Variateurs pour systèmes de propulsion et propulseurs du secteur maritime

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Excellence dans la propulsion électrique principale

La propulsion électrique principale offre une grande liberté dans la conception des navires, lesquels peuvent être construits beaucoup plus efficacement sans les limites traditionnelles relatives à la disposition des équipements, en raison des restrictions mécaniques.

Avantages de la propulsion électrique :

  • L'alimentation peut être fournie par une série quelconque de générateurs, ce qui permet une redondance élevée.
  • La combinaison moteur/variateur consomme seulement de l’énergie lorsque les propulseurs azimutaux sont tournés de manière dynamique.
  • L'environnement bénéficie d'une réduction de la consommation de carburant et des émissions de gaz d'échappement.
  • La propulsion électrique constitue une base solide pour la prochaine phase de développement, qui n'est autre que l'hybridation. 

En règle générale, les navires avec des systèmes de propulsion électrique, que ce soit diesel-électrique, GNL électrique, voire totalement électrique, peuvent être facilement convertis en solution hybride. Dans le meilleur des cas, à travers l'ajout d'un système de stockage d'énergie parallèle, un navire peut être commandé en utilisant la puissance d'une batterie, par exemple, en cas de demande de puissance maximale. Dans certains cas, la solution optimale consiste à utiliser la distribution de courant continu au lieu de, ou de concert avec, la distribution de courant alternatif.

Les solutions Danfoss Drives destinées aux secteurs maritime et offshore disposent du plus grand nombre d'homologations par types de classe, délivrées par neuf autorités : DNV-GL, ABS, Bureau Veritas, Korean Register of Shipping, CCS, RINA, Lloyds Register, RMRS et Class NK.

Vous bénéficiez donc du meilleur choix possible lors de la sélection des variateurs pour votre application maritime.

Générateur à arbre pour une propulsion optimale avec PTO/PTI

Générateur à arbre pour une propulsion optimale avec PTO/PTI

De nombreux navires long-courriers exploitent encore la propulsion diesel directe et aucun système de propulsion électrique. Ces navires peuvent améliorer l'efficacité et optimiser la puissance de charge du moteur principal et les émissions en ajoutant un générateur à arbre/moteur entre le propulseur et le moteur principal. Appelée Power Take Out (PTO) et Power Take In (PTI), cette solution est une option électrique qui accroît l'efficacité de ces navires et les prépare déjà au mode hybride. Dans les navires hybrides, un générateur à arbre/moteur bénéficiant de la technologie des variateurs de fréquence permet d'exploiter de manière optimale les systèmes de propulsion à différentes vitesses et donc de réduire la consommation d'énergie.

Propulsion hybride propre

Propulsion hybride propre

Les variateurs de fréquence jouent un rôle clé dans le domaine de l'hybridation et de l'intégration, en plus d'offrir des solutions pour les industries maritime et offshore, lesquelles sont en quête de moyens pour réduire la consommation de diesel et les émissions. La tendance à utiliser des carburants plus propres comme le gaz naturel liquéfié (GNL) est déjà bien visible. Or, l'avenir est aux navires fonctionnant de manière entièrement électrique. Dans le même temps, les propriétaires de navires et de chantiers navals investissent de plus en plus dans les systèmes hybrides marins pour accroître la flexibilité au niveau de la conception et de l'installation, optimiser le rendement et minimiser l'impact environnemental. Bon nombre de navires, des plus petites navettes aux gros porte-avions, peuvent exploiter la technologie de l'hybridation pour des performances sous le signe de l'efficacité et de la propreté. 

Les avantages sont clairs :

  • meilleures performances des navires ;
  • réduction des émissions ;
  • réduction des coûts d'exploitation grâce à une consommation inférieure de carburant ;
  • réduction des coûts de maintenance des moteurs diesel ;
  • réduction des niveaux sonores ;
  • amélioration de l'efficacité à long terme du système d'alimentation électrique.
Comment fonctionne l'hybridation ?

Comment fonctionne l'hybridation ?

L'hybridation utilise les variateurs de fréquence sous forme de technologie de conversion de puissance et de convertisseur réseau. Les variateurs VACON® sont installés lorsque la production d'énergie hybride est utilisée avec des générateurs et des charges hybridées, par exemple, pour la propulsion et les grues.

Le fonctionnement des navires hybrides est assuré par une ou plusieurs source(s) d'alimentation. Les moteurs principaux et les générateurs sont généralement associés à un stockage intégré de l'énergie sous forme de batteries ou de supercondensateurs. L'objectif premier consiste d'une part à hybrider la production d'énergie pour favoriser l'optimisation du moteur principal et, d'autre part, à hybrider toutes les machines consommant de l'énergie pour optimiser le comportement de la machine.

L'industrie maritime et offshore est bien consciente des avantages potentiels offerts par l'utilisation de systèmes innovants de propulsion à énergie hybride. Ceux-ci réduisent les émissions et la consommation de carburant tout en allongeant les intervalles de maintenance et en prolongeant la durée de vie des moteurs. Les solutions hybrides permettent même de réduire les coûts d'investissement pour les moteurs et de gagner de l'espace à bord.

