Bore Sea: un buque RoFlex® con una configuración de generador de ejes energéticamente eficiente

¿Cómo podemos reducir significativamente el consumo de combustible, los costes y las emisiones? Esta cuestión preocupa a muchos armadores ahora que las tarifas de los fletes son bajas y los costes de combustible son elevados. En el M/V Bore Sea, un generador de ejes combinado con un convertidor de frecuencia de CA VACON® es un elemento clave para mejorar la eficiencia energética.

Desde enero de 2013, la Organización Marítima Internacional (OMI) obliga a que todos los buques de más de 400 TAB cuenten con un Plan de Gestión de la Eficiencia Energética de los Buques (SEEMP) que incluya medidas para mejorar la eficiencia y reducir así el consumo de combustible y, a su vez, las emisiones de CO2. Para cumplir este requisito, M/V Bore Sea, un buque RoFlex® que actualmente transporta componentes de Airbus, incorpora varias soluciones tecnológicas pioneras. WE Tech Solutions Oy ha desarrollado una solución para optimizar la maquinaria de propulsión principal, lo que mejora significativamente la eficiencia energética. La solución se basa en la tecnología de convertidores de frecuencia de CA VACON®.

Generador de ejes con frecuencia variable 
Un generador de ejes está acoplado al eje del motor principal. La velocidad del generador de ejes varía con el régimen del motor. Debido a los requisitos constantes de tensión y frecuencia de la red del buque, el régimen del motor no puede modificarse. Esto establece restricciones sobre cualquier variación en la velocidad del motor y, como resultado, sobre la eficiencia en una configuración convencional. 

La solución desarrollada por WE Tech utiliza la tecnología de convertidores de frecuencia de CA VACON® entre el generador de ejes y la red eléctrica del barco. Esto permite una gran variación en la velocidad del motor principal, a la vez que proporciona potencia con una tensión y frecuencia constantes a la red eléctrica del barco. Esto permite optimizar la eficiencia del motor principal y ahorrar en costes de combustible. La solución WE Drive™ puede utilizarse para mejorar la eficiencia energética de cualquier barco equipado con maquinaria de propulsión de transmisión directa combinada con un sistema de generador de ejes, también llamado sistema Power Take Out (PTO).

Un generador de ejes con tecnología de convertidores de frecuencia de CA permite el uso de la energía de la red eléctrica del buque para impulsar el sistema de propulsión principal del motor principal, en condiciones de tráfico dinámico en el mar. Esta función se denomina PTI (Power Take In).

El generador de ejes con tecnología de convertidores de frecuencia de CA VACON® se caracteriza por: 

• Ofrecer un 30 % de variación de la frecuencia y la tensión del generador de ejes, manteniendo al mismo tiempo la tensión nominal (VCA) y la frecuencia (Hz) en la red eléctrica del buque
• Funcionamiento optimizado con PTO (Power Take Out) o PTI (Power Take In) del generador de ejes
• Funcionamiento en paralelo continuo entre el generador de ejes y los conjuntos de generadores auxiliares
• Optimización del sistema de propulsión mediante el funcionamiento en modo combinado, es decir, mediante la combinación de velocidad y paso variables de la hélice

El generador de ejes del M/V Bore Sea es una máquina síncrona. Gracias a la tecnología de convertidores de frecuencia de CA, el generador de ejes puede estar en línea solo o en paralelo con los conjuntos de generadores auxiliares. «El convertidor de frecuencia de CA VACON® está dimensionado de acuerdo con los requisitos de generación de energía y la carga eléctrica del barco en modo de navegación», señala Mårten Storbacka, director general de WE Tech Solutions.

La mejora en la eficiencia aporta beneficios medioambientales 
Un generador de ejes instalado con un convertidor de frecuencia de CA VACON® ofrece varias ventajas:

• Con las diferentes velocidades del barco, la hélice y el motor principal funcionarán cerca de su punto de funcionamiento óptimo, lo que aumenta la eficiencia y reduce significativamente el consumo de combustible.
• La disminución de la velocidad de la hélice aumenta su eficiencia, lo que reduce aún más el consumo de combustible y, en consecuencia, las emisiones perjudiciales para el medio ambiente.
• El mantenimiento de la salida de tensión y frecuencia nominales del generador de ejes a través de un convertidor de frecuencia de CA VACON® proporciona un ahorro significativo porque no existe la necesidad de utilizar generadores auxiliares.

«Durante el período de evaluación comparativa vimos que el consumo anual de combustible del M/V Bore Sea sería de unas 5600 toneladas. Los análisis de datos ratifican que el generador de ejes de WE Tech Solutions con convertidores de frecuencia de CA VACON® permite ahorrar aproximadamente un 10 % en costes de combustible, lo que equivale a unas 550-600 toneladas. Dado que los costes de combustible son de unos 500 euros por tonelada, el ahorro anual de costes es significativo y, además, las emisiones de CO2 también se reducen en unas 2000 toneladas», concluye el Sr. Mansnerus. 

VACON® Grid Converter 
Además de los componentes estándar de los convertidores de frecuencia de CA VACON®, como el Active Front End (AFE) y el inversor, uno de los principales componentes de la solución WE Drive™ que se utiliza en el M/V Bore Sea es el VACON® NXP Grid Converter.

El VACON® NXP Grid Converter incluye unidades VACON® AFE y filtros LCL en la red eléctrica del barco junto con un software de aplicación especial. El paquete que combina las unidades AFE/inversores con el VACON® NXP Gris Converter se instala entre el generador de ejes y la red eléctrica del barco. La potencia se suministra con una tensión y frecuencia constantes con la ayuda de dos generadores auxiliares y el generador de ejes para elementos de gran consumo, como se muestra en la figura. 

Con una velocidad variable del motor, la tensión y la frecuencia del generador de ejes varían. El hardware de AFE/INU mantiene una tensión con corriente continua constante para el convertidor de red. El VACON® NXP Gris Converter suministra la tensión y la frecuencia necesarias definidas por la red eléctrica del barco y las mantiene sincronizadas con la red. Junto con los generadores auxiliares y el sistema de gestión de energía, ofrece:

• Equilibrio de potencia con caída de frecuencia 
• Regulación automática de la tensión 
• Protección de sí mismo y de los elementos de consumo de la red en caso de pérdida de generadores, cortocircuito 
• Compensación de la energía reactiva
• Limitación de potencia
• Distribución de potencia en función de la demanda
• Situaciones de sobrecarga de corta duración

El convertidor de red, junto con el sistema de gestión de energía, también permite que la energía fluya bidireccionalmente, desde el generador de ejes hasta la red eléctrica del buque (PTO).  

Cabe señalar que Vacon se unió al Grupo Danfoss en diciembre de 2014.