Przetwornice dla układów napędowych i pędników statków

Doskonałe rozwiązania w głównym napędzie elektrycznym

Główny napęd elektryczny zapewnia dużą swobodę i większą efektywność projektowania statków bez tradycyjnych ograniczeń dotyczących rozmieszczenia wyposażenia spowodowanych ograniczeniami mechanicznymi.

Korzyści stosowania napędu elektrycznego:

  • Dowolna liczba generatorów zapewniająca wysoki poziom nadmiarowości
  • Zużywanie energii przez połączenie silnika z przetwornicą wyłącznie w przypadku aktywnych obrotów pędnika azymutalnego
  • Dbałość o środowisko naturalne poprzez niższe zużycie paliwa i emisję spalin
  • Napęd elektryczny jako dobra baza dla następnego etapu rozwoju – hybrydyzacji. 

Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja jednostek pływających wyposażonych w nowoczesne elektryczne układy napędowe, czy to spalinowo-elektryczne, gazowo-elektryczne, czy całkowicie elektryczne, umożliwia łatwe przekształcenie w rozwiązanie hybrydowe. W najlepszym przypadku samo dołączenie równoległego układu magazynowania energii elektrycznej sprawia, że jednostka pływająca może wykorzystywać energię pochodzącą z akumulatorów, na przykład w okresie szczytowego zapotrzebowania na moc. W niektórych przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest wykorzystanie dystrybucji mocy DC zamiast lub w połączeniu z tradycyjnym układem dystrybucji mocy AC.

Rozwiązania Danfoss Drives dla przemysłu morskiego i offshore posiadają największą liczbę certyfikatów wydanych przez dziewięć organów: DNV-GL, ABS, Bureau Veritas, Korean Register, CCS, RINA, Lloyds Register, RMRS oraz Class NK.

Dzięki temu otrzymujesz najszerszy możliwy wybór przetwornic do zastosowań morskich.

Prądnica wałowa z modułem PTO/PTI optymalizująca działanie napędu

Prądnica wałowa z modułem PTO/PTI optymalizująca działanie napędu

Wiele jednostek pływających dalekiego zasięgu nadal korzysta z bezpośredniego napędu diesla, nie używając przy tym żadnego elektrycznego układu napędowego. Jednostki te mogą poprawiać wydajność i zoptymalizować obciążenie silnika głównego poprzez instalację prądnicy wałowej/silnika pomiędzy śrubą napędową a silnikiem głównym. Rozwiązanie to, nazywane Power Take Out i Power Take In (PTO/PTI), jest modułem elektrycznym, dzięki któremu jednostki pływające są wydajniejsze i gotowe do zastosowania hybrydyzacji. W hybrydowych jednostkach pływających prądnica wałowa/silnik współpracujący z technologią przetwornicy AC umożliwia optymalne sterowanie maszynami napędowymi przy zróżnicowanych prędkościach, co pozwala oszczędzać energię.

Czysty napęd hybrydowy

Czysty napęd hybrydowy

Przetwornice AC odgrywają kluczową rolę w hybrydyzacji i integracji oraz dostarczają rozwiązań dla przemysłu morskiego i przybrzeżnego szukających sposobów na zmniejszenie zużycia oleju napędowego i zminimalizowanie emisji. Już zmierzamy w kierunku wykorzystywania czystszych paliw, takich jak skroplony gaz ziemny (LNG). Rozwiązaniem przyszłości są natomiast w pełni elektryczne jednostki pływające. W tym czasie właściciele stoczni oraz jednostek pływających coraz chętniej inwestują w morskie systemy hybrydowe, w celu zwiększenia elastyczności w zakresie konstrukcji i instalacji, optymalizacji wydajności roboczej oraz minimalizacji wpływu na środowisko. Wszystkie typy jednostek pływających, od małych promów po lotniskowce, mogą wykorzystywać technologię hybrydyzacji, w celu uzyskania większej i czystszej wydajności. 

Korzyści dla biznesu wydają się być oczywiste:

  • zwiększona wydajność jednostek pływających
  • zmniejszone emisje
  • niższe koszty pracy dzięki zmniejszonemu zużyciu paliw
  • niższe koszty konserwacji silników diesla
  • obniżony poziom hałasu
  • lepsza wydajność długoterminowa systemu zasilania energią elektryczną
Jak działa hybrydyzacja

Jak działa hybrydyzacja

W ramach hybrydyzacji przetwornice AC dokonują konwersji mocy oraz wykorzystują technologię konwertera sieciowego. Przetwornice VACON® są stosowane, gdy produkcja energii hybrydowej wykorzystywana jest przez generatory, a obciążenia hybrydowe, na przykład, przez napędy i dźwigi.

