כיצד תעשיית הים עוברת למערכות דחף חשמליות והייברידיות לחלוטין

הדרך לכיוון נזילות ימיות

התעשייה הימית העולמית עומדת על צו ייצור מרכזי של יותר ממאה שנים, כלי שיט זורמים באוקיינוס וכלי שיט במים היבשה תלויים כמעט אך ורק בנפט כבד, דיזל ימי, ודלקים מאובן אחרים.הפרדיגמה עכשיו משתנה עם דחיפות מוחשית. תקנות Stricter של הארגון הימי הבינלאומי, לחץ גובר משכרים וצרכנים עבור רשתות אספקה ירוקות יותר, והתקדמות mesurable בתחום חשמלי רק כדי להפוך סוגים רחבים יותר ויותר.

בניגוד למגזר הרכב, שבו מכוניות נוסעים חשמליות סוללות הפכו מוכרות, הסביבה הימית מציגה אתגרים ייחודיים: דרישות כוח גבוהות בהרבה, מחזורים תפעוליים ארוכים יותר, תנאי מלח קשים, וההכרח המוחלט לאמינות בים.עם זאת אותם נהגים ומולידש; הפחתה של פחמן דו חמצני, תחמוצת חנקן, תחמוצת חמצני, חומר חלקיקים, וחלקיים; הם מעצבים מחדש את ההתפתחות הימית שלה, ותוצאה היברידית, המופעלת, המופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, ומופעלת, היא מהפכה חשמלית, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מכנית, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מכנית, מכניקה, מופעלת, מופעלת, מערכת אלקטרו-אווירה, מכנית, מכנית, מופעלת, עם הנדסת חשמל, ואווירה, ואווירה, ואווירה, מופעלת, מופעלת, עם הנדסת חשמלנית, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, מופעלת, חמצני, הנדסת חשמל, הנדסת חשמל, ואווירה, מופעלת, הנדסת חשמלנית, ואווירה

מאמר זה בוחן את הטכנולוגיות, היישומים, היתרונות והמכשולים המגדירים את המעבר למניעה ימית מחשמלת.זה מספק סקירה סמכותית עבור מפעילי צי, מפתחי אוניות, מהנדסים ימיים ואנשי מקצוע קיימות המבקשים להבין היכן התעשייה עומדת היום והיכן היא פונה.

השוואת אדריכלות מסורתית, חשמלית ו-Hyreation Thruster Architectures

כדי להעריך את הטרנספורמציה, זה שימושי להבין את ארכיטקטורות ההנעה המתחרות כעת על אימוץ.כל אחד מציע איזון שונה של מורכבות, עלות, פליטות וגמישות תפעולית.

מערכות דיזל-מכניות

הנעה ימית אמנה מסתמכת על מנוע דיזל בשילוב מכני אל פיר מדחף, לעתים קרובות עם תיבת הילוכים כדי לייעל את rpm.אדריכלות זו בוגרת, מובן היטב על ידי צוותי ומחסני תחזוקה, וזול יחסית להתקין.עם זאת, היא פועלת ביעילות רק בתוך להקה צרה של מהירויות מנוע, כלומר בעומס נמוך ועומסים נמוכים;com במהלך תמרון, פעילות הנמל, או איטי אדפטיים ואפקטים של אספקת דלק; יש להגדיל את יעילות חשמלית.

מערכות ההרחבה Fully Electric Thruster Systems

כל ההנעה החשמלית מסירת מנוע ההבעירה הפנימי לחלוטין.אנרגיה מאוחסנים בבנקים גדולים של סוללות ונשלחת למכוניות חשמליות שמניעות את הדחף והמשט; באופן זמני דחף זמני או מניעים קבועים של פצ'יץ'.אין קשר מכני ישיר בין מעבורת דלק ראשונית לבין המדחף הראשי מספק מיידית למקרר, בקרה מהירה ומבצע שקט גם מבטל את הדחיסות של מים קצרים, כמו אפס כבישים מהירים, כמו למשל, כלומר, שימוש באזורי פליטות מים בטווח המים המהירים של אפסיביים, כמו למשל, בטווח המים המהירים, כמו למשל, כלומר, בטווח הארוך, כלומר, כלומר, בטווח הארוך ביותר, בטווח הארוך, תוך שימוש במחסנים של אפסיטיסות מים מוגנים, כמו למשל, בטווח הארוך, במחסניות מים מוגנים, במחסנים של אפסיטיסה, כמו למשל, בטווח המים המהיר, כמו אזורי פליטות מים בטווח המים המהיר, כמו למשל, בטווח הארוך, כמו למשל, בטווח המים המהיר, בטווח המים המהיר, כמו למשל, בטווח הארוך ביותר, הפחתת פליטות אווירי מים נקיים, כמו למשל, ה-יבשה, כמו למשל, ה-קרקע של אפסיטיסות מים קצרים, ה-יבשות מים נקיים יותר, ה-קרקע.

