Skip to content
Pieni alus ohittaa merituulivoimalan avomerellä.

Merenkulun sähköistäminen

Merenkulkualan kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen sähköistämällä nopeiden/kevyiden alusten voimansiirto- ja propulsiojärjestelmiä.

Kirjoittajasta

Eirik Nesse - BOS Powerin merenkulun propulsio-osaston johtaja.

Hän on suorittanut elektroniikan kandidaatin tutkinnon Stavangerin yliopistossa, ja hänellä on yli 25 vuoden kokemus kansainväliseltä televiestintäalalta, jossa hän on toiminut eri tehtävissä mikroaaltotoimittaja Nera/Ceragonissa, viimeksi tuotestrategiajohtajana.

Vuodesta 2018 lähtien hän on omistautunut merenkulun sähköistämiselle, ja hän on BOS Powerin tärkeä veturi, joka varmistaa merenkulun hybridi- ja täyssähköisten voimansiirto- ja propulsiojärjestelmien laadun ja teknisen huippuosaamisen.

BOS Powerin merenkulun propulsio-osaston johtajan Eirik Næssin pääkuva.
Tarkoitettu yleisö

Tämä asiakirja on kirjoitettu merenkulkualan ammattilaisille, jotka haluavat hankkia lisätietoa merialusten sähköistämiseen liittyvästä teknologiasta.

Sitä voivat lukea myös lähialojen ammattilaiset, jotka haluavat perehtyä merenkulkualan kevyiden/nopeiden alusten hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen liittyviin kysymyksiin.

Tiivistelmä

Olemme meriteollisuuden käännekohdassa. Toisaalta on lippuvaltioiden tavoitteet vähentää päästöjä ja edistää vihreämpiä ratkaisuja merellä. Toisaalta tarjolla on sähköistämiseen liittyviä ratkaisuja, niiden hyötyjä ja rajoituksia.

Paikallisista vero- ja markkinakannustimista huolimatta tosiasia on, että dieselkäyttöistä käyttövoimajärjestelmää ei voi yksinkertaisesti korvata akuilla ja sähkömoottorilla.

Sähkö- ja hybridiratkaisut merenkulkualalla edellyttävät uusia näkökohtia ja suunnitteluperiaatteita aluksellesi tai laivastollesi. Lisäksi luokituslaitokset laativat edelleen turvallisuusmääräyksiä, standardeja ja sertifikaatteja. Päästöjen on kuitenkin vähennyttävä, ja joistakin rajoituksista huolimatta sähköiset ratkaisut ovat tie eteenpäin.

Hands connecting puzzle pieces on wooden table.

Vaikka kysymys on maailmanlaajuinen, päästöjen vähentäminen alkaa paikallisista ratkaisuista. Paikallishallintojen tulisi edistää vähäpäästöisten tai jopa päästöttömien sähköratkaisujen kehittämistä ja käyttöönottoa niillä keinoilla, joita niillä on käytettävissään. Myös yksityisellä sektorilla on tärkeä rooli päästöttömien ratkaisujen käyttöönotossa ja toimintamalliensa mukauttamisessa tähän uuteen teknologiaan.

Siksi pyrimme tiedottamaan ja valistamaan nykyisin saatavilla olevasta teknologiasta sekä uusista tuotteista, jotka liittyvät hybridi- ja sähköratkaisuihin merellä. Tämä pitää meidät BOS Powerilla varpaillaan ja kykenemme tarjoamaan parhaita räätälöityjä aluksia, jotka on optimoitu tehokkuuden ja päästöjen vähentämisen kannalta. Se auttaa myös rakentamaan tietopohjaa realistista ja käytännönläheistä päätöksentekoa varten tulevaisuudessa.

Tulevaisuus on sähköinen, ja vaikka sekä teknologian, sääntelyelinten että teollisuuden on kypsyttävä tähän uuteen paradigmaan, suhtaudumme tulevaisuuteen enemmän kuin optimistisesti.

Nykyisin toteuttamamme kestävät ratkaisut ovat ratkaisevia ympäristöhaasteiden kannalta, mutta ne luovat myös perustan uusille liiketoimintamalleille, toimialoille ja palveluille.

Johdanto

Valitettavasti hybridi- tai sähkökäyttöisen voimansiirtojärjestelmän käyttöönotossa ei ole "hopealuoteja". Siksi on tärkeää ymmärtää tämän tekniikan rajoitukset ja se, miten valita optimoitu ratkaisu.

Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) ja kansalliset hallitukset ovat asettaneet tavoitteita merenkulkualan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.

Vuonna 2020 tehdyssä tutkimuksessa IMO toteaa, että merenkulun päästöjen osuus vuonna 2018 on noin 2,9 prosenttia ihmisen aiheuttamista maailmanlaajuisista päästöistä hiilidioksidin (CO2), metaanin (CH4) ja dityppioksidin (N2O) muodossa. Nämä kaasut ovat peräisin fossiilisten polttoaineiden poltosta, jolla laivassa tuotetaan tehoa käyttövoimaksi ja muuhun käyttöön.

Vaikka kyseessä on maailmanlaajuinen ongelma, joka kattaa koko merenkulkualan (kansainvälinen, kotimainen ja kalastusala), näiden päästöjen vähentäminen edellyttää paikalliseen tilanteeseen sopivia ratkaisuja.

Vähäpäästöisten tai nollapäästöisten energiaratkaisujen kehittämistä ja toteuttamista voidaan ohjata taloudellisten kannustimien/päästöverotuksen avulla, tai kannustimet voivat olla markkinaehtoisia. Esimerkki markkinapohjaisista kannustimista on ekomatkailu, jossa matka hiljaisella, päästöttömällä kiertoajelualuksella tarjoaa asiakkaille enemmän arvoa verrattuna perinteisempään dieselkäyttöiseen alukseen.

Moderni lautta purjehtii vuonolla, taustalla vihreät kukkulat.

Miten alusten suunnittelijat, omistajat ja rakentajat voivat osaltaan vähentää alusten käytöstä aiheutuvia päästöjä?

Kuten tieliikenteessäkin, voimajärjestelmien sähköistäminen hybridi- tai täyssähköjärjestelminä vähentää päästöjä, jos energia on peräisin uusiutuvista lähteistä.

Lyhyesti sanottuna se tarkoittaa tällä hetkellä akkujen käyttöönottoa sähköenergian varastoimiseksi ja samalla fossiilisista polttoaineista peräisin olevan energian korvaamista osittain (tai kokonaan).

Valitettavasti hybridi- tai sähkökäyttöisen voimansiirtojärjestelmän toteuttamiseen ei ole olemassa mitään "hopearaaka-ainetta". Siksi on tärkeää ymmärtää tämän tekniikan rajoitukset ja se, miten optimoitu ratkaisu valitaan.

Digitaalinen hologrammi laivan suunnittelusta heijastettuna näytölle pimeässä huoneessa.
Hybridi vs. sähkö

Propulsiojärjestelmät

Hybridi- ja sähkökäyttöisten käyttövoimajärjestelmien käsitteille ei ole olemassa selkeää eroa tai alan standardeja.

Hybridillä tarkoitetaan kahden tai useamman elementin jälkeläistä, ja siinä on selvästi sekä sähköinen että perinteinen (diesel) osa. Tämä yhdistelmä voi kuitenkin olla erimuotoinen.

BOS Power käyttää termiä "hybridipotkurijärjestelmä", kun potkuria voidaan käyttää mekaanisesti dieselmoottorilla (dieselmoodi) tai sähkömoottorilla (sähkömoodi), joka on kytketty yhteiseen vaihteeseen dieselmoottorin ja potkurilinjan välillä.

Potkuria voidaan myös käyttää molemmilla järjestelmillä yhdessä (Boost-tila). Sähkökäyttöistä propulsiojärjestelmää käytetään kuvaamaan järjestelmää, jossa potkuria käyttää yksinomaan sähkömoottori (alennusvaihteella tai ilman sitä). On tärkeää ymmärtää, että sähkökäyttöinen propulsiojärjestelmä voi edelleen sisältää generaattorin.

Tällaisissa tapauksissa se tuottaa osan energiasta potkuria tai muita aluksella olevia sähkökuluttajia varten. Tätä kutsutaan joskus "sarjahybridiksi" tai "range extenderiksi".

Tällaiset generaattorit voivat toimia myös varajärjestelmänä ("vie minut kotiin"), jos akkujen energia loppuu.

Havainnollistettu hybridipropulsiojärjestelmän ulkoasu, jossa on merkitty komponentit.
Hybridiarkkitehtuuri

Mikä on oikea valinta sovellukseesi?

