Nykyaikaiset laivayhtiöt tunnistavat yhä useammin autojen maailmasta peräisin olevat termit kuten hybridi ja sähkö. Vaikka perusajatus on samanlainen, eli sähkömoottorin käyttö yksin tai yhdessä polttomoottorin kanssa, merenkulkuympäristö lisää huomattavasti monimutkaisuutta. Suuret tehovaatimukset, arvaamattomat sääolosuhteet, sääntelyvaatimukset ja tiukemmat turvallisuusnäkökohdat vaikuttavat kaikki siihen, miten hybridi- ja sähkökäyttöä voidaan soveltaa merellä.
Näistä haasteista huolimatta merenkulun sähköistäminen kiihtyy, koska se vähentää päästöjä, alentaa käyttökustannuksia ja parantaa alusten suorituskykyä. Seuraavassa esitetään korkean tason käytännön selvitys siitä, miten hybridi- ja sähkökäyttöinen propulsio toimii suurnopeusaluksissa (HSV) ja miksi siirtyminen vaatii uutta ajattelua.
![[COVER] BOS TP_frontpager_selectyoutsupplier](https://hubspot-no-cache-eu1-prod.s3.amazonaws.com/cta/default/26627183/interactive-195315207413.png)
Mitä on hybridi ja sähkö?
Vaikka täyssähköautot voivat korvata polttomoottorit useimmissa tilanteissa, sama ei vielä päde aluksiin. Akkuteknologia kehittyy nopeasti, mutta tehovaatimukset avomerellä ovat huomattavat, ja latausinfrastruktuuri on vasta kehittymässä.
Merenkulkualalla "hybridillä" ja "sähköllä" tarkoitetaan yleensä seuraavia kokoonpanoja:
Hybridi-käyttöinen voimanlähde
Hybridialuksissa yhdistyvät diesel- ja sähkökäyttö eri arkkitehtuurissa. Kaksi yleisintä lähestymistapaa ovat seuraavat:
-
Rinnakkaishybridi - Dieselmoottori ja sähkömoottori kytkeytyvät mekaanisesti samaan akseliin tai toimivat rinnakkaisissa voimansiirtolinjoissa. Alus voi vaihtaa diesel- ja sähkömoottorin tai niiden yhdistelmän välillä kuorman, matkan ja käyttöprofiilin mukaan.
-
Diesel-sähköhybridi - Sähkömoottori käyttää työntöakselia, kun taas dieselgeneraattorit tuottavat sähköä joko moottorin suoraa käyttöä tai akkujen lataamista varten.
Täysin sähkökäyttöinen propulsio
Sähkökäyttöiset alukset käyttävät täysin akkuvirtaa käyttövoimana:
- Sähkömoottori on mekaanisesti kytketty potkuriin ja saa virtansa laiturissa ladatuista akuista.
- Joissakin täysin sähkökäyttöisissä aluksissa on ylimääräisiä generaattoreita, jotka eivät kuitenkaan toimi propulsiota varten, vaan syöttävät hotellin kuormia ja aluksella olevia järjestelmiä akkujen kantamaa heikentämättä.
Suositeltu lukeminen: Hybrid/Electric HSC Service Requirements: Hybrid/Electric HSC Service Requirements (Hybrid/Electric HSC Service Requirements)
Järjestelmän ymmärtäminen kokonaisuutena
Hybridi- ja sähkökäyttö lisäävät uusia kerroksia jo ennestään monimutkaiseen laivakoneistoon. Kokonaishuolto- ja käyttökustannukset ovat kuitenkin yleensä alhaisemmat, koska sähkökomponenteissa on vähemmän liikkuvia osia ja ne tuottavat vähemmän tärinää ja lämpöä.
Täydelliseen järjestelmään kuuluvat yleensä seuraavat osat:
- Akku ja akunhallintajärjestelmä (BMS)
- sähkömoottorit
- tehon- ja energianhallintajärjestelmät (PMS/EMS)
- työntövoiman ohjausjärjestelmä (PCS)
- ihmisen ja koneen välinen käyttöliittymä (HMI)
- Hälytys- ja automaatiojärjestelmät (IAS)
- Tarkoituksenmukaiset vaihteistot ja potkurit.
- Digitaaliset työkalut valvontaa, diagnostiikkaa ja etäapua varten.
Nämä komponentit voivat olla peräisin eri toimittajilta, joten järjestelmäintegraatiosta tulee ratkaisevan tärkeää. Integraattorit varmistavat, että mekaaniset, sähköiset ja digitaaliset järjestelmät toimivat saumattomasti yhdessä - turvallisuuslogiikka, viestintäprotokollat ja suorituskykyominaisuudet sovitetaan yhteen koko aluksessa.