המונחים: Thruster Configurations

מערכות היברידיות משלבות מנוע גירוד פנימי קונבנציונלי (בדרך כלל דיזל) עם מנוע חשמלי ובנק סוללות.שני מקורות כוח יכול לעבוד במקביל, או כלי שיט יכול לפעול במצב חשמלי בלבד עבור שלבים מסוימים של מסע & mdash; לדוגמה, כניסה ויציאה של נמל. מנוע דיזל יכול להיות בגודל של יעילות אופטימלית במהירות קירור, בעוד מנוע חשמלי מטפל בתנאים נמוכים זה.

Plug-in Hybrid and Shore Powerאינטגרציה

תצורה היברידית Plug-in מרחיבה את הרעיון על ידי מתן סוללות להיות rechargeed ישירות מן תשתית חשמלית בצד החוף. Vessels יכול להגיע לנמל עם סוללות מרוקן וטעינה לילה באמצעות חשמל רשת, מקור אידיאלי מ מתחדשים.עבור ferries וקווי קצר-ים עם לוחות זמנים צפויים, גישה זו מפחיתה באופן דרמטי את הזמן מנוע דיזל חייב גם אינטגרציה כוח שור תומך קר ברזל: יכולת כבויה על ידי קירור, כמו גם על ידי הפעלת כלי שיט, והפעלה אוויר, תוך כדי הפעלת כלי שיט חדש, תוך כדי הפעלת חשמל, והפעלה, והפעלה אוויר, תוך כדי הפעלת כלי רכב מקומי יותר ויותר, והפעלה, תוך כדי הפעלת כלי שיט מופעלת, 000, לחץ אוויר, לחץ אוויר, לחץ אוויר, 000, 000, לחץ אוויר, 000, 000, לחץ אוויר, 000.

נהגים טכנולוגיים מרכזיים מחזקים את המעבר

הכדאיות של הדחפורים החשמליים והיברידיים נשענת על כמה טכנולוגיות תלותיות שהאצו מאוד בעשור האחרון.

נטיעת אנרגיה וכימיה של סוללות

סוללות ליתיום-יון הפכו לסטנדרט עבור יישומים ימיים, מסלקות מוקדם יותר כימאים מובילים ניקל-קרדיום ניקל-קרדיום.אנרגיה שיניים עכשיו עולה על 160 שעות וואט-שעה לליטרגרם ברמת החבילה, עם כמה תאים הדור הבא המתקרבים 200h / ק"ג. Lithium Iron phos (LFP) הוא לטובת יציבות תרמי, מחזור חיים ארוך, פרופיל ובטיחות גבוהה יותר, בעוד שעדיין גבוהה יותר, זמן, זמן, צמיחה מהירה יותר, זמן, זמן, זמן, צמיחה אנרגיה, זמן, זמן, צמיחה גבוהה יותר, זמן, זמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה חיתוך אנרגיה, 000 אנרגיה חיתוך אנרגיה גבוהה יותר, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה חיתוך אנרגיה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 אנרגיה חיתוך אנרגיה חיתוך אנרגיה חיתוך אנרגיה

מערכות ניהול סוללות התבגרו במקביל, מתן ניטור המדינה המדויק של המטען, איזון תאים ושליטה תרמית.מערכות אלה לתקשר עם כלי הרכב ’ מערכת ניהול כוח כדי להבטיח סוללות לא נטענים יתר ולא מופרעת יתר, להאריך את חיי השירות ולשמור על בטיחות. חברות סיווג כגון DNV, לויד ’ רישום, ו Bureauitas לא פורסמו כללים מקיף עבור מתקנים ימיים, נותן אישורים.