Hybridi- tai sähkökäyttöisen arkkitehtuurin valitseminen riippuu useista avaintekijöistä, joissa sovelluksella tai käyttöprofiililla on suuri merkitys.

Toimintaprofiili on kuvaus siitä, miten alusta käytetään päivän mittaan sen eri aikoina tarvitseman tehon osalta.

Tyypillisessä käyttöprofiilissa kuvataan propulsioteho ja kesto kauttakulussa, manöövereissä/valmiustilassa ja laiturissaoloaikana. Sen lisäksi, että se vastaa käytönaikaiseen tehontarpeeseen ja siten energiantarpeeseen, se vastaa myös toiseen rajoittavaan tekijään, joka on aika ja energia, joka on käytettävissä akkujen lataamiseen maasähköverkosta.

Koska akku eli energiavarasto on tärkein rajoittava tekijä sähköistämisessä sekä lisäpainon että alusten sähköistämiskustannusten kannalta, se on mitoitettava oikein. Energiavarastojen lisääminen ei ainoastaan lisää kustannuksia vaan myös lisää energiantarvetta.

Painon lisäyksen myötä tarvittava lisääntynyt propulsiovoima on tärkeä näkökohta erityisesti nopeasti suunnittelevissa aluksissa.

Kuvitus pinotuista meriparistoista, joissa on suuri paristokuvake.

Järjestelmäarkkitehtuurin ja akkutyyppien alustava valinta voidaan tehdä, kun olet määrittänyt seuraavien tekijöiden välisen suhteen:

  • Energian varastointi
  • Tehonkulutus (käyttövoima, aputoiminnot ja hotelli)
  • Latausteho/energia/kesto

NYRKKISÄÄNTÖ
  • Jos sovelluksessa on pitkiä suuritehoisia siirtymiä, joissa on lyhyitä pysähdyksiä tai vähän aikaa laiturissa, tämä viittaa hybridijärjestelmään. Dieselmekaanisten propulsiojärjestelmien propulsiohyötysuhde on suurempi kuin diesel-sähköisten järjestelmien. Näin ollen dieseljärjestelmän korkeimman hyötysuhteen varmistaminen vähentää fossiilisen polttoaineen päästöjä.
  • Jos sovelluksessa on lyhyempiä tai pienitehoisia kauttakulkumatkoja, joiden aikana laiturissa on riittävästi aikaa akun lataamiseen, tämä viittaa sähkökäyttöiseen propulsiojärjestelmään.

Energian kantaja (akut)

Merienergian varastoinnissa käytettävä akkuteknologia on pääasiassa Li-ion-tyyppistä.

YLEISET KEMIALLISET OMINAISUUDET
  • NMC (litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidi)
  • LFP (litium-rautafosfaatti)
  • LTO (litium-titaanioksidi)

Vaikka NMC-kemia tarjoaa paremman energiatiheyden, se on myös hieman haastavampi, koska sen lämpöstabiilisuus on heikompi (palovaara). Koboltin käyttö on myös haasteellista muun muassa sen hinnan epävakauden ja herkän toimitusketjun vuoksi.

Merenkulkualan akut luokitellaan yleisesti joko teho- tai energiatyyppeihin. Tämä on ominaista niiden lataus-/purkauskyvyn perusteella:

  • Tehoakut voivat ottaa vastaan tai tuottaa (ladata/purkaa) suurempia tehotasoja kuin saman energiavarastointikapasiteetin omaavat energiaakut.
  • Energia-akkujen ominaisenergiatiheys on suurempi (pienempi paino) kuin tehoakkujen, joiden energiavarastointikapasiteetti on sama.

Koska (lataus-) tehon hyväksyminen on kuitenkin rajallista, niiden nimellisen energiakapasiteetin on ehkä oltava ylimitoitettu. Katso lisätietoja C-asteesta jäljempänä

Energiakantaja_akut

Paino ja koko

Dieselin (MGO) energiatiheys on paljon suurempi kuin merenkulun Li-ion-akkujen energiatiheys.

Dieselin (MGO) energiatiheys on noin 12,3 kWh/kg, kun taas merenkulun Li-ion-akkujen energiatiheys vaihtelee 0,16 kWh/kg ja 0,07 kWh/kg välillä. Energian varastointijärjestelmän tehollisen painon huomioon ottamiseksi on kuitenkin otettava huomioon myös energian muuntamisen tehokkuus.

