선박 추진 및 스러스터용 드라이브

장거리 운항을 하는 선박 중 전기 추진 시스템 없이 디젤 추진 시스템만 사용하는 선박이 여전히 많습니다. 이러한 선박은 프로펠러와 주 엔진 사이에 축 발전기/모터를 추가함으로써 효율을 향상하고 주 엔진 동력 부하 및 배출량을 최적화할 수 있습니다. 이 솔루션은 동력 인출/동력 인입 기능(PTO/PTI)이라고 하며 이러한 선박을 보다 효율화하고 심지어 하이브리드화 또한 가능하게 하는 전기 방식의 추가 기능입니다. 하이브리드 선박에서 AC 드라이브 기술을 적용한 축 발전기/모터는 다양한 속도에서 추진기를 최적으로 제어하며 이를 통해 에너지가 절약됩니다.

AC 드라이브는 하이브리드화 및 통합에 있어 중요한 역할을 하며 디젤유 소비를 줄이고 배출량을 최소화할 방법을 모색하고 있는 조선 해양 업계에 해답을 제공합니다. 액화 천연 가스(LNG)와 같은 청정 연료로의 전환은 이미 이루어지고 있습니다. 또한 미래에는 순수 전기 선박으로의 전환이 이루어질 것입니다. 그 사이에 조선소 및 선박 소유주는 설계 및 설치 유연성을 높이고 운전 성능을 최적화하며 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 선박 하이브리드 시스템에 대한 투자를 점차 확대하고 있습니다. 소형 정기 왕복선에서 초대형 항공기 운반선에 이르는 수많은 선박 유형에서 효율적이고 친환경적인 성능을 위해 하이브리드화 기술을 활용할 수 있습니다. 

다음과 같은 이점은 확실한 비즈니스 원동력입니다.

• 선박 성능 향상
• 배출량 감소
• 낮은 연료 소비에 따른 낮은 운전 비용
• 디젤 엔진과 관련하여 낮은 유지보수 비용
• 소음 수준 감소
• 전력 공급 시스템의 장기적 효율 향상

하이브리드화는 변전 및 전력망 컨버터 기술의 형태로 AC 드라이브를 활용합니다. 발전기로 하이브리드화 에너지를 생산할 때나 예를 들어, 추진 시스템과 크레인에 하이브리드화 부하가 사용될 때도 VACON® 드라이브가 핵심 역할을 합니다.

하이브리드 선박은 다음과 같은 2가지 이상의 전력원으로 구동합니다. 주 엔진과 발전기는 배터리 또는 슈퍼 커패시터 형태의 통합 에너지 저장장치와 주로 결합됩니다. 에너지 생산을 하이브리드화하여 주 엔진 최적화를 용이하게 하는 것이 첫 번째 목적이고 에너지를 소비하는 모든 기계 설비를 하이브리드화하여 기계 설비의 작동을 최적화하는 것이 두 번째 목적입니다.

조선 해양 업계는 하이브리드 전력 및 혁신 추진 시스템의 잠재력을 잘 알고 있습니다. 이러한 시스템은 배출량을 줄이고 연료 소비를 개선하는 동시에 엔진 유지보수 간격과 엔진 수명을 늘립니다. 하이브리드 솔루션을 사용하면 엔진 크기도 줄일 수 있어 투자 비용과 선내 공간을 절약할 수 있습니다.

에너지 생산에서 유연성은 '시간'의 형태와 관련이 있습니다. 에너지 저장장치는 부하 조건 변화에 최적의 방식으로 대응할 수 있도록 발전할 시간을 벌어 줍니다. 부하 측면에서 부하 동작은 발전에 의존적이지 않은 '시간' 상수입니다.

하이브리드 선박 운용과 관련하여 입증된 피드백과 설계 목표에 따르면 다중 에너지원 솔루션을 사용하여 선박에 전력을 공급했을 때 연료 소비를 20-30%까지 줄일 수 있습니다. 디젤 엔진을 멈추고 배터리나 소형 발전기로 구동할 수도 있고 배터리나 발전기를 차단하고 엔진을 다시 가동할 수도 있습니다.

예인선 및 지원 선박과 같은 특수 선박은, 예를 들어, 주엔진이 구동 중인 상태에서 대응 준비를 하는 등 서비스를 위해 오랜 시간 동안 공회전 상태이지만 실제 전력이 추진에 사용되지 않습니다. 하이브리드 솔루션을 사용하면 운전 대기 상태에서 공회전 시, 입출항 시 또는 단거리 운항 시 배터리 또는 소형 디젤 발전기로 선박에 에너지를 공급할 수 있습니다. 이와 유사한 공정을 기점/종점 및 예정된 항로를 운항하는 페리에도 적용할 수 있습니다. 다이나믹 위치 제어와 관련하여 장기적인 추진 동력을 제공하기 위해 추가적인 주 엔진을 기동 및 가속할 때까지 추진 동력을 제공하는데 배터리를 사용할 수 있습니다.

오대양에서의 정밀 조종 성능은 기본적으로 스러스터를 통해 제공되며, 댄포스 드라이브가 높은 토크 성능과 신속하고 정확한 성능으로 이러한 스러스터를 제어합니다.

댄포스 드라이브로 제어하는 가변 속도 프로펠러는 일반적으로 고정 속도 가변 피치 프로펠러에 비해 에너지 효율이 20-30% 높으며 이는 추진력 제로 상태에서 전력의 약 20%를 낭비하는 것을 의미합니다.

주파수로 제어하는 가변 속도 프로펠러는 유압식 가변 속도 프로펠러에 비해 에너지를 50% 덜 사용합니다. 특수 모터 예열 기능이 있어 응축 방지 히터가 필요 없습니다.

전기식 조향 시스템인 Azimuth 스러스터는 유압식 조향 시스템에 비해 더 정확한 제어 성능과 더 빠른 반응을 제공합니다. 최소 2개의 병렬 모터 및 드라이브가 항상 사용됩니다. 하나의 조합이 멈추더라도 조향 시스템은 작동을 계속합니다.

가변 속도 제어를 사용하면 정확한 키 위치 제어가 가능하며 정밀한 아날로그 제어 시스템을 갖추게 됩니다. 가역식 유압 펌프를 갖춘 로터리 베인 조향 기어에서는 VLT® 또는 VACON® 드라이브를 사용하여 속도 및 방향을 변경하며 선박의 항로 변경 시에만 구동하므로 에너지가 절약됩니다.