰米的另一件事是甲板下的空间。“因为这真的是一艘商用双体船船体，甲板是平的，没有接缝或任何东西……完全密封，所有的货物和工具都在甲板上。”这给了他在下面放置电池和通道舱口的灵活性。现在是时候考虑推进系统了。从他对船只电气化的长期经验来看，他知道滑行双体船是一个很好的船体。两个浮筒意味着比单体船更小的水阻力和拖拽阻力，也意味着功率需求更小，航程更长。另一个优点是功率需求可以在两个电机之间分配，每侧一个。这有两个好处。一个是冗余——如果其中一个电机出现问题，另一个可以推动船只。此外，他还可以在制造每台电机时分别对其进行实验和调整，以找到最佳设置。进行计算：用例∨
让我们看看这艘船的用电量。要做到这一点，我们需要从计算能源使用量开始，我们需要查看一个用例。
典型的使用案例：这是一个阳光明媚的周末，所以一家人想去他们最喜欢的地方吃顿美味的午餐，游泳、日光浴、桨板，也许还有一些水上运动。拖拽和滑行速度是船上最需要能量的部分。让我们从这个开始计算我们的能源需求。
以10分钟的滑行速度，他们将能够从港口行驶约.5英里（5.6公里），这足以满足他们的需求。一旦到达那里，船在游泳和玩桨板过程中几乎不消耗能量，需要10分钟的油管和10分钟的滑行速度才能回家。这是所需能量的上端。在一个阳光明媚的日子里，他们很可能会很高兴地享受悠闲的以巡航速度往返于他们的游泳地点。他们可以会参观远离港口的地方。
计划：每50公斤的船滑行需要2kW的动力∨
根据经验，每50公斤重的船滑行大约需要2kW的能量。这取决于船体的形状，双体船将比单体船更有效率，但这是一个经验法则。(这个公式大致可以理解为磅的船需要2.5马力)。
计算：
杰米估计船体和两个舷外发动机的重量约为公斤(≈00磅)。这是0个50公斤的“包裹”，所以乘以2千瓦的功率意味着60千瓦的滑行速度。这是一道简单的数学题，因为如果把船只滑行需要60千瓦的电力，那么在一小时的航行中中，它将需要60千瓦时的能量——也就是每分钟1千瓦时。所以杰米0分钟的滑行需要0千瓦时的能量。他需要至少有这么大容量的电池。为了确保他总是有足够的能量，让我们把它加倍，假设“欧姆定律”号将需要一块或多块具有60kWh的能量存储的电池。下一步：电池重量∨
计算的第二部分是电池的重量。为此，我们需要了解能量密度——多大重量的电池能储存多少能量。一个好的经验法则是，储存1千瓦时的能量需要5公斤锂离子电池。因此，60千瓦时的能量将被存储在(大约)00公斤的电池中。再返回原点，因为我们的计算是基于船重公斤。现在我们有公斤重，但是我们还没有杰米、维基、孩子们、冲浪板和午餐！
假设人和他们的随身物品又增加了00公斤。现在我们已经达到了公斤，我们需要重新审视我们的滑行能力。公斤是44个50公斤的“包裹”，所以我们需要88千瓦的电力……但接下来我们需要更多的电池……你可以看到这有点像数学里的叠加运算，但这是一个需要计算的过程。
最终，当杰米完成了他的用例，并为更多的滑行或意外紧急情况建立了一些额外的容量时，他决定使用千瓦时的电池存储-公斤的电池重量-使船的总重量达到公斤。
总重量:公斤/磅∨
你会注意到我们还没有谈到电动机的功率。原因是，我们需要知道船的总重量，然后才能计算出功率需求，而在计算出能量需求之前，我们无法计算出船的重量。我们现在知道我们的船总重量是公斤，也就是50个50公斤的包裹，当我们把它乘以2千瓦时，我们需要千瓦的动力来保持滑行速度。寻找电动发动机∨
尽管杰米不会做很多滑行运行，但有很多原因，你不希望任何传动系统——电力或化石燃料，汽车或船只——一直以最大输出工作。杰米知道他需要千瓦以上的额外动力，并认为千瓦的动力足以让他进行任何滑行并轻松应对巡航速度。双体船的一个好处是，它自然会配两台发动机——每个船体上一个——所以船的全部重量并不总是由一台发动机达承担。两台60千瓦舷外机符合“欧姆定律”号。为了冗余，如果他碰巧在水上由一台发动机出现问题，他可以很容易地用另一台跑回岸上。制造电动舷外机∨
尼桑聆风（NissanLeaf）发动机的动力与杰米的需求非常匹配。每台舷外机配备一台电动汽车电机。所以是时候开始详细研究了。化石燃料舷外机在顶部的机盖下有一个燃烧发动机——即动力头。该发动机转动下支腿中的垂直轴，即北美所称的下单元，然后使用直角齿轮连接转动另一端带有螺旋桨的水平轴。为了将其转换为电动发动机，ICE内燃动力头将被电动机取代。简单的概念，但实际上更复杂，因为它涉及到精确的工程，将下单员轴上的现有花键轴与电机上的花键轴连接起来，以完全匹配原始内燃机。它还涉及到原机头和新电机的转速计算。最后，电动发动机的扭矩特性不同于内燃机，因此需要加以研究。原发动机(左)将被尼桑Leaf(右)的电动发动机所取代
杰米用的是尼桑发动机，现在要找的是汽油舷外机的外壳和下部部件。他在英国国防部的海事设备拍卖会上找到了他想要的东西，并挑选了两台二手的MarinerOptimax舷外机。当然，他并不关心动力头是什么样子，但他知道，由于这些发动机是由国防部使用的，它们会得到良好的齿轮润滑和所有其他部件的维护，以确保下部轴和齿轮处于良好的状态。为第二部分做好准备——将所有部件整合在一起∨
在本文中已经介绍了很多内容。回顾一下：杰米已经找到了他的船，做了他的能量/功率计算，并采购了几个舷外机外壳。基本上，他已经为一艘使用化石燃料的船提供了各种各样的“外壳”部件，现在要用电力推进来清理这些部件。我们将在第二部分文章中介绍“欧姆定律”号之旅的下一阶段。它将涵盖寻找尼桑发动机和特斯拉电池的细节，将舷外机转换为电动版，将电池放入船体，测试，再测试以及为她的处女航做好准备的“欧姆定律”号。