Решения гибридной тяги

  • Приводы переменного тока играют важную роль в интегрировании и гибридизации  

    Кораблям требуется тяговая мощность для работы в море и постановки на причал в порту, а также энергия для постоянной работы оборудования на борту. 98 % судов до сих пор имеют дизельные двигатели. Однако ужесточение мировых правил и ограничений, касающихся выбросов оксидов азота, обуславливает необходимость разработки альтернативных видов топлива и других технологий. 

    Одной из главных задач судостроения и шельфовой индустрии является поиск способов уменьшения потребления дизельного топлива и сокращение объемов выбросов до минимума. Переход на более чистые виды топлива, такие как сжиженный природный газ (СПГ), уже начался. В дальнейшем основной тенденцией станет переход к использованию судов с полностью электрическими двигателями. В то же время владельцы судов и судоверфей вкладывают все больше и больше средств в морские гибридные системы для повышения гибкости в проектировании и монтаже, оптимизации эксплуатационных характеристик и уменьшения негативного воздействия на окружающую среду. Сегодня все виды судов от маленьких лодок до гигантских авианосцев могут использовать гибридные технологии для достижения более эффективных и экологичных показателей. 

    Преимущества обусловлены очевидными экономическими стимулами:

    • улучшение эксплуатационных характеристик судна
    • сокращение выбросов
    • уменьшение эксплуатационных затрат благодаря меньшему расходу топлива
    • низкие затраты на техническое обслуживание в связи с отказом от дизельных двигателей
    • снижение уровня шума
    • увеличение долгосрочной эффективности системы энергоснабжения

    Что такое гибридизация

    При гибридизации преобразователи частоты переменного тока используются в качестве преобразователей энергии и сети. Приводы переменного тока VLT® и VACON® устанавливаются при производстве гибридной энергии с помощью генераторов, а также при использовании гибридных нагрузок, например, при работе двигательных установок и кранов.

    Гибридные суда используют два или более источников питания: главные двигатели и генераторы обычно сочетаются с интегрированными накопителями энергии, такими как аккумуляторы или суперконденсаторы. Первой целью является гибридизация производства энергии для оптимизации главного двигателя, второй — гибридизация всего оборудования, потребляющего энергию, для оптимизации работы машины.

    В судостроении и шельфовой индустрии хорошо осознают потенциал использования гибридной энергии и инновационных двигательных систем. Они уменьшают выбросы и оптимизируют потребление топлива, увеличивая при этом интервалы между циклами технического обслуживания и срок службы двигателя. Благодаря гибридным технологиям можно даже уменьшить размер двигателя, что позволит снизить капиталовложения и сэкономить место на судне.

    При производстве энергии гибкость заключается в экономии времени. Накопление энергии дает время для оптимального реагирования процесса генерирования на изменение нагрузок. Со стороны нагрузки нагрузочный режим не зависит от выработки энергии и является постоянным во времени.

    Доказанные результаты и целевые показатели использования гибридных судов показывают, что применение нескольких источников энергии для питания судов позволяет снизить расход топлива на 20–30 %. Вы можете выключить дизельный двигатель и продолжить работу на аккумуляторе или маленьком генераторе или же отключить аккумулятор/генератор, чтобы снова включить двигатель.

    Специальные суда, например, буксиры или вспомогательные суда, могут в течение длительного времени работать на холостом ходу с включенными главными двигателями, готовыми к работе, однако при этом вырабатываемая энергия не используется для движения. Гибридные технологии позволяют использовать аккумуляторы и маленькие дизельные генераторы для обеспечения судна энергией при работе на холостом ходу, в стояночном режиме, а также при маневрировании в бухте или движении на короткие расстояния. Такие же технологии могут применяться для паромов, работающих в режиме пуск-останов и осуществляющих движение по заданным маршрутам. Что касается динамического позиционирования, аккумуляторы могут использоваться с целью выработки энергии для создания тяги, пока не будет включен дополнительный главный двигатель для ускорения и движения на большие расстояния.

    Электрическая тяга
    В сущности говоря, гибридные технологии могут быть легко внедрены в суда с современными электрическими двигательными установками, будь то дизель-электрические, СПГ-электрические или даже полностью электрические системы. В идеале судно сможет работать на аккумуляторе, например, при пиковой мощности, только за счет внедрения параллельной аккумулирующей системы. В некоторых случаях оптимальным решением является использование распределителя мощности постоянного тока вместо традиционных распределителей мощности переменного тока или в сочетании с ними.
    Валовые генераторы
    Многие суда дальнего плавания до сих пор работают на дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива, вообще не используя электрические двигательные установки. Такие суда могут повысить эффективность, оптимизировать нагрузку главного двигателя и уменьшить объем выбросов за счет установки валового генератора/двигателя между винтом и главным двигателем. Это решение, которое известно как «Прием мощности/отбор мощности», является дополнительным источником энергии, который позволяет увеличить эффективность и даже создать условия для гибридизации. На гибридных судах валовый генератор/двигатель с приводом переменного тока обеспечивает оптимальный контроль главных двигателей на разных скоростях, что позволяет сэкономить энергию. 
    Питание от береговой сети

    При использовании приводов в системе питания от береговой сети суда могут получать чистую энергию из местных электросетей. Во время стоянки на причале главные генераторы корабля могут быть полностью выключены, чтобы предотвратить ненужные выбросы оксидов азота и углерода, а также шумовое загрязнение.

    Компания Danfoss Drives предлагает преобразователи частоты переменного тока VLT и VACON, инверторы, а также устройства с низким уровнем гармоник, такие как 12-импульсные приводы и активные фильтры.  Наши предложения по преобразованию энергии основаны на технологии активной фильтрации (AFE) и преобразования постоянного тока в постоянный в случае, когда требуется система адаптации к мощности постоянного тока. В сетевых преобразователях используется технология активной фильтрации (AFE) вместе с соответствующим ПО, обеспечивающим создание и контроль сети переменного тока (микросети). 

    Для подключения электрического накопителя/аккумулятора/суперконденсатора к сети постоянного или переменного тока используется технология преобразования энергии электросети или преобразователь постоянного тока в постоянный в зависимости от напряжение в сети и напряжения постоянного тока аккумулятора, а также требований адаптации к напряжению постоянного тока.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях

Хотите узнать о нас больше?

Откройте мир технологий будущего вместе с Danfoss