Hybrydowe jednostki pływające wykorzystują dwa lub więcej źródeł energii: Główne silniki i generatory są zazwyczaj połączone za pośrednictwem urządzeń magazynujących energię, jak np. akumulatorów czy superkondensatorów. Pierwszym celem jest hybrydyzacja produkcji energii, by złagodzić optymalizację silnika głównego, a drugim hybrydyzacja wszystkich maszyn pobierających energię, aby zoptymalizować ich działanie.

Przemysł morski i instalacji przybrzeżnych dostrzega potencjał wykorzystywania mocy hybrydowej oraz innowacyjnych układów napędowych. Zmniejszają one emisję oraz poprawiają zużycie paliwa jednocześnie wydłużając czas pomiędzy konserwacjami oraz żywotność silnika. Dzięki rozwiązaniom hybrydowym możliwe jest nawet zmniejszenie wielkości silnika, co przekłada się na oszczędności inwestycyjne oraz zwiększa dostępną na pokładzie przestrzeń.

W przypadku produkcji energii, elastyczność przybiera postać „czasu”. Magazynowanie energii daje czas na optymalną reakcję na zmiany związane z obciążeniami. Po stronie obciążenia, zachowanie obciążenia nie zależy od wytwarzania i jest stałe czasowo.

Potwierdzone opinie oraz specyfikacja projektu dotyczące hybrydowych jednostek pływających dowiodły, że rozwiązania wykorzystujące wiele źródeł energii do zasilania statków mogą obniżyć zużycie paliw o 20–30% Istnieje możliwość zatrzymania silnika diesla i pracy na akumulatorach lub z wykorzystaniem mniejszego generatora, bądź można też odłączyć akumulatory lub generator i ponownie uruchomić silnik.

W przypadku jednostek pływających specjalnego przeznaczenia, takich jak holowniki i statki pomocnicze, główne silniki bardzo często pracują bez obciążenia, gotowe do działania, ale moc nie jest wykorzystywana przez napędy. Dzięki rozwiązaniom hybrydowym istnieje możliwość wykorzystania akumulatorów i mniejszych generatorów diesla do zapewnienia takim jednostkom pływającym energii, gdy pracują w trybie jałowym, znajdują się w gotowości podczas manewrów w porcie lub pokonują niewielkie odległości. Podobny proces może być stosowany w przypadku promów pływających na zaplanowanych trasach w cyklach uruchamiania/zatrzymywania. W przypadku pozycjonowania dynamicznego do zapewnienia mocy napędowej zanim uruchomiony zostanie dodatkowy silnik główny, który uzyska właściwą prędkość zapewniającą odpowiednie zasilanie napędowe, możliwe jest wykorzystanie akumulatorów.

Precyzyjne manewrowanie dzięki sterowaniu pędnikiem

Precyzyjne manewrowanie dzięki sterowaniu pędnikiem

Zadaniem pędnika jest zapewnienie precyzyjnej zwrotności. Teraz można uzyskać ją, stosując przetwornice Danfoss gwarantujące elastyczność w obrębie momentu obrotowego oraz szybkość i precyzyjne osiągi.

Stałe pędniki bezstopniowe, których pracą sterują przetwornice częstotliwości firmy Danfoss są zazwyczaj o 20-30% bardziej energooszczędne od śrub napędowych o zmiennym skoku i stałej prędkości obrotowej, które zużywają około 20% mocy przy zerowym naporze.

Pędniki bezstopniowe z funkcją sterowania częstotliwością zużywają o 50% mniej energii niż pędniki bezstopniowe wyposażone w układy hydrauliczne. Potrzeba specjalnej funkcji podgrzewania silnika eliminuje konieczność stosowania grzałki antykondensacyjnej.

Pędniki azymutalne ze sterowaniem elektrycznym gwarantują większą kontrolę oraz krótsze czasy odpowiedzi niż układy sterowania hydraulicznego. W użyciu zawsze są przynajmniej dwa silniki i przetwornice w konfiguracji równoległej. Nawet jeśli jeden taki zestaw się zatrzyma, układ kierowniczy będzie nadal działać.

