התעשייה הימית עומדת על צומת דרכים.במשך יותר ממאה שנים, מנועי דיזל ימיים היו סוסי העבודה הבלתי מעורערים של המשלוח הגלובלי, כוח כל דבר מאוניות מסיביות ועד לפריחות החוף.עם זאת, תקנות סביבתיות גוברות, מחירי הדלק תנודתיים, ודחף גלובלי לדה-קרביזציה מניע שינוי עמוק.

הצורך בחדשנות במנועי הנחתים

מנועי דיזל ימיים מסורתיים, בעוד אמין ורב עוצמה, מייצרים גזי חממה משמעותיים (CO2, NOx, SOx) וחומר חלקיקים.הארגון הימי הבינלאומי (IMO) מעריך כי משלוח חשבונות עבור כמעט 3% מפליטת הפחמן הדו-חמצני העולמית - דמות שעלולה לעלות אם לא נבדקה.ב-2023, IMO אימצה מטרות הפחתה של מערכת החממה המתוקנת, במטרה להפחתת פליטות של אפס עד שנת 2050 ו-40% במדדי החממה (כלומר, כמו אלה, כמו תקנות מסחר נקיות אזוריות) לרמה אזורית דלק אוויריות אזורית דלק אוויריות (מנקה) של 2023).

עלויות הדלק תנודתיות עוד יותר מרחיבות את החדשנות.מחירי דיזל עברו באופן דרמטי בשנים האחרונות, וההקדמה של דלק דל-סולפור ו-LNG הוסיפה מורכבות.מערכות היברידיות וחשמליות מאפשרות לכלים לייעל את השימוש באנרגיה: הפעלת כוח סוללה באזורים רגישים, באמצעות גנרטורים לעומסי שיא, ואפילו שחזור אנרגיה באמצעות גינון מחדש.

מערכות ההנעה של חיל הנחתים

מערכות היברידיות משלבות מנוע דיזל קונבנציונלי (או גנט) עם מנוע חשמלי ובנק סוללות.הם אינם עיצוב יחיד אלא ספקטרום של תצורה, כל אחד מתאים לסוגים שונים של כלי שיט ופרופילים תפעוליים.

סדרת Hybrid Configuration

בסדרה היברידית, מנוע דיזל מניע גנרטור כי או חיוב סוללות או אספקה כוח ישירות מנוע חשמלי כי הופך את המדחף.מנוע דיזל הוא מתמוסס מן פיר המדחף, המאפשר לו לרוץ ב RPM היעיל ביותר שלה ללא קשר למהירות כלי שיט.תצורה זו אידיאלי עבור כלי שיט עם עומסים משתנים, כגון טוג או כלי תמיכה offshore. זה גם מאפשר אפס פליטה מלאה על פני מרחק קצר כאשר הסוללה הוא מואשם מספיק.

המונחים: Hybrid Configuration

בהיברידית במקביל, מנוע דיזל ומנוע חשמלי יכולים גם להניע את המדחף בצורה מכנית, לעתים קרובות באמצעות תיבת הילוכים או מצמד.זה מאפשר כלי שיט להשתמש דיזל בלבד, חשמל בלבד, או בשילוב כוח לפי הצורך.מערכות במקביל הן פשוטות יותר וקומפקטיות יותר מאשר מערכות, מה שהופך אותם לבחירה פופולרית עבור רטרוfitting כלי שיט קיימים. פרנס וספינות עבודה לעתים קרובות לאמץ מקבילות כדי להפחית את צריכת הדלק במהלך מהירויות נמוכות או גישות נמל.

היתרונות של מערכות היברידיות

ההנעה ההיברידית מציעה יתרונות למדידה.חיסכון בדלק של 10-30% הם נפוצים, במיוחד בכלי עם דפוסי עומס מחזוריים (למשל, צמיגים, צפרדעים, דשנים) פליטות של NOx, SOx, ו-Particulate החומר יורד באופן יחסי. Noise ו-Raintinttus מופחתים באופן משמעותי, אשר מסייע נוחות צוות וחיות ימיות.

