Giriş: Suda Enerji

Rejeneratif frenleme, elektriksel araçların arazi üzerindeki verimliliğini değiştirdi ve şimdi bu teknoloji deniz endüstrisinde dalgalar yaratıyor. Temel ilke - aksi takdirde su akışı sırasında ısıyı kaybolacak şekilde kaybolacak olan kinetik enerji - sadece genel enerji verimliliği artırmak değil, aynı zamanda elektrik deniz emisyonlarını azaltmak, aynı zamanda maliyetleri azaltmak ve daha düşük maliyetli hale getirmek için yakıt tasarrufu sağlar.

Deniz Araçlarında Rejeneratif Braking Nasıl Çalışır

Denizde Rejenerasyon Fiziği

Elektrikli bir deniz gemisinde rejeneratif frenleme, normal ileri propulsion sırasında, motor, pervaneyi geri döndürecek bir toparlama işlemine karşı, erkanı veya elektriksel su akışının daha hızlı dönmesine neden olduğu zaman, o zaman elektrikli elektrik akımının ısıtılması veya sürüklenme işlemine karşı hareket eder.

Anahtarlı Anahtarlar

  • [FONT:0]Permanent Magnet senkronizasyonlu motor (PMSM): [DDDK 1: 1) Yüksek tork yoğunluğu nedeniyle yenileme ve minimum kayıplarla jeneratör olarak çalışabilme yeteneğinin çoğu verimlidir.
  • [FONT:0) İki yönlü güç akışıyla ilgili olarak: DC batarya gücünden AC motor gücüne sürüş sırasında dönüşüm yönetmektedir ve yenilenme sırasında akışı tersine çevirir.
  • [FONT:0)Battery yönetim sistemi (BMS): ), Aşırı veya zararlı hücreler olmadan yenidenjeneratif akımı güvenle kabul etmek için şarj ve sıcaklık durumunu gözlemler.
  • [FONT:0)Propeller tasarımı: [Döneticiler:[Döneticiler) Kontrollü-pitch pervaneler veya özel bıçaklar, yakıt akışı tarafından yönlendirilen en iyi saldırı açılarını koruyabilmelerine izin vererek yenilenme verimliliğini optimize edebilir.

Yeniden nesil vs. Yelkening: A Symbiyotik Relationship

Yelkenli yatlar elektrikli sürücülerle donatılmış, rejeneratif frenleme özellikle değerlidir. Rüzgar yelkenleri doldururken, gemi ileriye doğru hareket eder ve su akandırıcısı geçmiş olur.Dört düğümler yerine, tipik 10 kW motor jeneratör olarak hareket eder, temel ev yükleri için yeterince yüksek hızlar sağlar, çünkü birkaç kilometrelik bir jeneratörü çalıştıramaz.

Deniz Propulsion'de Rejeneratif Braking'in Avantajları

1. Enerji Verimliliği ve Menzilleri

En belirgin fayda, aksi takdirde suda ısı olarak ya da mekanik frenleme yoluyla kaybolacak enerji yeniden yapılandırıyor.En belirgin fayda, sık sık kullanılan hız değişikliklerin gerçekleştiği yerde, yenilemenin kullanılan enerjinin% 10-20'sini kurtarabileceği.Normal bir günde, bu da 15-30 dakika ekstra motor aralığına ekleyebiliyor.For denizciler için, kazanç daha da belirgindir: iyi tasarlanmış bir yenileme sistemi rüzgar destekli millerden% 10-20% 10-20 tasarruf edebilir.

2. Azaltıcı İşletim Maliyetleri

Her kilowatt saatlik bir geri kazanılmış bir kilovat-saat, şebekeden satın almak veya bir dizel jeneratörü ile üretmek zorunda değilsiniz.Bir geminin ömrü boyunca, yakıt veya elektrik tasarrufu önemli olabilir.Günümüzde onlarca duraklama için, yenileme maliyetlerinden 10 ila 15-25 dolar azaltılabilir ve bataryalar için toplam enerji tüketimini azaltabilirsiniz.

3. Çevre Faydaları

Elektrikli deniz proksiyonu zaten doğrudan emisyonlar ortadan kaldırır. Rejeneratif frenleme, bu avantajı daha fazla dış kaynaklardan talep azaltarak, daha fazla kendi kendine yeteneğe ve sürdürülebilir deniz ekosistemine sahip olan bölgelerden daha az sıklıkta şarj edilebilir.

4. Geliştirilmiş Kontrol ve Güvenlik

Rejeneratif frenleme, sadece sürtünme frenlerine veya acil duraklara geri dönmeye güvenen bir kesinti sağlar.Hazırlıklı frenler için, yenilemek için mekanik frenler ile paralel olarak çalışabilir.Forbot gemileri için, yenilenme güçlü akımlarda sabit bir şekilde sabitlenebilir veya sabit bir şekilde hız sağlarken, sürekli güç sağlayarak bir ton jeneratörü tekrarlayabilir.

