VACON® NXP Liquid Cooled Drive offre una navigazione fluviale silenziosa e pulita

La tendenza alla trazione ibrida diesel-elettrica sta travolgendo le navi da crociera fluviali. Nel 2009, Viking River Cruises ha messo in funzione la MV Viking Legend, la prima nave da crociera fluviale al mondo con un sistema energetico e di trazione basato su un bus CC ad alta efficienza. Da allora hanno costruito una flotta di oltre 50 navi ibride.

Navi da crociera fluviali confortevoli che consumano meno carburante
I turisti amano gli hotel galleggianti in mare aperto e le navi da crociera fluviali stanno diventando sempre più popolari. A differenza delle navi da crociera oceaniche, le navi da crociera fluviali uniscono gite in città con uno sfondo di splendidi paesaggi. Per quanto riguarda le attrezzature e gli alloggi, le moderne navi da crociera fluviale sono lussuose quanto i grandi transatlantici, anche senza grandi teatri e piscine, a causa delle loro dimensioni ridotte.

Tuttavia, in entrambi i casi, gli operatori cercano di gestire questi hotel di lusso galleggianti nel modo più efficiente possibile dal punto di vista energetico. “Chi ama le crociere sull'oceano, si innamorerà presto anche delle crociere fluviali”, commenta Tor Hagen, Presidente e CEO di Viking River Cruises, il più grande fornitore di navi da crociera fluviali al mondo. 

Un'opzione per ottenere la massima efficienza energetica sulle navi: trazione ibrida diesel-elettrica. Questa tendenza sta travolgendo anche le navi da crociera fluviali. 

Produzione di energia elettrica ad alta efficienza energetica a bordo
I sistemi di energia elettrica e di trazione utilizzati nella flotta di Viking River Cruises si basano sul sistema VACON®NXP Liquid Cooled Drive. Michael Güldner di Neptune Shipyard, responsabile degli impianti elettrici di bordo di tutte le navi Viking, spiega: “Siamo molto soddisfatti dei convertitori di frequenza VACON®. Insieme siamo riusciti a migliorare ulteriormente i sistemi elettrici nel corso degli anni”.

La nave è dotata di quattro generatori di energia elettrica diesel. Due nella sala macchine anteriore e due nella sala macchine di poppa. I quattro generatori asincroni controllati dai convertitori di frequenza VACON® NXP alimentano il sistema di propulsione elettrica e il sistema di distribuzione di bordo. I generatori asincroni sono molto più economici dei GenSet convenzionali (gruppi normalizzati composti da motore diesel e generatore). Consentono un funzionamento a velocità variabile per ottimizzare in ogni momento l'efficienza del carburante. VACON® NXP Liquid Cooled Drive svolge anche un ruolo importante nel ridurre al minimo i livelli rumore per i passeggeri. Rispetto alle tradizionali trasmissioni meccaniche diesel alle eliche, garantiscono un funzionamento ottimale dei generatori diesel in un'area insonorizzata.

È facile accendere o spegnere i generatori con il controllore PMS (Power Management System). In questo modo si garantisce sempre una produzione di energia corrispondente al fabbisogno energetico in tempo reale.

L'intelligente sistema interno di VACON® NXP Liquid Cooled Drive ripartisce in modo rapido e affidabile il carico tra i generatori. Gli ingegneri hanno utilizzato lo strumento di programmazione VACON® Programming (IEC 61131-3) per sviluppare un concetto di controllo specifico per questo scopo e lo hanno installato nel software di controllo facilmente modificabile dei convertitori di frequenza VACON® NXP. 

A differenza di quanto accade nei tradizionali sistemi di trazione diesel-elettrici principali, gli esperti del cantiere navale Neptun non hanno dovuto installare quadri elettrici di grandi dimensioni, grazie al concetto di bus CC. Ciò offre un netto vantaggio per le imbarcazioni sulle quali lo spazio è prezioso o potrebbe essere utilizzato meglio per adattarsi all'uso previsto della nave. I convertitori di frequenza principali e quelli con micro sistemi di distribuzione a bordo delle navi MV Viking sono progettati per essere compatti e ridondanti. Soddisfano tutti gli standard e le linee guida UE per le navi da crociera fluviali, nonché le condizioni di approvazione della Germanischer Lloyds.

Fino al 20% in meno di consumo di carburante
Tra i numerosi vantaggi offerti da questo innovativo concetto di sistema di distribuzione di bordo e di trasmissione si annoverano principalmente la significativa riduzione del consumo di carburante fino al 20% e la conseguente riduzione delle emissioni. Ciò è reso possibile dalla capacità del sistema di calcolare automaticamente il consumo energetico attuale della nave in ogni momento e di fornire esattamente la quantità di energia richiesta dai generatori. Se la nave genera energia aggiuntiva tramite azioni come la frenatura, questa energia non deve essere neutralizzata da resistenze, ma viene restituita mediante il bus CC e diventa disponibile per altre utenze a bordo. In questo modo si riduce il carico dei generatori che, di conseguenza devono produrre meno energia. Grazie a questa tecnologia e ai convertitori di frequenza a velocità variabile installati su pompe e ventilatori, il consumo energetico totale della nave è fino al 20% inferiore a quello delle navi convenzionali.