אתגרים של מערכות היברידיות

מערכות היברידיות מורכבות יותר מאשר קונבנציונאליות, הדורשות ניהול חשמל מתקדם ותוכנות בקרה.העלות העליונה גבוהה יותר - בדרך כלל 20-40% יותר מאשר התקנת דיזל בלבד - למרות שחיסכון במחזור החיים לעתים קרובות להצדיק את ההשקעה.השפל של הסוללה, ניהול תרמי, ואת הצורך בטעינה בצד החוף (אם תיקון סוללות הוא הרצוי באמצעות כוח רשת) הם אתגרים נוספים שיש לטפל בהם.

מערכות הנעה חשמלית

כלי חשמל מלאים מבטלים את מנוע דיזל לחלוטין, להסתמך על סוללות או תאי דלק עבור חשמל, בעוד היום מוגבל מסלולים קצרים יותר עקב צפיפות אנרגיה סוללה, הנעה חשמלית צובר מתחים במספר פלחות.

אוניות סוללות

(החלים החשמליים) הם סיפור ההצלחה הנראה לעין ביותר:0 (Ampereph:1), מעבורת רכב המופעלת בנורבגיה מאז 2015, משתמשת בחבילה גדולה של סוללות ליתיום-יון ויכולה לשאת 120 מכוניות ו- 360 נוסעים ברחבי 6 ק"מ fjord, זה גם מבטל 1 מיליון ליטרים של דיזל בשנה.

תאי דלק

תאי דלק הידרוגן הם טכנולוגיה חשמלית משלימה.הם מייצרים חשמל ממימן וחמצן, פולטים רק תאי דלק מים פנויים.דלק מציעים סוללות גבוהות יותר מאשר סוללות ויכולים לתמוך במסעות ארוכים יותר.מספר כלי רכב נמצאים בפעולה, כולל ה-FLT:0Energy ObserverFLT:1 ו-FLT:2HydraphirFLT:3 - דלק-דלק שפותח על ידי תאים חשמליים ו-i) דחוסים (מתקני דלק)

תשתיות

כלי שיט חשמליים חייבים להיות גישה לטעינה אמינה, גבוהה של החוף.זה מפותח בנמלים ברחבי העולם - מנורווגיה לסין ועד ארה"ב סטנדרטיזציה של מחברים ורמות כוח (כגון מערכת טעינה מגהוואט MCS) הוא קריטי עבור interoperability. Ports חייב להשקיע בשדרוגים רשת, מערכות אחסון סוללות, ואולי גם דור מתחדשים מקומי כדי להבטיח כי החשמל משמש באמת ירוק.

אימוץ נהיגה טכנולוגית

הביצועים והיעילות של מערכות היברידיות וחשמליות משתפרים במהירות, הודות לחידושים במספר תחומים מרכזיים.

סוללת כימיה

סוללות ליתיום-יון שולטות ביישומים ימיים, אך כימאים חדשים מתעוררים (FLT:0Lithium Iron pus פוספט (LFP)IRFLT:1), אך סוללות חדשות מציעות יציבות תרמית גבוהה וחיי מחזור ארוכים בעלות נמוכה יותר מאשר ניקל-מניגן-קובלט (NMC) כימאיים ספציפיים לניהול לויד (FLT:2Solid-statealalalal EnergyFLT 3), עדיין ב-A, עדיין ב-A-CRE, ב-C, ב-CERIQEROLEROLERCEROLERCEROLEROLERCERCERCEROLEROLEROLEROLERIBOLEROLEROLEROLEROLEROLERIBERE) ו-CEROLERCERCERCEROLERIBOLERO, ב-CEROERO, ב-CObalt) ו-CERO, כמו גם כן, ב-CEROLERCERCERCERCERCERCERCERCERCERCERCER

מערכות ניהול חשמל

תוכנה מתקדמת לניהול אנרגיה מייעלת את הקצאת הכוח בין גנרטורים דיזל, סוללות, מנועים חשמליים בזמן אמת.מערכות מודרניות משתמשות באלגוריתמים חיזויים המבוססים על נתוני נתיב GPS, תחזיות מזג אוויר, ופרופילים היסטוריים למזער צריכת דלק ושפל סוללות.

