מערכות הנעה חשמלית שינו באופן יסודי את מסלול ההנדסה הימית, המציעות מסלול להפחית משמעותית את פליטות בעוד שמדפי ביצועים מחוסנים.כפי שמשלוח גלובלי עומד בפני לחץ גובר על פחמן, השאלה כיצד מנועים חשמליים משפיעים על מהירות גבוהה יותר ותפוקה כוח עבר לחזית של ארכיטקטורת הצי ופעולות ימיות. בעוד מערכות מוקדמות היו מוגבלות לאימון קטן ופריחות, התקדמות מהירה בעיצוב מוטורי, כימיה פנימית, ופתרונות חשמליים כיום, ואוויריים של כוח היברידיים, על מנת לספק פתרונות חשמל קונבנציונליים, ואפקטים, על פני ספקטרום של כוח היברידיים, ופתרונות מובילים, ואלקטרוניקה אמיתיים.

מערכות הנעה חשמלית

הנעה חשמלית בכלי שיט ימיים כוללת מספר ארכיטקטורות נפרדות.הנפוצות ביותר היא התצורה החשמלית המלאת, שבה סוללות או תאי דלק מספקים כוח למנוע חשמלי שמניע ישירות את הדחף.מערכות ההיברידיות משלבות מנוע פנימי עם מנוע חשמלי ובנק סוללות, המאפשר הפעלה במצבים מרובים - חשמל-רק עבור תעבורה מהירה וניתוק, דיזל-אלקטרי עבור דרישות כוח גבוהות יותר, או במקביל לעומסים ראשוניים (או מנועים), כולל רכיבי מערכת דלק מהירים יותר), או מערכת הפעלה אחת (מערכת דלק) או מערכת חשמלית (מסלולאריבית), או מערכת חשמלית (מסלולאריבית) או מערכת חשמלית) או מערכת חשמלית (מפעילה של דלק (מפעילה) או מערכת הפעלה מהירה יותר, כולל יותר, או מערכת הפעלה מהירה יותר, או מערכת הפעלה) או מערכת חשמלית) או מערכת הפעלה אחת, או מערכת חשמלית (מפעילהספקת דלק (מסלולרית, או מערכת הפעלה מהירה יותר, או מערכת הפעלה מהירה יותר, או מערכת הפעלה מהירה יותר, למעט יותר, כולל יותר, למעט דלק (מסלולרית, למעט תעבורה, למעט תעבורה, למעט מנוע אחד, או לוחצים) של דלק (מספקת דלק) של דלק) של דלק) או לוחית, למעט

מנועים חשמליים מודרניים, בדרך כלל מגנטיים קבועים (PMSM) או מנועים אינדוקציה, מציעים תנודות כוח כי מתחרים מנועי דיזל במהירות גבוהה. כאשר יחד עם חבילות סוללות ליתיום מתקדמות (NMC או LFP כימאים), מערכות אלה יכולות לספק כוח מדורג במשך שעות, במיוחד על פני הים הקצר ודרכי היבשה.

השפעה על מהירות

היחסים בין הנעה חשמלית ומהירות כלי שיט מקסימלית הם מנומנמים.חשמל מוטורים לייצר מומנט מקסימלי מאפס rpm, מאפיין המספק תאוצה מהירה.עם זאת, מהירות גבוהה מתמשכת תלויה בדירוג הכוח המתמשך של המנוע, יכולת האנרגיה של הסוללה, ואת היכולת של מערכת ניהול החשמל של כוח כדי פריקה הנוכחית ללא חימום יתר.

טוריית טורק ו Acceleration

אחד היתרונות המיידיים ביותר של הנעה חשמלית הוא משלוח של אספקת חשמל:0 â € ¢ â € 1 â € ¢ בניגוד מנוע דיזל, אשר חייב לספין עד שעה מסוימת להגיע לשיא מומנט, מנוע חשמלי יכול לייצר מקסימום torque מעמוד פחות מתאים â € ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סוללות וכוח

בעוד האצה מוגברת, שמירה על מהירות גבוהה דורש תוספת כוח מתמשך כי מדגיש מערכות סוללות.קצב הפרידה רציף (C-rate) של סוללה קובע כמה זמן זה יכול לספק זרם נתון.עבור כלי גדול הדורשים 5-10 מגה-10 מ"מ של כוח ההנעה, מתקני סוללות נוכחיים דורשים נפח משמעותי ומשקל, אשר יכול להפחית את יעילות ההילה הגבוהה ביותר שלה, כתוצאה מכך, כלי חשמל רבים מעוצבים עם "מקסימום" מהירות" (premising) לא יכול להיות מהיר יותר עבור מהירות גבוהה יותר עבור מהירות גבוהה יותר עבור מהירות גבוהה יותר עבור מהירות גבוהה יותר עבור מהירות גבוהה יותר של מהירות גבוהה יותר עבור מהירות גבוהה יותר של פחמן 10.