Non è più necessario sincronizzare i generatori, altro grande vantaggio offerto dal bus CC. La potenza richiesta è disponibile in meno di un secondo. Negli impianti elettrici a bus CA, i processi di sincronizzazione possono richiedere fino a diversi minuti o fallire del tutto. I generatori sono pronti a produrre energia, come quella necessaria per far avanzare la nave allontanandola da una situazione di pericolo, solo se sono stati sincronizzati con successo. Il sistema con bus CC migliora quindi la sicurezza e la dinamica della nave. Questo è un vantaggio importante su fiumi stretti e in piena, poiché è possibile reagire rapidamente a qualsiasi situazione imprevista che può presentarsi dietro a una curva.

Generazione del sistema di distribuzione di bordo 230/400 V
I VACON® NXP Grid Converters alimentano quattro trasformatori di sistema di distribuzione paralleli a bordo per facilitare la ridondanza. Grazie a essi è sempre possibile far funzionare contemporaneamente i vari sistemi di distribuzione di bordo, per processi di commutazione a breve termine o su base permanente.

Non è necessaria un'ulteriore sincronizzazione esterna, poiché i drives provvedono a questa task in modo autonomo, rapidamente, in modo semplice e in qualsiasi momento.

I VACON® NXP Grid Converter sono dotati di una funzione di caduta programmabile per frequenza e tensione. Facilitano la compensazione e la ripartizione dei carichi tra più generatori. Grazie a questa caratteristica, i VACON® NXP Grid Converter si comportano come GenSet nel sistema. I parametri di regolazione necessari per un processo di selezione precisa del quadro elettrico in bassa tensione sono disponibili nei drives.

Navigazione e ambiente
La compagnia di navigazione attribuisce la massima priorità alla sostenibilità ambientale delle sue navi. Viking River Cruises concentra tutti i suoi sforzi per ridurre il più possibile le emissioni. I motori diesel principali e ausiliari sono dotati di filtri antiparticolato per evitare emissioni di carbonio. La nave può anche essere collegata al sistema di distribuzione di terra. Quando è ormeggiata in un porto cittadino che fornisce la connessione elettrica necessaria, tutta l'elettricità della nave da crociera fluviale è fornita da un sistema di approvvigionamento da terra a nave. L'alimentazione da terra a nave viene inoltre immessa nel sistema di distribuzione della nave attraverso il convertitore di frequenza VACON® NXP. Poiché i generatori diesel sono completamente spenti durante questo processo e quindi non creano rumore o emissioni, sia i passeggeri che i residenti che vivono nelle vicinanze dell'ormeggio non subiscono alcun effetto negativo.

La nave necessita di due collegamenti da 400 A per alimentare le proprie attività alberghiere. Purtroppo, non tutti i porti cittadini dispongono del sistema di alimentazione da terra a nave necessario. Tuttavia, sempre più porti forniscono tali collegamenti per ridurre al minimo le emissioni, proteggere l'ambiente e migliorare la qualità dell'aria nelle città.

Manovre precise
L'impianto di produzione di energia elettrica delle navi Viking comprende un generatore diesel da 470 kW e uno da 1.000 kW sia a prua che a poppa della nave. I convertitori di frequenza VACON® NXP immettono l'energia dei generatori nel sistema di distribuzione a 1.024 V CC. I quadri elettrici CC di prua e di poppa sono collegati tramite il bus CC da 120 m. Quattro eliche gemelle Schottel da 330 kW a poppa e due idrogetti Schottel da 340 kW a prua azionano la nave. Permettono di manovrare la nave con precisione e di raggiungere una velocità massima di 21 km/h o 13 nodi. Il sistema motorizzato con quattro eliche piccole per timone invece di due grandi migliora anche la manovrabilità della nave lunga 135 m e larga 11,4 m su fiumi stretti. Funziona molto più silenziosamente ed emette vibrazioni ridotte. Anche i costi di manutenzione sono notevolmente inferiori a quelli della tecnologia convenzionale. Tutte queste misure contribuiscono ad aumentare significativamente il comfort dei passeggeri e dell'equipaggio.

Grande affidabilità
Le emergenze sono ben coperte. Per far fronte a errori di sistema imprevisti, come l'improvviso guasto di un generatore, i convertitori di frequenza VACON® NXP sono dotati di algoritmi di monitoraggio e controllo rapido per evitare blackout. Questa funzione si ottiene anche utilizzando lo strumento VACON® Programming, conforme alla norma IEC 61131-3. Nell'improbabile caso di incendio in una delle sale macchine, l'equipaggio può isolare in qualsiasi momento le alimentazioni di poppa e di prua. La nave rimane quindi sempre manovrabile e può attraccare nel porto successivo.

Facile comunicazione tramite bus di campo

Grazie alla scheda opzionale di bus di campo plug-in, il convertitore di frequenza VACON® NXP può essere adattato in modo ottimale al sistema desiderato. Grazie al cablaggio ridotto, un sistema bus di campo può essere adattato perfettamente alle condizioni di bordo.

Per le comunicazioni con la tecnologia a bordo delle navi Viking viene utilizzato PROFIBUS. Fornisce a tutti i convertitori di frequenza le istruzioni dell'unità di controllo e fornisce anche un feedback, garantendo la disponibilità di tutte le informazioni importanti dai convertitori di frequenza per azionare la nave in sicurezza dal ponte. Tutti i convertitori di frequenza VACON® NXP sono collegati tramite un veloce bus CAN interno utilizzato per comunicazioni interne, semplici tarature durante la messa in funzione e ricerca guasti. Lo strumento software VACON® NCDrive consente di accedere a tutti i convertitori di frequenza mediante un unico punto di accesso centrale su questo bus.