משקל אור

(הפחתת משקל כלי שיט היא קריטית להנעה חשמלית, שכן אוניות כבדות יותר זקוקות לאנרגיה סוללה.חומרי Composite, ⁇ אלומיניום וציוני פלדה מתקדמים משמשים בבנייה של hull ובני-על.

יישומים נוכחיים על פני סוגי Vessel

פריסות וספינות נוסעים

(הפריים) הם פירות ההולכים מטה לחשמל, מסלולים קבועים עם תכופים המאפשרים טעינה קבועה.הצי של E-ferry בנורווגיה בלבד כולל עשרות כלי שיט, עם מסלולים בדנמרק, שוודיה, פינלנד וקנדה לאחר מכן, ה-FLT:0AlandiaFLT:1 ferries inפינלנד להשתמש במערכת היברידית-חשמלית, אשר חותך פליטות פחמן 2 עד 90% לעומת תחבורה עירונית כגון:2 מטוסי FLT2 מושבים.

סירות עבודה וספינות עבודה

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תמיכה ב-Vssels

כלי אספקת Offshore (OSVs) המשרתים שמן ושקיות גז לעתים קרובות לפעול תחת מיקום דינמי (DP), הדורשים מספר רב של דחף פועל בו זמנית.מערכות היברידיות מאפשרות ל-OSVs להשתמש בסוללה במהלך DP, צמצום צריכת הדלק עד 30% חברות כמו FLT:0Eidesvik OffshoreFLT:1 יש בהצלחה כלי שיט מרתיע עם סוללות, וחדשים כוללים יותר ויותר יכולת היברידית.

ספינות קרגו

עבור ספינות מטען גדולות באוקיינוס, חשמל מלא נשאר הזדמנות רחוקה בשל משקל סוללה ותשתית טעינה.עם זאת, מערכות היברידיות מוצגות כדי להפחית את פליטות הנמל ולשפר את היעילות.FLT:0Maersk'sFLT:1 ( 1:1) ספינות מיכל חדש ממול-enol-enable כולל סוללות שיא כישר ונמל תמרון.

אתגרים לאימוץ נרחב

למרות התקדמות מהירה, יש להתגבר על כמה מחסומים לפני ההנעה ההיברידית והחשמלית הופכת לנורמה.

עלויות עלויות עלויות

עלות ההון של סוללות, מנועים חשמליים ואלקטרוניקה כוח עדיין גבוהה.עבור מעבורת טיפוסית, מערכת הסוללה לבדה יכולה לקחת בחשבון 30-50% מסך העלות ההנעה הכוללת.בעוד שעלויות בעלות הכוללות חיסכון בדלק ותחזוקה) הן נוחות מעל 10 שנים מחזורי חיים, בעלי ספינות רבים ומפעילים חסרים את ההון להשקיע ללא סובסידיות או חוזים ארוכי טווח.

תשתיות

טעינה של Shore דורשת השקעה משמעותית ברשתות חשמל של נמל.הטעינה גבוהה (רמת מאגוואט) עבור כלי שיט גדולים עדיין לא נפוץ. רשויות הנמל חייבות לשתף פעולה עם שירותים וספקי טכנולוגיה כדי להתקין תחנות טעינה.התת תשתיות הבונקרים של מימן אפילו פחות מפותחות.

יציבות סוללה ובטיחות

סביבות הנחתים הן קשות: מלח, לחות, הלם, רטט וטמפרטורות קיצוניות.מערכות סוללות חייבות להיות מחוספסות וכוללות ניהול תרמי מתקדם למניעת חימום יתר על המידה.בטיחות אש היא דאגה גדולה - שריפות ליתיום-יון קשה לכבות ולשחרר גזים רעילים.