חשמלאי חשמל ונהגים

מנועים סינכרוניים רגילים הפכו לבחירה הדומיננטית של צריפים חשמליים ימיים.הם משיגים יעילות מעל 96 אחוזים בטווח תפעול רחב, בהשוואה ל- 90 עד 93 אחוזים עבור מנועים ניכוי של כוח שווה ערך. גורם הצורה הקומפקטי שלהם מאפשר התקנת בתוך נזימוטינג או ישירות על פירים דחף חשמלי, צמצום הפסדי מכני ושחרור חלל בחדר המנוע.

מערכות ניהול אנרגיה וחיסכון באנרגיה

מערכות ניהול חשמל מודרניות משלבות דור, אחסון וצריכה לתוך ארכיטקטורה רשת מאוחדת של DC. רשת DC מבטלת את הצורך סינכרוניזציה בין גנרטורים ומאפשרות מקורות כוח מרובים ו-mdash; לעתים רחוקות gensets, סוללות, תאי דלק, ו- Shore Power &md; כדי להאכיל את מערכת אחסון אנרגיה משותפת לפעול כמו buffer, סופג עומסים ולהפחית את מספר מנועי זמן קצר, אשר מאפשר טיפול יעיל כמו מיקום דיזל.

DC Grid ו- Digital Control Architectures

המעבר מ- AC ל- DC הפצה על ספינות מפשטות עיצוב חשמלי ומשפר את היעילות.רשתות DC מבטלות את הצורך בטרנספורמציות כבדות ומאפשרות חיבור ישיר של בנקים סוללות וכוננים משתנים ללא המרה בתדר.בקרים דיגיטליים מתקדמים מתזמרים על פני הספינה, יעילות, כוונון, פליטות אדומות ופליטות בזמן אמת.מערכות אלה הן ניתנות לתוכנה ויכולות להתאים לפרופילים תפעוליים שונים, מה שמאפשר לכוונון לקצב חשמלי פוטנציאלי לחיסכון מקסימלי, או לחיסכון מקסימלי; או לחיסכון באנרגיה;

יישומים אמיתיים ופרופילים תפעוליים

דחף חשמלי היברידי הם לא מושגים תיאורטיים.הם פועלים כיום על פני מגוון רחב של סוגי כלי שיט, כל אחד עם דרישות ספציפיות שמתאימות למניעה חשמלית.

פריסה ומשלוח קצר-ספא

פרנס מייצג את היישום המוצלח ביותר של הנעה חשמלית היברידית היברידית והיברידית.כבישים קבועים וקצרים, בדרך כלל 30 דקות עד שעתיים בין נמלים, מה שהופך מגבלות טווח לניהול. Vessels יכול לטעון כל דוכן באמצעות חיבורים אוטומטיים לחוף, בדרך כלל מעבורת חשמלית:0 (0) מאשר דיזל FLT:1, פועל בנורווגיה מאז 2015, הוכיחו את הטכנולוגיה &quo; יכולת הפחתת צריכת דלק דומה, לעומת 80% של צריכת דלקות, לעומת 80% של קפריסין המופעלת עם צריכת דלקות, לעומת 80% של ארה"בקנדה, לעומת 80%, לעומת 80%, לעומת 80%, לעומת 80% של דיזל, לעומת 80%, לעומת 80% של דיזל פרפטיחות כמו אלה, לעומת 80% של דיזל, לעומת 80% של צריכת דיזל פרזדורות דיזל, לעומת 80%, לעומת 80% של צריכת דיזל פרנואידים, לעומת 80% של צריכת דלק סדירה, 000, 000, 000.

סירות וספינות הרים

(הספינות פועלות במחזורים של ביקוש אינטנסיבי של כוח ואחריו תקופות המתנה idle; דפוס אידיאלי עבור הנעה היברידית. במהלך עמידה, סוללות ניתן לטעון מהחוף או מקטן קטן דיזל, כאשר עבודה טוו דורש דחף מלא, חבילת סוללות לספק תוספי מנוע דיזל, המאפשר מנוע הראשי קטן יותר להיות מוגדר.

תמיכה Offshore וחוות הרוח

כלי תמיכה Offshore פועלים במצב מיקום דינמי לתקופות מורחבות, שמירה על התחנה נגד הרוח וההווה. זה דורש התאמות דחף תכופים, אשר תחת מערכות קונבנציונליות פירושה מנועים פועל בעומסים נמוכים, לא יעילים. אדריכלות היברידית וחשמלית מאפשרות סוללות להתמודד עם תנודות הכוח המהיר בעוד המנועים לרוץ ביעילות אופטימלית של צוות העברת כלי שיט ב בחוות רוח offshore להשתמש יותר ויותר במערכות היברידיות כדי לגשת לקרנות חשמליות, מצמצם את החיים ולהפחית את צריכת דלק ימי.