Meydanlar ve Sınırlar

1. Low Speeds'de Düşük Verimlilik

Sudaki yenileme fiziği, karadan daha az elverişlidir. Su havadan daha yoğundur, bu yüzden pervane daha fazla sürüklenme yaratır, ancak bir tekneden gelen enerji, otoyol hızlarında bir arabadan daha az hız azaltır veya düşük tekne hızlarında (daha düşük 3 düğümler), saatleri sabit bir şekilde geri dönüşümlü olarak, 6-8 düğümlerde geri dönüşen yolculuk fırsatların miktarı, geri dönüşümleri azaltmak için yeterince hızlı bir şekilde geri dönüşemez.

2. Mekanik ve Elektrik Kayıpları

Her enerji dönüşümü kayıplar getirir. jeneratör modundaki pervane verimliliği genellikle tahrik modundan daha düşük çünkü saldırı açısı optimize edilmez. Motor, dönüştürücü ve batarya her biri kendi verimliliğine sahiptir.In practice, the round-trip Verimliliği in rejeneratif yönetimde, sadece iki ila üçte biri aslında depolanır ve daha sonra da kullanılabilir.

3. Korozyon ve Biyofouling

Deniz ortamı çok sert. Saltwater korozyonu elektrik bağlantılarını, motor rüzgarlarını ve batarya terminallerini ortadan kaldırabilir. Biofouling - bu sorunları azaltmak için kendi temizleme mekanizmaları veya paslanmaz çelik bileşenleri kullanarak - hull - hidroksidinamik özelliklerini değiştirebilir ve yenileme verimliliğini azaltabilir. Frequent temizlik ve koruyucu kaplamalar performansları korumak için gereklidir.

4. Sistem Kompleksi ve Maliyet

Yeni bir yenileme kabiliyetine sahip bir sürücü sistemi uyumlu bir motor, dönüştürücü, batarya ve kontrol yazılımı gerektirir. Mevcut bir tekneyi yenileme yeteneği ile optimize etmek, ticari zeminden tasarlanmış yeni bir sistem satın almaktan daha pahalıdır. ek donanım -biyyyönersiz motor - BMS, rejeneratif motor - basit bir elektrik sürücüye kıyasla yüzde 20-40 oranında artış sağlayabilir.

5. Enerji Kurtarma Profil Bağımlılıka Bağımlılık

Enerji miktarı, geminin işletme profiline çok bağlıdır. Sık sık duraklar olan gemiler, geçiş manevralarını gerçekleştiren tugs ve bazı kentsel kanallarda yolcuların en fazla %25'ine kadar geri dönüştüğü notlar (örneğin, deniz iş teknelerinde, kanal barges, uzun mesafe yolcuları) en az% 5'ten az kazanç elde edebilir.

Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları

Urban Ferries ve Water Taxis

Amsterdam, Kopenhag ve San Francisco gibi şehirlerde, rejeneratif frenleme ile elektrik feryatları değerlerini kanıtlıyor. piers'deki sık duraklar enerji tasarrufu için ideal koşullar sağlar. Örneğin, [[Düzersellik[Dönetici:0)E-ferry Ellen'de Danimarka'da) - öncelikle batarya destekli bir feribot - aynı zamanda kentsel su yollarında daha küçük bir su taksi hizmeti bildirdi.

Yelkencilik Yachts ve Catamarans

Lüks yelken kediamarans, normal bir şekilde geri dönüş yapan büyük çaplı pervaneler, yelken altında yüzlerce watt üreterek, 80 Eco) mevcut yenileme sistemini, tüm gemi sistemlerindeki tüm yenileme sistemlerini mümkün kılarak, uzun okyanus geçişlerinde bile verimli bir şekilde şarj edebilir.

İş tekneleri ve Tugs

manevralara yardımcı olan Tugboats, yenilemeden büyük ölçüde faydalanıyor. Bu gemiler genellikle tam bir güç için hızlanıyor, sonra da bir gemiyle birlikte hızla ilerliyor. 10 düğümde yakıt tüketimini azaltan rejeneratif frenleme sistemleri önemli - 1.5 kWh'nin siparişi.

Diğer Propulsion Technologies ile entegrasyon

Hibrit Diesel-Elektrik Sistemleri

Rejeneratif frenleme saf elektrikli teknelerle sınırlı değildir. Hybrid dizel-elektrik sistemleri de yararlanabilir. dizel jeneratörü kapatıldığında ve gemi batarya gücü üzerinde çalışır, yenilenmiş şarjlar bataryalar çalıştırılırken, jeneratör daha küçük olabilir, çünkü bataryalar zirve yükleri halledebilir ve enerjiyi en verimli hızda kurtarmanıza olanak sağlar.