סליחות ומחלקה הזדרז

חברות סיווג הן פיתוח כללים עבור מערכות היברידיות וחשמליות, אבל המסגרת הרגולטורית עדיין בפלורקס. דגל מדינות עשויים להיות דרישות שונות, ואת הממשק בין תקנות IMO, בקרת מדינת הנמל, והחוקים המקומיים יכולים ליצור מורכבות.

תחזית העתיד

התעשייה הימית נעה באופן מכריע לקראת הנעה נקייה יותר.מערכות היברידיות וחשמליות אינן חלום רחוק – הן המציאות כיום במגזרים רבים.העשור הבא יראה התרחבות מהירה של טכנולוגיות אלה.

נהגי מילואים

המטרה של IMO של פליטות אפס נטו עד שנת 2050 תדרוש שילוב של דלקים חלופיים (למשל, מלנוול, אמוניה, מימן) וחשמל.עבור משלוח קצר-ים, פתרונות חשמליים היברידיים צפויים לשלוט.עבור עמוק-ים, תאי דלק ומערכות היברידיות עם דלקים ירוקים הם ככל הנראה ההשקעה.

ההיברידיות של גדול יותר

אוניות המכילות, נושאות גדולות, ומכלכלים מתחילים לאמץ תצורה היברידית – בדרך כלל באמצעות סוללות לשיחות נמל, גילוח שיא וגיבוי חירום.FLT:0Woliä'sFLT:1 מערכת היברידית עבור מטוס בגודל 180,000 DWT (FLT:2seeדוגמהFLT 3: 3) מראה כי ספינות גדולות יכולות להפיק תועלת מסוללות כמו להגדיל את הסוללות, כמו להגדיל את עלויות הסוללה.

סינרגיות אוטונומיות וחשמליות

כמה כלי רכב אוטונומיים, כמו FLT:0[i] ריג'לנדראטוארטר (Birkelandph) 1:1, הם חשמליים על ידי עיצוב.שילוב של אפס פליטות ופעולה לא מאוישת יכול לחולל מהפכה בלוגיה קצרה של הים, במיוחד עבור תחבורה גדולה. ferries חשמליים אוטונומיים כבר מוקרן, כגון FLT:2FalcoFLT 3 בפינלנד.

השקעות וחדשנות פילין

(ב) יצרניות מנוע ימיות (FLT:0) ,1001 ,5 ,Wärtsilä, Wärtsilä, pLT:2ABBIRFLT 3, FLT:4Rolls-Royce (mtu) ,Wärtsilä; 5, ו-FLT:6 CApillarlarFLT 7 - כולם משקיעים בכבדות ו-HNL-FNERNERNERNERL.

מסקנה

מערכות ההנעה הימית ההיברידיות והחשמליות אינן ניסיוניות עוד – הן מוכחות, פתרונות בעלי יכולת מסחרית, שכבר מקטינים את פליטות ועלויות התפעוליות בטווח של סוגי כלי שיט, בעוד אתגרים כגון עלות, תשתיות ובטיחות סוללות נותרו, המסלול ברור.התעשייה הימית חווה את השינוי הטכנולוגי המשמעותי ביותר שלה מאז המעבר ממלחים ועד לבעלי אוניות קיטור, מפעיליות, ומשקיעה כיום במערכות היברידיות וחשמליות, יהיה משגשג היטב, אך לא פחות ממזג אווירי אווירי אווירי אווירי, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא משגשג יותר, אלא גם עם מנועים, למעט יותר, החל משגשג יותר, ממנועי דיזל ימיים, אך לא ישגשגים, ולא ישגשגים, אלא גם כן, החל ממנועי חילוף אוויריים, החל ממנועי חילוף אוויריים, אלא ממין אוויריים, יותר, עם מנועי חילוף אוויריים, יותר, החל ממין, החל ממין, יותר, החל ממנועי מים נקיים יותר, אך לא ישגשגים, יותר, יותר, יותר, החל ממין, החל ממנועי חילוף אוויריים, החל ממין אוויריורי חשמל, ולא ישגשגים, החל ממין, החל ממנועי אוויריים, החל מ