Meriliikenteessä käytettävää kaasuöljyä (Marine Diesel/MGO) polttoaineena käyttävien polttomoottoreiden energiamuunnostehokkuus on noin 34 prosenttia.

Tästä seuraa, että MGO:n nettoenergiatehokkuus potkurilinjalla on noin 4,2 kWh/kg polttoainetta.

Jotta voidaan laskea energian muuntamisen hyötysuhde akusta sähkömoottorin tehoon, on ensin määritettävä, kuinka paljon akkuun varastoidusta bruttoenergiasta voidaan käyttää toiminnassa.

Akkujärjestelmän hyötyenergiakapasiteetti (bruttoenergiakapasiteetista) määräytyy purku-/lataussyklien lukumäärän ja syvyyden sekä akun vaaditun käyttöiän perusteella.

Kuva-1---energian muuntamisen hyötysuhteen laskeminen
Kuva 1 - Energian muuntotehokkuuden laskeminen.

C-raten

Maksimilataus-/purkaustehon ja akun nimellisen energiakapasiteetin välinen suhde.

Maksimilataus-/purkaustehon ja akun nimellisen energiakapasiteetin välinen suhde ilmaistaan C-asteena;

C-arvo 1 tarkoittaa, että 100 kWh:n kokoinen akku voi tuottaa/ottaa vastaan 100 kW:n tehon, kun taas C-arvo 3 tarkoittaa, että 100 kWh:n kokoinen akku voi tuottaa/ottaa vastaan 300 kW:n tehon.

Meriteollisuudessa C-arvot välillä 0,7-3C ovat yleisiä.

Li-ioni-akkujen energiavarastointikyky heikkenee ajan mittaan ja lataus-/purkaussyklien määrän mukaan. On varsin yleistä määritellä, että akkujen kapasiteetti heikkenee 80 prosenttiin alkuperäisestä kapasiteetista, jolloin ne ovat elinkaarensa lopussa. Lataus-/purkaussyklien määrä ennen EOL:n saavuttamista riippuu kunkin syklin purkautumissyvyydestä (Depth of Discharge, DoD) ja akkukemiasta.

Kuva-2-Li-ioniakun tyypillinen kestoikä-v-sykli-elinikä
Kuva 2 - Tyypillinen DoD vs. Li-ion-akun syklin kestoikä.

Esimerkki

Energian varastointiteknologiat ovat avainasemassa energia-alan muutoksessa.

Jos tietty toimintaprofiili edellyttää akun lataamista viisi kertaa päivässä, se antaa 1 825 lataussykliä vuodessa. Kunkin lataus-/purkaussyklin käyttökelpoinen DoD-arvo on noin 30 prosenttia, jotta saavutetaan 10 vuoden käyttöikä (18 250 sykliä).

Sellainen sukkulalauttasovellus, jossa käytetään useita syklejä päivässä, saattaa tarvita suuremman bruttokoon akkua, koska jaksoa kohti sallittu DoD on pienempi kuin sovelluksessa, jossa käytetään vähemmän syklejä. Tämän vuoksi käyttöprofiilin määrittely on avainasemassa akkujärjestelmän suunnittelussa.

Akkuteknologian kehittämiseen käytetään paljon tutkimustyötä ja rahoitusta. Energian varastointiteknologiat ovat avainasemassa energia-alan muutoksessa kohti uusiutuvia energialähteitä.

Laboratorioissa ja yliopistoissa ympäri maailmaa demonstroidaan parhaillaan useita lupaavia akkukemioita, joiden energiatiheys kasvaa. Niiden tuominen markkinoille kaupallisina tuotteina vie kuitenkin valitettavasti aikaa. Lisäksi merenkulkualan energiavarastosegmentti on pieni verrattuna maissa sijaitseviin sovelluksiin.

Tämä johtaa siihen, että nämä markkinat ovat vähemmän tärkeitä. Siksi meidän on hyödynnettävä parhaalla mahdollisella tavalla nykyistä teknologiaa, joka on todistettua ja hyvin tunnettua, kun suunnittelemme merenkulun energiajärjestelmiä tätä päivää varten.

Kuvituskuva lautoista ja veneistä, jotka kulkevat punaisen riippusillan alla.

Toimintaprofiili

Toimintaprofiilin määrittäminen on olennaisen tärkeää optimaalisen järjestelmäsuunnittelun määrittämiseksi.