Urządzenie sterowe

Urządzenie sterowe

Dzięki regulacji poprzez zmianę prędkości możliwe jest uzyskanie precyzyjnego ustawienia steru, co umożliwia precyzyjny układ sterowania analogowego. Urządzenia sterowe z łopatami obrotowymi wyposażone w odwracalne pompy hydrauliczne wykorzystują przetwornice VLT® lub VACON® do zmiany prędkości i kierunku, dzięki czemu zyskujemy oszczędność energii wynikającą z faktu, że są one uruchamiane jedynie podczas zmian kursu.

Wydajność hybrydowa w układach napędowych masowców

Hybrydowa modernizacja spalinowo-elektrycznego układu napędowego okazała się opłacalna w przypadku masowców do przewozu ładunków suchych.

Produkty

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

    Przetwornica VLT® AutomationDrive FC301/FC302 przeznaczona jest do regulacji prędkości wszystkich silników asynchronicznych oraz silników z magnesami trwałymi. Występuje w wersji standardowej (FC301) oraz zaawansowanej (FC302) z dodatkowymi funkcjami.

  • VACON® NXP Air Cooled
    VACON® NXP Air Cooled

    Zaprojektowane z myślą o szerokiej gamie wymagających aplikacji, ze szczególnym uwzględnieniem wyższych zakresów mocy oraz rozwiązań systemowych – system drives.

  • VACON® NXC
    VACON® NXC

    Przetwornica w obudowie przeznaczona do wymagających zastosowań, która zawiera opcje zwrotu energii do sieci zasilającej oraz niskich zakłóceń harmonicznych.

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

    Umożliwia integratorom systemów, konstruktorom maszyn oraz producentom OEM tworzyć wydajne przemysłowe systemy przetwornic.

  • VACON® NXP DC/DC Converter
    VACON® NXP DC/DC Converter

    Maksymalizuje wydajność energetyczną w rozwiązaniach hybrydowych i ułatwia poprawę wydajności dzięki zbliżeniu poziomu dostawy energii do poziomu zużycia.

Studium przypadku

  • Modernizacja akumulatora oszczędza paliwo i poprawia jakość powietrza
    Modernizacja akumulatora oszczędza paliwo i poprawia jakość powietrza

    Najkrótszą duńską trasę promową obsługuje obecnie jednostka z pionierskim rozwiązaniem w zakresie zasilania akumulatorowego.

  • Caledonian Maritime Assets Limited (CMAL)
    Oszczędność paliwa i redukcja emisji o 38% dla promów CMAL

    Promy CMAL zużywają o 38% paliwa mniej niż konwencjonalne jednostki i o tyle mniej emitują zanieczyszczeń.

  • Hybrydowy układ napędowy zwiększa ekonomiczność i zwrotność holownika
    Hybrydowy układ napędowy zwiększa ekonomiczność i zwrotność holownika

    Holownik Telstar pozwala zaoszczędzić 20% kosztów operacyjnych w porównaniu z tradycyjnymi holownikami.

  • Praca przez całą dobę – promy z napędem hybrydowym z przetwornicami serii VACON®
    Praca przez całą dobę – promy z napędem hybrydowym z przetwornicami serii VACON®

    Promy pasażerskie kursujące przez rzekę IJ w Amsterdamie to „mosty” pomagające przez całą dobę połączyć ze sobą różne części miasta. Dzięki zasilaniu przez przetwornice częstotliwości serii VACON® hybrydowy układ napędowy może działać bez przestojów przez całą dobę 7 dni w tygodniu, a promy mają mniejsze generatory, mniej zanieczyszczają powietrze, są cichsze i łatwiejsze w manewrowaniu.

  • Wysoka sprawność hybrydowych układów napędowych masowców
    Wysoka sprawność hybrydowych układów napędowych masowców

    Przejście na napęd hybrydowy było dla Vranken, masowców do przewozu ładunków suchych, które obsługują śródlądowe drogi wodne Renu, odważnym krokiem naprzód. Jednak dzięki innowacyjnemu napędowi spalinowo-elektrycznemu z silnikami wysokoprężnymi ryzyko szybko się opłaciło, znacząco obniżając koszty eksploatacyjne.

  • Przetwornica VACON® zapewnia ciche i czyste rejsy po rzece
    Przetwornica VACON® zapewnia ciche i czyste rejsy po rzece

    W 2009 roku firma Viking River Cruises przekazała do eksploatacji MV Viking Legend, pierwszy na świecie rzeczny statek wycieczkowy z systemem energetycznym i napędowym opartym na efektywnie działającej magistrali komunikacyjnej DC. Od tego czasu zbudowała flotę ponad 50 statków z napędem hybrydowym.

Skontaktuj się z nami

W celu uzyskania dalszych informacji, prosimy o kontakt z nami