השוואה עם מנועים

כאשר ישירות בהשוואה למנועי דיזל מהירים מדיום, מנועים חשמליים נמצאים כעת קצרים במונחים של כוח ספציפי לכל מסה יחידה בקצה הגבוה מאוד (מעל 25 קשרים עבור עשבי עקירה גדולים) תחנות כוח מנוע דיזל להשיג כוח ספציפי גבוה כי צפיפות האנרגיה של דיזל הנוכחי (45 MJ / ק"ג) הופכת ל- 30 ליטרים כבדים יותר מאשר סוללות ליתיום-יון (0.9J/ עם זאת, יתר על פני שטח, יתר על פני השטח, כמו גם על פני 30 ליטרים קריטי, כמו גם על פני השטח).

מחקרים: ספינות פרנס ופטרול

(המסחרי המעשי בין מהירות עליונה לטווח החשמלי מאויר על ידי נתונים תפעוליים: מעבורת החשמל (FLT:0HurtigrutenFLT:1) (טיפוס אפס-ההההה) מיועדת ל-17 קשרים במסלול 45 דקות, תוך כדי הפעלת סוללה של 4.5 מגה-וואט (Vern) לעומת זאת, ספינת הסיור ההיברידית של 2,2Ocean ניקוי אינטראוקסורה (DFept) משתמשת ב-Fept) ב-Fepterlimate) כ-Feptship) כ- 4.

השפעות על Power Output

פלט חשמל ממערכת הנעה חשמלית הוא פונקציה של דירוג מוטורי, סוללה או יכולת תא דלק, ואלקטרוניקה כוח. בניגוד למנועי תרמי, שיש להם קבוצת כוח שיא צר, מנועים חשמליים יכולים לשמור על כוח כמעט-constant על טווח רחב של מהירות.זה מאפיין שליטה הנעה ומאפשר למניעה להיות מותאם ליעילות ללא תיבת הילוכים משוכללת.

Torque vs Sustained Power

סימן ההיכר של מנועים חשמליים הוא היכולת לספק FLT:0instant torquecioFLT 1 מכל השאר, אשר ישירות הטבות האצה כלי שיט ותמרון במהירות נמוכה.לדוגמה, פאסטר טיפוסי יכול לייצר 100% מדורג מול פיר דקר עד מהירות הבסיס שלו, אך מעבר לכך הוא יורד על פי אזור הכוח הקבוע.

הכח ועוצמה מגבילים

התחזוקה המשמעותית ביותר על פלט חשמל אינה המנוע עצמו אלא מקור האנרגיה.באטים יש צפיפות אנרגיה סופית (kW/kg) כמו גם צפיפות אנרגיה (kWh/kg) עבור דרישה נתונה כוח, הסוללה חייבת להיות בגודל לא רק עבור צפיפות אנרגיה (טווח) אלא גם עבור שואבת כוח מיידי, מקטין את יכולת ההזדקנות, ולהאיץ את מחזור ההזדקנות הגדול עבור 5 ק"מ, בדרך כלל, כלומר, יש צורך של כוח אספקת חשמל קיבולת גבוהה יותר של אנרגיה גבוהה יותר, 000.

מערכות יחסים וכלכלה גבוהה

כדי לנהל רמות כוח גבוהות ללא הפסדים מנוגדים מופרזים, מערכות הנעה חשמליות מודרניות פועלות במתחים גבוהים יותר - בדרך כלל 690 V AC או 1-4 kV DC עבור מערכות ימיות. High-voltage DC (HVDC) ארכיטקטורות חשמל מתקדמות להפחית במשקל כבל ומאפשרות אינטגרציה יעילה של מקורות חשמל מרובים ומטענים. Power אלקטרוניקה, כולל מופנים ל- DC-DC, השיגו יעילות גבוהה יותר מ- 98% מהמערכת יעילה יותר ל-4% יותר מאשר ל-4% מ-4% יותר מאשר ל-4% מצריכת חשמל, לעומת זאת, לעומת זאת, אפילו יותר מאשר כיום, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, באופן יעיל יותר מ-4% מ-4% מ-4% מ-4% ממריצים חשמליים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת

יתרונות ומגבלות בפירוט

מעבר למהירות וכוח, הנעה חשמלית מציעה מגוון רחב של פרוות מבצעיות והסכמה המשפיעים על החלטות צי.

יתרונות סביבתיים ומבצעיים

פליטות מקומיות אפס (NOx, SOx, PM, CO2) במהלך המבצע הוא הנהג החזק ביותר.חשמל מנועים הם גם שקט משמעותי יותר מאשר דיזל - ירידה רעש של 15-25 dB הם נפוצים, תועלת נוחות צוות, חיי ימיים, וגניבה צבאית. Vibration הוא כמעט לחלוטין מסולקת, צמצום עייפות מבנית ומאפשר יותר מטען רגיש (למשל, כלי מחקר, מותרות), בקרת דלק תגובתית (אונדק) היא פחות מנקה.