Tämä koskee sekä järjestelmäarkkitehtuurin että keskeisen komponentin eli akun ja latausjärjestelmän valintaa.

Toimintaprofiili on kuvaus eri vuorokaudenaikoina tarvittavasta tehosta sekä akkujen lataamiseen käytettävissä olevasta ajasta, tehosta ja ajasta laiturissa.

Näin määritetään toiminnan suorittamiseen tarvittava nettoenergia ja tarvittava akun bruttokapasiteetti (purkautumissyvyys), kun otetaan huomioon akkujärjestelmän vaadittu käyttöikä ja akun C-aste (teho- vai energiatyyppi).

Kuva 3 - Esimerkki lautan toimintaprofiilista
Kuva 3 - Esimerkki lautan toimintaprofiilista

Kuvassa 3 esitetty esimerkkitoimintaprofiili osoittaa, että se sisältää 15 x 30 % DoD- ja 1 x 60 % DoD-sykliä päivässä. Lisäksi tässä tapauksessa akun bruttokapasiteetti on 900 kWh, mikä tarkoittaa, että latauksen aikana tarvitaan 1,3 C-aste (1200 kW latausteho).

Tässä esimerkissä on myös uusi haaste: Päivän viimeisen matkan latausaika on lyhyempi, jolloin akun varaustila (SOC) on alhainen. Tämä voi olla ongelma, joka on otettava huomioon verrattuna kapasiteetin heikkenemiseen EOL-ajankohdassa.

Latausinfrastruktuuri

Sähkövoiman tuominen laituriin

Alus, joka liikennöi tiheään liikennöivällä reitillä, jolla pysähtyy lyhyesti, saattaa tarvita usean megawatin tehoista sähkönsyöttöä, jotta aluksen akut voidaan ladata tehokkaasti. Tämä on haastavaa edellä mainittujen C-arvojen, purkautumissyvyyden ja akun käyttöiän vuoksi.

SÄHKÖALUSTEN LATAAMISEN TÄRKEIMMÄT HAASTEET:
  • Mahdollisesti rajallinen käytettävissä oleva verkkokapasiteetti.
  • Latausliitännän standardoinnin puute.
  • Latausinfrastruktuuri
Sähköalusten latausasema Stavangerin satamassa.
Blueday Technologyn toimittama CCS- ja MCS-latausasema Stavangeriin.

Verkon kapasiteetti

Jos operaattorin on investoitava uuden suuritehoisen verkkoinfrastruktuurin rakentamiseen tai päivittämiseen, se voi olla merkittävä taloudellinen rasite sähköistyshankkeelle.

Tämä näkökohta jätetään usein huomiotta. Pidämme itsestäänselvyytenä, että meillä on riittävästi sähköä jollakin alueella. Näin ei valitettavasti ole. Se, onko satamassa tai jopa alueella riittävästi verkkokapasiteettia tarvittavan lataustehon tuottamiseen, on paljon suurempi haaste ja monille toimijoille este. Latausaseman voi rakentaa laituriin, mutta suurjänniteinfrastruktuurin rakentaminen on aivan eri asia.

Aluksille, jotka tarvitsevat latausta vain yön yli, se on pienempi haaste. Useimmissa paikoissa voidaan helpottaa vaadittavaa "tihkulatausta". Täysin sähkökäyttöiset nopeat lautat, jotka liikennöivät suurtaajuusreiteillä, vaativat kuitenkin 3-5 MW:n verkkoyhteyden.

Sähkönsiirtomasto lumisessa talvimaisemassa.

Standardointi

Kaksi tärkeintä latausratkaisua: Vaihtovirtalataus maalla sijaitsevasta sähköverkosta tai tasavirtalataus maalla sijaitsevien latausmuuntimien avulla.

VAIHTOVIRTALATAUS MANTEREEN SÄHKÖVERKOSTA

Vaihtovirtalataus perustuu vaihtovirran (yleensä 400 VAC) kytkemiseen maasähköverkkoon alukseen, ja aluksen AC/DC-muuntimet lataavat akkuja.

Satamaviranomaisten käytettävissä oleva vaihtovirtainen maasähkö on yleensä tarkoitettu "kylmäsilitykseen", ja IEC 80005-3:een perustuva vakiomallinen maasähkö tarjoaa noin 240 kW:n lataustehon. Tasavirtalataus perustuu maalla sijaitseviin AC/DC-muuntimiin (tai latausasemiin).