יאכטות יוקרה וספינות שייט

שוק היוקרה הוא מאיץ מוקדם של הנעה היברידית, מונע על ידי הביקוש של בעלים לפעולה שקטה, ללא רטט ויכולת להיכנס לעגן רגיש לסביבה ללא פליטות. Azimuthing pod דחף עם מנועים מגנטיים קבועים מוגדרים באופן נרחב עבור superyachts, מתן דחף והדרכה ביחידות גדולות יותר של סוללות Cen עדיין תלויות ביחידות יחיד. Cruise כגון Hurtigten, Ponant, Vikings הציגה או באופן מלא, משימות חשמליות, בעוד שעדיין תלויות, תוך כדי הפעלת סוללות גדולות יותר, או סוללות אוויריות אוויריות, בעיקר על פני שטח חיות בר.

יתרונות ברורים: הרשאות, עלויות וביצועים

המקרה העסקי עבור צריפים חשמליים היברידיים נח על שיפורים הניתנים למדידה על פני כמה ממדים.

השלכות והשפעה סביבתית

כלי חשמל מלאים מייצרים אפס פליטות ממצה בשלב השימוש.כלי היברידיים להפחית את פליטות CO2 עד 30 אחוזים בהשוואה למערכות דיזל-מכניות קונבנציונליות, עם אפילו הפחתה גדולה יותר של NOx, SOx, חומר חלקיקים.הנתון המדויק תלוי בפרופיל התפעולי, גודל הסוללה, ואת פליטות החשמל המשמשות לטעינה.

עלויות בעלות וחיסכון בדלק

למרות ההוצאה הראשונית הגבוהה ביותר של הון, מערכות חשמל היברידיות לעתים קרובות לספק עלות נמוכה יותר של בעלות על כלי שיט ’ חיי החיים של חיסכון בדלק הם הנהג העיקרי: כוונון היברידי הפועל במשך 20 שנים יכול לחסוך מיליוני דולרים בעלויות דיזל. מנועים חשמליים יש פחות חלקים נעים מאשר מנועי דיזל, צמצום מרווחי תחזוקה ועלויות עבודה.

רעש ופיתוי

מנועים חשמליים מייצרים פחות רעש וטטראט מאשר מנועי הבעירה פנימית.עבור נוחות צוות, עייפות מופחתת וסיכון נזק שמיעה נמוך יותר, הנעה חשמלית היא מעולה.עבור כלי צבא ומחקר, חתימה אקוסטית נמוכה היא יתרון אסטרטגי. עבור השייט והמעבורה, שביעות רצון נוסעים משתפרת עם פעולה שקטה יותר.ההפחתה ברעש תת-ימי גם כן יתרונות ימיים, גורם מוכר יותר ויותר על ידי הרגולטורים הסביבתיים ורשויות הנמל.

תגמול וקידום עתידי

הנוף הרגולטורי נע באופן מכריע לטובת החשמל.ה-IMO ’ אסטרטגיית גז החממה המתוקנת מכוונת פליטות אפסיות נטו עד סביב 2050, עם מחסומים ביניים עבור 2030 ו -2040.תקנות אזוריות, כגון האיחוד האירופי ’ יוזמה ימית דלק האיחוד האירופי ומועצת משאבי האוויר של קליפורניה ’ כללים עבור נמל, לכפות מגבלות מחמירות יותר של השקעות חשמליות או מגבלות של פחמן ומגבלות על פני מחויבויות אוטומטיות של סיכון היום.

להתגבר על אתגרים

שום מעבר טכנולוגי לא מתקדם ללא מכשולים, התעשייה הימית ’ המעבר לדחפורים חשמליים היברידיים ניצב בפני כמה אתגרים אמיתיים כי מפעילי צריך לנווט.

הון סיכון והשקעות היפוצים

ערכות סוללות, חשמל אלקטרוניקה, ודחפורים חשמליים לשאת פרמיה גבוהה בהשוואה להובלת דיזל קונבנציונלי.עבור טוס, פרמיה העלות עשוי להיות 30 עד 50 אחוזים; עבור מעבורת קצר הים, הפרמיה יכולה להיות גבוהה יותר עדיין. Financing מערכות אלה דורש ביטחון בחיסכון דלק ארוך טווח ונהגים רגולטוריים.

