Frekvensomformere til fremdrift og thrustere i marineindustrien

Mange langdistancefartøjer kører stadigvæk med direkte dieseldrivkraft og slet ingen elektrisk drivkraft. Disse fartøjer kan forbedre virkningsgraden, optimere belastningen på motorer og reducere udledningerne ved at tilføje en akselgenerator/-motor mellem skibsskruen og motoren. Denne løsning, der kaldes Power Take Out and Power Take In (PTO/PTI), er en elektrisk tilføjelse, der gør de pågældende fartøjer mere effektive og endda klar til hybridløsninger. På hybridfartøjer giver en akselgenerator/-motor med frekvensomformerteknologi mulighed for optimal styring af fremdriftsmaskineriet ved forskellige hastigheder, hvilket sparer energi.

Frekvensomformere spiller en vigtig rolle i hybridløsninger og integration og har svarene til marine- og offshoreindustrien, som er på udkig efter metoder til at reducere forbruget af dieselolie og minimere udledninger. Der arbejdes allerede frem mod at bruge renere brændstoffer såsom LNG (flydende naturgas). I fremtiden vil vi se en tendens frem mod fuldt elektrisk drevne fartøjer. I mellemtiden investerer ejerne af værfter og fartøjer i stigende grad i marinehybridsystemer for at øge fleksibiliteten i konstruktion og installation, optimere driftsydeevnen og minimere den miljømæssige påvirkning. Mange fartøjstyper, lige fra små rutefartøjer til enorme hangarskibe, kan bruge hybridløsningsteknologi for at opnå en mere effektiv og renere ydeevne. 

Fordelene er tydelige og forretningsmæssigt fordelagtige:

• Bedre fartøjsydeevne
• Lavere udledninger
• Lavere driftsomkostninger på grund af lavere brændstofforbrug
• Lavere vedligeholdelsesomkostninger i relation til dieselmotorer
• Reduceret støjniveau
• Bedre langsigtet effektivitet på strømforsyningssystemet

Hybridløsninger benytter frekvensomformere i form af effektkonvertering og netomformerteknologi. VACON®-frekvensomformere bruges, når hybridenergiproduktion anvendes sammen med generatorer, og hybridbelastning anvendes eksempelvis til drivkraft og kraner.

Hybridfartøjer drives ved hjælp af en eller flere energikilder: Motorer og generatorer kombineres sædvanligvis med integreret energilagring i form af batterier eller superkondensatorer. Hensigten er for det første at hybridisere enten energiproduktionen for at fremme optimering af motorerne og for det andet at hybridisere alle maskiner, der forbruger energi, for at optimere maskinadfærden.

Marine- og offshoreindustrien er klar over potentialet ved at bruge hybridenergi og innovative drivkraftssystemer. Det reducerer udledningerne og forbedrer brændstofforbruget, samtidig med at det forlænger motorernes vedligeholdelsesintervaller og motorernes levetid. Med hybridløsninger er det endda muligt at reducere motorstørrelsen, så man sparer investeringsomkostninger og plads om bord.

I energiproduktionen kommer fleksibiliteten i form af "tid". Energilagring giver tid til, at produktionen kan reagere på ændringer i belastningsforholdene på optimal vis. Hvad belastningen angår, er belastningsadfærden ikke afhængig af produktion og er "tidskonstant".

Veldokumenteret feedback og konstruktionsmål fra hybridfartøjer, der er i drift, har vist, at når der bruges løsninger med flere energikilder til fartøjer, kan det reducere brændstofforbruget med 20–30 %. Man kan vælge at stoppe en dieselmotor og køre på batteri eller en mindre generator, eller man kan deaktivere batteriet eller generatoren og starte motoren igen.

Specialfartøjer såsom slæbebåde og supportfartøjer bruger en masse af deres servicetid på at ligge stille med motorerne kørende, klar til at reagere, mens der faktisk ikke bruges energi til drivkraft. Med hybridløsninger kan der benyttes batterier og mindre dieselgeneratorer til at levere energi til fartøjet, når det ligger stille i standbytilstand, under manøvrering i havnen, eller når der sejles over korte afstande. Færger kan gøre brug af en lignende proces i forbindelse med start/stop og planlagte ruter. I forhold til dynamisk positionering kan der bruges batterier til at levere drivkraft, indtil den ekstra motor startes og accelererer, så der er langsigtet drivkraft.

Du har brug for præcis manøvredygtighed i alle farvande leveret af en thruster, og det er netop det, frekvensomformere fra Danfoss leverer med deres høje moment, kapacitet og hurtig, nøjagtig ydeevne.

Danfoss' frekvensomformerstyrede skibspropeller med variabel hastighed og fast indfaldsvinkel er typisk 20–30 % mere effektiv end skibspropeller med fast hastighed og variabel indfaldsvinkel – hvilket giver et energispild på ca. 20 % ved nul fremdrift.

Frekvensstyrede skibspropeller med variabel hastighed bruger 50 % mindre energi end hydrauliske skibspropeller med variabel hastighed. Behovet for en speciel motorforvarmerfunktion gør en anti-kondensopvarmer unødvendig.

Elstyrede azimut-thrustere giver en mere nøjagtig styring og reagerer hurtigere end et hydraulisk styresystem. Der er altid mindst to parallelle motorer og frekvensomformere i brug. Hvis én kombination stopper, fortsætter styresystemet med at arbejde.

Med variabel hastighedsstyring kan du opnå nøjagtig rorpositionering, hvilket giver et præcist analogt styresystem. Til styreudstyr med roterende skrueblade og reversible hydrauliske pumper kan du bruge en VLT®- eller VACON®-frekvensomformer til at ændre hastighed og retning, når fartøjet ændrer kurs.