TASAVIRTALATAUS MAISSA SIJAITSEVILLA LATAUSMUUNTIMILLA

CCS (Combined Charging System) on yksi vaihtoehto standardoidulle tasavirtalatausjärjestelmälle, jonka latausteho on enintään 350 kW.

Liikenneteollisuus on lanseerannut myös MCS:n (Megawatt Charging System), joka tarjoaa jopa 3 MW:n ja sitäkin enemmän (akkujen jännitteestä riippuen).

Tämä ratkaisu on samanlainen kuin autojen pikalatausjärjestelmät.

Latausaseman renderointi sähkölauttoja varten Stavangerissa.
Blueday Technologyn toimittama luonnos CCS- ja MCS-latausasemasta Stavangerissa.

Säädökset / luokkavaatimukset

Turvallinen toiminta merellä on luonnollisesti vakava huolenaihe jokaiselle aluksen omistajalle/haltijalle.

IMO ja eri lippuvaltioiden viranomaiset sekä luokkayhtiöt ovat vuosien mittaan kehittäneet sääntely- ja oikeudelliset puitteet, joita laivasuunnittelijoiden ja telakoiden on noudatettava.

Parin viime vuoden aikana tämä merenkulkualan sääntelykehys on sovellettu myös sähkökäyttöisten propulsiojärjestelmien käyttöönottoon, erityisesti akkujärjestelmien turvallisuuden osalta. Li-ion-akkujärjestelmän tulipalo voi olla luonteeltaan katastrofaalinen merellä olevassa aluksessa. Merenkulun Li-ion-akkujärjestelmän sisältämä potentiaalisesti suuri energiamäärä ja lähes räjähdysvaaralliset termiset karkaamistilanteet edellyttävät tiukkoja turvallisuusnäkökohtia akkujärjestelmän suunnittelussa ja asennuksessa.

Lisäksi akkuhuoneen/-osaston suunnittelussa on otettava huomioon palon havaitseminen ja sammuttaminen, lämmönsäätö (HVAC) ja poistokaasujen tuuletus.

Merenkulkusovelluksissa käytettävien akkujärjestelmien on oltava tunnetun luokituslaitoksen tyyppihyväksymiä. Tällaisella tyyppihyväksynnällä varmistetaan muun muassa, että akkujärjestelmä ei pääse leviämään lämpökatkon vaikutuksesta, eli että yksittäisen akkukennon vikaantuminen tai tulipalo ei aiheuta lämpökatkoa muissa viereisissä kennoissa.

Digitaalinen hologrammi aluksen kaaviosta leijuu käden yläpuolella.

Ohjausjärjestelmät / työntövoiman ohjaus

Kaikkien hybridi- tai sähkökäyttöisten voimansiirtojärjestelmien ytimessä ovat erilaiset ohjausjärjestelmät.

Itse akkujärjestelmässä on akunhallintajärjestelmä (BMS), joka valvoo yksittäisten akkukennojen ja -moduulien kuntoa.

Kun kennojen lämpötilaa sekä jännitteitä ja virtoja seurataan, akkujärjestelmän turvallinen lataus ja purku on varmistettu.

Aluksen propulsiojärjestelmän tasolla tehonhallintajärjestelmä (PMS) yhdessä energianhallintajärjestelmän (EMS) kanssa valvoo tehotasoja, jännitteitä ja energiajärjestelmän eri komponenttien kuntoa. Näin varmistetaan, että kuluttajat ovat suunniteltujen parametrien sisällä.

Tärkeimpien tietojen on oltava helposti aluksen käyttäjän saatavilla komentosillalla ja mahdollisesti kone- tai laitehuoneessa (-huoneissa):

  • Akun energiatila
  • Tehotasot
  • jäljellä oleva toiminta-aika/alue
  • Toimintatila ja hälytykset

Ohjauspaneeli tai ihmisen ja koneen välinen käyttöliittymä (HMI) esittää järjestelmän tiedot ja tilan kapteenille ja/tai konepäällikölle. Ohjauspaneelit (HMI) voivat myös antaa käyttäjältä syötteitä, kuten "Mode Control", eli:

  • Maavirtalatauksen käynnistys/pysäytys,
  • dieselgeneraattorien käynnistys/pysäytys,
  • virransyöttötilan valinta hybridikokoonpanossa:
    - Dieselmoodi
    - Sähkötila
    - Boost-tila (molemmat)
    - ja/tai akkujen lataaminen generaattorista (generaattoreista).