Pour la production d'énergie, le « temps » est le facteur clé de la flexibilité. Le stockage de l'énergie donne du temps pour que la génération réagisse de façon optimale aux changements de conditions de chargement. En ce qui concerne la charge, le comportement de chargement ne dépend pas de la génération et est constant en termes de « temps ».

Des retours d'information dignes de foi et des objectifs de conception provenant de navires hybrides en service ont démontré que l'utilisation de solutions énergétiques multi-sources pour alimenter les navires peut réduire la consommation de carburant d'environ 20 à 30 %. Vous pouvez décider d'éteindre un moteur diesel et de passer au fonctionnement sur batterie ou sur un générateur plus petit ou bien de débrancher la batterie ou le générateur et de redémarrer le moteur.

Les navires spéciaux, comme les remorqueurs ou les navires de support, passent une bonne partie de leur période d'inactivité avec les moteurs principaux en marche et prêts à répondre, mais sans puissance utilisée pour la propulsion. Avec les solutions hybrides, des batteries et des générateurs diesel plus petits peuvent être utilisés pour alimenter les navires au ralenti, en veille, lors de manœuvres dans les ports ou de trajets sur de courtes distances. Un process similaire peut être utilisé par les ferries fonctionnant en « start/stop » et sur des lignes régulières. En ce qui concerne le positionnement dynamique, les batteries peuvent être utilisées pour fournir l'alimentation nécessaire à la propulsion jusqu'à ce que le moteur principal supplémentaire démarre et accélère pour assurer une alimentation à long terme pour la propulsion.

Commande du propulseur pour des manœuvres de précision

Commande du propulseur pour des manœuvres de précision

Les propulseurs doivent offrir une manœuvrabilité précise en mer, laquelle devient possible grâce aux variateurs Danfoss, avec leurs capacités de couple élevées et leurs performances rapides et précises.

Les propulseurs à vitesse variable contrôlés par variateur Danfoss à pas fixe affichent généralement un rendement énergétique 20 à 30 % supérieur à celui des propulseurs à pas variable et à vitesse fixe, qui gaspillent environ 20 % de l'énergie en poussée nulle.

Les propulseurs à vitesse variable contrôlés par fréquence utilisent 50 % d'énergie en moins que les propulseurs hydrauliques à vitesse variable. L'ajout d'une fonction spéciale de préchauffage du moteur rend inutile l'installation d'un appareil de chauffage anti-condensation.

Les propulseurs azimutaux dirigés électriquement fournissent un contrôle plus précis et répondent plus rapidement que le système de direction hydraulique. Au minimum deux moteurs et variateurs en parallèle sont toujours utilisés. Si une combinaison s'arrête, le système de direction continue de fonctionner.

Appareil à gouverner

Appareil à gouverner

Avec la commande de vitesse variable, il est possible de positionner avec exactitude le gouvernail, ce qui assure un système de commande analogique précis. Dans un appareil à gouverner à palettes rotatives avec pompes hydrauliques réversibles, utilisez un variateur VLT® ou VACON® pour modifier la vitesse et la direction, ce qui permet d'économiser l'énergie, car il fonctionne uniquement lorsque le navire change de cap.

Efficacité hybride dans la propulsion des vraquiers

La modernisation de la propulsion hybride diesel-électrique a rapidement porté ses fruits dans le domaine des vraquiers à cargaison sèche.

Produits

  • VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302
    VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302

    Le VLT® AutomationDrive FC 301/FC 302 est conçu pour la commande de vitesse variable de tous les moteurs asynchrones et à aimant permanent. Il existe en version standard (FC 301) et en version avancée ultra-dynamique (FC 302) avec des fonctionnalités additionnelles.

  • VACON® NXP Air Cooled
    VACON® NXP Air Cooled

    Conçu pour une large gamme d'applications exigeantes, se concentrant sur les puissances plus élevées et les systèmes avec intégration de variateurs.

  • VACON® NXP Liquid Cooled
    VACON® NXP Liquid Cooled

    Parfaitement adapté aux applications où la qualité de l'air est essentielle, où l'espace est limité et où un transfert de chaleur efficace est nécessaire. Des configurations Active Front-End (NXA), Non-regenerative Front-end (NXN), hacheur de freinage (NXB) et onduleur (NXI) sont disponibles. 

  • VACON® NXP System Drive
    VACON® NXP System Drive

    Configuré et assemblé pour répondre à vos besoins, que vous deviez contrôler un ou plusieurs moteur(s).

  • VACON® NXP Common DC Bus
    VACON® NXP Common DC Bus

    Permet aux intégrateurs de systèmes, aux constructeurs de machines et aux équipementiers de concevoir et de construire des systèmes de variateurs industriels efficaces. Des configurations Active Front-End (NXA), Non-regenerative Front-end (NXN), hacheur de freinage (NXB) et onduleur (NXI) sont disponibles. 

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