טווח סוללות ושריפת צ'ינג

הטכנולוגיה הנוכחית של סוללות מגבילה את טווח כלי חשמל מלאים ל-50 עד 100 מיילים ימיים על מטען יחיד, בהתאם לגודל כלי שיט, מהירות ותנאי ים.טווח הניתוק לקיבולת חוצה האוקיינוס אינו אפשרי עם Today ’ שיניים אנרגיה של צינורות. עבור כלי שיט היברידיים, תשתיות טעינה בנמלים היא בלתי עקבית.

בטיחות ותקנות

סוללות הנחתים חייבות לעמוד בסטנדרטים של בטיחות קפדניים כדי להפחית את הסיכון של מפלט תרמי, אש, וזעזוע חשמלי.חברות סיווג פיתחו כללים המכסים את התקנת סוללות, אוורור, דיכוי אש, וניתוק חירום. Vessels הפועלים בסביבה מסוכנת, כגון שמן ותמיכה בגז, דורשים מחסנים עמידים עמידים מפני התפוצצות ועיצובים חשמליים מאובטחים באופן לא ראשוני.

אימון צוות והתאמה תפעולית

הנעה חשמלית והיברידית משנה כיצד צוותים פועלים כלי שיט.מהנדסים חייבים להבין ניהול סוללות, חשמל אלקטרוניקה, וחדשנית מתפתלת & mdash; ידע כי אינו חלק מתכניות הלימודים להנדסה ימית מסורתיות. קציני הסיפון חייבים להתאים את המסע לתכנון עבור מצב סוללה של טעינה וחיוב תוכניות הכשרה. - סימולטורים, סימולטורים, ויצרן תמיכה עוזר לגשר על פער זה, אבל התעשייה מתמודדת עם מחסור של אנשי צוות מוסמך כדי לשמור על מערכות מתקדמות לפיתוח אוויר.

תחזית מזג האוויר העתיד של Electric and Hybrid Marine Thrusters

המומנטום מאחורי הנעה ימית חשמלית היברידית הוא חזק והגנתי.ככל שיותר כלי שיט נכנסים לשירות, ניסיון תפעולי מצטבר, עלויות נופלות, ואמון גדל.

צפיפות האנרגיה של סוללה תמשיך לשפר, להרחיב את הטווח המעשי של כלי חשמל מעבר למגבלת 100-nautical-mile. Solid-state סוללות, אם הם משיגים יכולת מסחר, יכול להכפיל צפיפות אנרגיה תוך שיפור הבטיחות.תאים דלק הידרוגן, בשילוב עם אחסון סוללות, עשוי לספק טווח אפס-העברה עבור כלי שיט גדולים יותר ודרכים ארוכות יותר, עם כמה פרויקטים כבר בנורווגיה, יפן, גרמניה.

תשתיות טעינה שור מתרחבות במהירות, מונעות על ידי תוכניות הסמכת נמל באירופה, צפון אמריקה ואסיה. . Standardization יוזמות, כגון ISO / IEC 80005 עבור חיבור החוף גבוה, יבטיחו בין-אופרציה ובטיחות.אוטומטי מערכות טעינה המקשרות כאשר כלי שיט מעוגן וניתוק באופן אוטומטי לפני היציאה יפחית עומס העבודה וזמני הסבב.

(דיגיטליזציה ופעולות אוטונומיות מתאחדות עם חשמלריזציה.חשמליים מגיבים מהר יותר מאשר מערכות מכניות וניתן לשלוט בהן דיוק דיגיטלי, מה שהופך אותם לתאים טבעיים לכלים המופעלים מרחוק ואוטונומיים.פרויקטים אחדים כבר בודקים גידולים חשמליים בלתי מאוישים ומעבורותקים, עם פוטנציאל להפחית את עלויות התפעול עוד יותר ולטפל במחסורי צוותים.

החשמל של הדחפורים הימיים אינו אפשרות רחוקה; זוהי מציאות נוכחית המתרחבת במהירות על פני סוגי כלי שיט וגיאוגרפיות.עבור מפעילי צי ואדריכלים ימיים, השאלה היא כבר לא האם לאמץ הנעה חשמלית או היברידית, אלא מתי ואיך לשלב אותה לתוך הצי שלהם באופן שממקסם את ההחזרים התפעוליים והכספיים.