Güneş ve Rüzgar Bütünleşmesi

Güverte ve rüzgar jeneratörleri üzerinde güneş panelleri ile yenilemek, güçlü bir çok kaynak enerji sistemi yaratır. Güneş panelleri ile bir rüzgar türbini ve yenidenjeneratif bir sürücü günler veya haftalar boyunca tamamen enerji bağımsız hale gelebilir.Rejeneratif bileşen özellikle de güneş üretimi düşük olduğunda değerlidir. Gelişmiş enerji yönetimi sistemleri otomatik olarak sorumlu kaynakları önceliklendirir.

Deniz Propulsion'de Rejeneratif Braking'in Geleceği

Battery Teknolojisinde İleriler

Mevcut lityum-iyon aküleri yüksek şarj akımlarını kabul edebilir, ancak tekrarlayıcı frenleme, lityum demir fosfat (LFP) ve katı devlet pilleri gibi yenileme ve daha uzun çevrim hayatı için idealdir, onları yenilenme ışıklarının iyileştirilmesi için ideal hale getirebilir. Battery yönetim algoritmaları da daha hızlı ve daha derin bir kurtarma sağlar.

Geliştirilmiş Güç Elektronik ve Motor Tasarımı

Silikon (SiC) ve galyum nitride (GaN) güç yarı iletkenleri, hem tahrikli hem de yenilenme modlarında daha yüksek verimlilik elde edebilir. Motors daha yüksek kutup sayısı ve daha düşük kogging toklar, daha düşük pervane RPM'lerde faydalı bir güç üretebilir, geri dönüşüm aralığının etkili olduğunu genişletir. Bazı üreticiler iki tahrikli ve yenilenme motorlarını aynı anda idare edebilir ve yenilenmelerini mümkün kılarlar.

Standartlaştırma ve Düzenleme

Elektrikli deniz pazarı olgunlaştığı için, rejeneratif frenleme sistemleri için endüstri standartları ortaya çıkabilir. Uluslararası Deniz Örgütü (IMO) ve Lloyd's ve DNV GL gibi sınıflandırma toplumları zaten karma ve elektrik tahrik için kılavuzlar üzerinde çalışıyor. Mandatory enerji verimliliği düzenlemeleri teşvik edebilir veya hatta emisyon kontrol alanlarında faaliyet gösteren bazı gemi türlerinde yenilemeyi gerektirir.

Özerk Gemiler ve Filo Optimizasyonu

Özerk gemiler verimli enerji yönetimine büyük ölçüde güvenecektir. Rejeneratif frenleme, bazı elektrik fertlerinin performans analizi için buluta yüklenmesini öngören tahmin edilebilir algoritmaları ile birlikte, yazılım güncelleştirmeleri ile yılda% 2-3 oranında tasarruf sağlayabilir.

Ekonomik ve Çevresel Etki Analizi

Geri Dönüş Dönemi

Hafta sonu için kullanılan tipik 40 ayak gücü teknesi için, bir yenidenjeneratif sistemin ek maliyeti (yaklaşık 5.000 $ 10.000-10.000), 4 / arş ve $ 0.1 /kW elektrik için bir maliyetle tasarruf etmek için 5-8 yıl sürebilir.Bir yıl boyunca, geri dönüşüm süresi 2 yıl altında olabilir.

Lifecycle Carbon Footprint

Norveç'teki küçük bir elektrikli yolcu feribotunun yaşam döngüsü değerlendirmesi,% 20 yenilenme ile, toplam karbon ayak izi ( batarya üretimi dahil) yenilemeden daha düşüktü. Elektrik bir hidroelektrik ve rüzgar karışımından geldiğinde bile daha büyükydi.

Sonuç: Sürdürülebilir Deniz Harekâtı için Stratejik Bir Araç

Rejeneratif frenleme sihirli bir mermi değildir - etkililik tekne türüne, operasyonel profiline ve sistem tasarımına bağlıdır. Ancak, doğru bağlamda uygulandığında, enerji verimliliğinde somut gelişmeler, maliyet tasarrufları ve çevresel performansı azaltmak için.Kental tekneler, tugbotlar ve elektrik tekneleri, şarj sistemlerine entegre etmek, her iki yönde de ileriye dönük yatırım ve pillerle, rejeneratif frenlemeler giderek daha pratik ve uygun hale gelecektir.For filo sahipleri ve maliyet ve emisyonlar için, rejeneratif frenleme sistemleri, rejeneratif olarak teşvik edilen bir yatırımın her iki katına çıkar.