אתגרים כלכליים ותשתיות

המחסום העיקרי לאימוץ נרחב הוא עלות הון גבוהה.בנק סוללות עבור מעבורת בגודל בינוני יכול לעלות 1–3 מיליון דולר, ואת תשתית כלי השיט (תחנות טעינה, שדרוגים ברשת, מערכות בטיחות בעלות גבוהה) מוסיף עוד עלות. Payback תלוי חיסכון דלק, תמחור פחמן, וגישה סובסידית של טווח נמשך לנתיבים ארוכים יותר: בתנודות סוללות נוכחיות, כל כלי חשמלי עם החלפת סוללות נדירה (F) דורש תוספת משמעותית של קיבולת סוללה (Ricerna) היא עדיין דורשת תוספת של קיבולת סוללה (Ricervedows) היא עדיין גבוהה מאוד.

טכנולוגיות מתפתחות: סוללות מוצקות-מדינה, תאי דלק

סוללות מוצקות-מדינה, אשר מחליפות את אלקטרוליט הנוזלי עם חומר מוצק, מבטיח להכפיל את צפיפות האנרגיה ופעולה בטוחה יותר. חברות כמו טויוטה ו- קוונטין יש יישומים ימיים ממוקדים, אבטיפוס צפויים באמצע 2020, תאי דלק הידרוגן, במיוחד proton Exchange membrane (PEM) סוגים של כלי שיט קטנים וספינות גדולות יותר, אמוניה או memollyolating תאים עם צפיפות גבוהה יותר (Lite) אשר מציעים פליטה גבוהה יותר פחמן (Ldiston) עם סוללות פחמן-Ldisnate) עם מחזור חשמליות גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000 גבוהה יותר, 000.

אפשרויות ל- Electric Propulsion

מסלול ההנעה הימית של חשמל מצביע לעבר עתיד שבו מהירות גבוהה ותפוקה כוח אינם מגבילים עוד גורמים עבור כיתות רבות של כלי שיט.

פתרונות היברידיים

בטווח הקרוב, היברידיות ישלטו. על ידי הצמדת דיזל קטן ויעיל או טורבינות גז עם בנק סוללות מנוע חשמלי, כלי שיט יכולים לפעול במצב אפס-העברה בנמלים ותחומים רגישים תוך שמירה על יכולת מהירה לטווח ארוך. גישה זו מפחיתה את גודל הסוללה ועלות תוך מתן יתרונות תפעוליים רבים כמו FLT:0ABBFLT, ו-FIR2RIRFäil עכשיו יכול להיות מתוכנת רטרו-R.

טרנדים ותעשייתיים

התקני הפחתת גזי החממה הבינלאומיים (IMO) 2050 ותקנות אזוריות (למשל, Fit של האיחוד האירופי ל-55, סטנדרט הדלק הנמוך של קליפורניה) מאיצים את אימוץ גזי החממה ותקנות האזוריות (למשל, אישור אפס פליטות על רבים מהפלורדים שלה, מה שגורם ל-50,000 דולר לסוללות חשמליות נוספות (FLT:0DNVs 1000sFreas) של סוללות של 1 ו-Wfers ל- 15:1 ו-Wfers) ל- 200% עד לשנת 2010 ל-160 דולר).

במקביל, שיפורים בעיצוב מוטורי - כגון superconducting או מנועים בעלי טמפרטורה גבוהה - יכול לדחוף צפיפות כוח מעבר 10 קילוואט / ק"ג, המאפשר ספינות מכולות חשמליות מלא ומפוזרים.בינתיים, ניתוח FLT:0 Marine Insighteurs FLT:1 מציין כי תשתית טעינה החוף בנוי נמלים גדולים ברחבי העולם, עם מחברים סטנדרטיים ורמות כוח להיות הרמוני.

הנעה חשמלית היא כבר בחירה תחרותית עבור מהירות גבוהה ותפוקה כוח במגזרים רבים של כלי שיט, במיוחד כאשר האצה, יעילות ורעש נמוך מוערכים. בעוד סוללות ומגבלות כוח עדיין להגביל כלי חשמל טהורים למהירויות איטיות יותר או טווחים קצרים יותר בהשוואה לדיזל המהירים ביותר, הפער הוא סגירה מהר יותר מאשר רבים צופים מפעילי צי המבקשים להבטיח בעתיד את הנכסים שלהם צריך להעריך אפשרויות חשמליות היברידיות היום, ההכרה כי הטכנולוגיה אינה רק פשרה סביבתית של מחר, אלא מאפשרת ביצועים אמיתיים עבור תעשיית הים.