Potkurinohjausjärjestelmä (PCS) käsittelee tyypillisesti aluksen kuljettajan antamat propulsiovoimakäskyt, kuten moottorin kierrosluku/teho, potkurin korkeus CPP-järjestelmissä, vaihteen kytkentä/katkaisu sekä antaa kuljettajalle tilatietoja.

Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, hälytysjärjestelmä (IAS) käsittelee (kaikkien) aluksen eri järjestelmien hälytyksiä. Eri ohjaustoiminnot (PMS, EMS, PCS, IAS) voidaan toteuttaa myös yhdistettyinä tai yhteisinä järjestelminä.

Suurnopeusmatkustaja-alus navigoi avomerellä.

Pikalautta, joka käyttää pikalatausta useita kertoja päivässä, voi vaatia 3-5 MW:n erityisen verkkoyhteyden.

Pelastusalus leikkaa kovaa merta kalliorannikon lähellä
Näkymä nopeasti kulkevan aluksen kannelta aurinkoisena meripäivänä.
Offshore-tuuliturbiini, jonka ohi kulkee huoltoalus avomerellä

Yhteenveto ja johtopäätökset

Toivomme, että tämä asiakirja on tarjonnut arvokasta tietoa sähköjärjestelmien sähköistämisessä sovellettavista tekniikoista ja suunnitteluprosessin tarpeellisesta huomioon ottamisesta.

Merialusten sähköjärjestelmien sähköistäminen osittain tai kokonaan on keskeinen keino vähentää merenkulkualan kasvihuonekaasupäästöjä.

Kuten tässä asiakirjassa esitetään, teknologialla on valitettavasti rajoituksia, ja se on vain osa ratkaisua merenkulkualan haasteisiin. Sen vaikutus kasvaa kuitenkin vain mukauttamisen ja tulevien innovaatioiden myötä.

Hybridi- tai täyssähköisen propulsiojärjestelmän onnistunut suunnittelu ja toteutus edellyttää huolellista teknistä ja kaupallista harkintaa yhteistyössä järjestelmäasiantuntijoiden kanssa. Lisäksi operaattorin on pohdittava, miten järjestelmää tuetaan koko aluksen elinkaaren ajan.

Nykyaikaiset propulsiovoimajärjestelmät ovat yhä kehittyneempiä ja tietokonepohjaisempia, ja ne edellyttävät alueellasi saatavilla olevaa erikoisosaamista huoltoa ja ylläpitoa varten. Tutkikaa siis perusteellisesti, kun valitsette oikean toimittajan teille tai organisaatiollenne.

LYHENTEET

BMS: Akunhallintajärjestelmä
BOL: käyttöiän alku (akku).
CPP: Säädettävä potkuri.
CCS: Yhdistetty latausjärjestelmä
DOD: Purkautumissyvyys (akku).
EMS: Energianhallintajärjestelmä
EOL: käyttöiän loppu (akku)
HMI: ihmisen ja koneen välinen käyttöliittymä
IAS: Integroitu hälytysjärjestelmä
ICE: polttomoottori
IMO: Kansainvälinen merenkulkujärjestö
kW: kilowatti (teho)
kWh: Kilowattitunti (energia)
MCS: Megawattilatausjärjestelmä
MGO: meriliikenteen kaasuöljy (meridiesel).
PCS: Propulsiojärjestelmän ohjausjärjestelmä
PMS: tehonhallintajärjestelmä
SOC: varaustila (akku).
SOH: Akun varaustila (akku)

Ota yhteyttä

Haluatko oppia lisää ratkaisuistamme tai keskustella siitä, miten voimme tukea seuraavaa projektiasi? Asiantuntijatiimimme on valmis vastaamaan kysymyksiisi ja tutkimaan mahdollisuuksia yhdessä.

  • Puhutaan tarpeistasi
  • Jaa ideasi kanssamme
  • Aloita kestävän ja luotettavan tulevaisuuden rakentaminen jo tänään
TOUCH
Eirik Nesse Managing Director

Sales | Marine

t. +47 958 23 635

Eirik Nesse Managing Director
TOUCH
Frode Skaar Director Sales and Marketing

Sales | Marine

t. +47 909 81 017

Frode Skaar Director Sales and Marketing