Akkuteknologia: Tärkein teknologia-ajuri
Akku on sekä mahdollistava teknologia että merenkulun sähköistämisen suurin haaste. Akut jaetaan yleensä seuraaviin ryhmiin:
- Tehoakut - Ne tuottavat nopeasti suuren tehon ja soveltuvat kiihdytykseen tai nopeisiin pätkätoimintoihin.
- Energia-akut - Ne tuottavat pienempää tehoa pidemmällä aikavälillä ja soveltuvat kestävyyteen.
Eri kemiallisten akkujen latausnopeus, energiatiheys ja lämpökäyttäytyminen vaihtelevat. Operaattoreiden on tasapainotettava tehontarve, latausväli ja aluksen toimintasäde, ja tämä vaihtelee suuresti alustyypeittäin ja tehtävittäin.
Lisälukemista: Miten digitalisaatio ja pilviteknologia optimoivat merenkulun toimintaa?
Uusi teknologia, uudet näkökohdat
Sähköistäminen lisää toiminnallisia tekijöitä, joita ei ole dieseljärjestelmissä. Latausinfrastruktuuri on edelleen rajallinen monilla alueilla, ja suurjännitelataus riippuu paikallisesta verkkokapasiteetista. Dieselpolttoainetta voidaan toimittaa lähes minne tahansa, mutta sähkökäyttöiset alukset saattavat vaatia suunniteltuja latauspysähdyksiä tai erityisiä laituripaikkoja.
Kokeiluluonteisia akkukemikaaleja on kehitteillä, mutta laajamittainen kaupallinen käyttöönotto vie aikaa. Siihen asti liikenteenharjoittajien on sovitettava tekniikan valinta huolellisesti reitin ennustettavuuteen, ympäristöolosuhteisiin ja toiminnan joustavuuteen.
Toiminnallinen profiili ratkaisee
Se, pitäisikö aluksen olla täyssähköinen vai hybridi, riippuu lähes täysin sen aiotusta tehtävästä.
-
Täyssähköinen alus toimii parhaiten silloin, kun reitit ovat ennakoitavissa, etäisyydet lyhyitä ja olosuhteet vakaat - kuten sukkulalautat, matkustajareitit tai kiertomatkat.
-
Hybridi on parempi vaihtoehto, kun aluksen on suoritettava vaihtelevia, arvaamattomia tai pitkän matkan tehtäviä - kuten CTV-alukset, SAR-alukset, luotsiveneet tai työveneet.
Järjestelmäintegraattoreilla on keskeinen rooli näiden rajojen määrittelyssä, sillä ne varmistavat, että alus saa vain tarvitsemansa tekniikan - eikä mitään sellaista, joka vaarantaa turvallisuuden tai lisää tarpeettomia kustannuksia.
Kehittyvät ominaisuudet ja hyödyt
Haasteista huolimatta merenkulun sähköistämisen hyödyt ovat huomattavat. Päästöjen vähentämisen ja polttoainesäästöjen lisäksi operaattorit hyötyvät:
- Vähemmän mekaanisia osia, mikä vähentää kunnossapitoa.
- Runsaat reaaliaikaiset tiedot, jotka mahdollistavat koko laivaston optimoinnin.
- ennustettavammat käyttökustannukset
- tiukempi ympäristövaatimusten noudattaminen ja pienempi sääntelyriski
- Parempi työympäristö pienemmän melun ja tärinän ansiosta.
- Korkeampi jälleenmyyntiarvo tulevaisuudessa
- Pienemmät käyttömenot pienemmän polttoaineenkulutuksen ja tehokkaan energiankäytön ansiosta.
Käyttöönoton lisääntyessä akkukustannukset laskevat, komponenttien saatavuus paranee ja järjestelmän kokoonpanon joustavuus lisääntyy.
Lue lisää: Riskien pienentäminen nolla- tai vähäpäästöisen merialuksen hankinnassa.
Johtopäätös
Valinta hybridi- ja täyssähköisen propulsiojärjestelmän välillä riippuu aluksen toimintaprofiilista. Vähäpäästöiset tai päästöttömät alukset eivät voi korvata dieselmoottoria kaikissa merenkulun tehtävissä - vielä. Akkujen rajoitukset, ympäristön arvaamattomuus ja merenkulun turvallisuusvaatimukset määrittelevät kaikki sen, mikä on mahdollista.
Jo osittainen sähköistäminen tuo kuitenkin merkittäviä etuja. Oikean järjestelmäintegraattorin kanssa operaattorit voivat toteuttaa hybridi- tai sähkökäyttöisen kokoonpanon, joka on tehokas, turvallinen ja tulevaisuuden kannalta kestävä ja joka mahdollistaa asteittaisen päivittämisen teknologian kehittyessä.
Sähköistäminen ei ole vain ympäristöä koskeva päätös, vaan strateginen investointi, joka parantaa toiminnan vakautta, vähentää pitkän aikavälin kustannuksia ja antaa operaattoreille valmiudet vastata tuleviin sääntelyvaatimuksiin.
