Frekvensomriktare för marina driv- och propellersystem

Många långdistansfartyg drivs fortfarande med diesel och har inget elektriskt drivsystem alls. Sådana fartyg kan förbättra sin effektivitet och optimera huvudmotorns belastning och utsläpp genom att lägga till en axelgenerator/motor mellan propellern och huvudmotorn. Den här lösningen kallas för Power Take Out och Power Take In (PTO/PTI) och är ett eltillägg som gör fartygen effektivare och förberedda för hybridisering. På hybridfartyg kan en axelgenerator/motor med frekvensomriktarteknik ge optimal reglering av drivsystemet i olika hastigheter, vilket sparar energi.

Frekvensomriktarna har en viktig roll när det gäller hybridisering och integrering. De är lösningar för marinindustrier och offshoreverksamhet, där man letar efter sätt att sänka dieselförbrukningen och minska utsläppen. Arbetet med att använda renare bränsle som naturgas pågår för närvarande. I framtiden kommer vi att se att fartygen kommer att drivas med el i allt större utsträckning. Under tiden investerar varv och fartygsägare mer och mer i marina hybridsystem för att öka flexibiliteten när det gäller utformning och installation, optimera driften och minska sin miljöpåverkan. Många fartygstyper från små färjor till stora hangarfartyg kan använda sig av hybridteknik för ett få en effektivare och renare drift. 

Fördelarna med detta är tydliga för verksamheten:

• bättre fartygsdrift
• lägre utsläpp
• lägre driftskostnader tack vare lägre bränsleförbrukning
• lägre underhållskostnader för dieselmotorerna
• lägre bullernivåer
• bättre verkningsgrad på lång sikt i strömförsörjningssystemet.

Vid hybridisering används frekvensomriktare för strömomvandling och med nätomvandlarteknik. VACON®-frekvensomriktarna används när hybridenergiproduktion sker tillsammans med generatorer och hybridbelastning används, till exempel i drivsystem och i kranar.

Hybridfartyg drivs med två eller flera kraftkällor. Huvudmotorerna och generatorerna används normalt i kombination med integrerad energilagring i form av batterier eller superkondensatorer. Avsikten är att först skapa hybriddrift av energiproduktionen för att förbättra energioptimeringen i huvudmotorn och sedan att alla maskiner ska drivas med hybridteknik för att optimera driften.

I marinindustrin och offshorebranschen ser man möjligheter med att använda hybridteknik och innovativa drivsystem. De minskar utsläppen och förbättrar bränsleförbrukningen samtidigt som motorerna kräver mindre underhåll och håller längre. Med hybridlösningar går det till och med att minska motorns storlek, vilket ger lägre investeringskostnader och skapar bättre utrymme ombord.

I energiproduktionen innebär ”tid” flexibilitet. Energilagring ger utrymme att åtgärda förändringar i lastförhållanden på ett optimalt sätt. När det gäller belastning beror belastningsbeteendet inte på generering och är tidsoberoende.

Beprövad återkoppling och designmål från hybridfartyg i drift har visat att användning av flera energikällor vid drift av fartyg kan minska bränsleförbrukningen med 20–30 %. Du kan välja att stoppa en dieselmotor och köra på batteri eller med en mindre generator, eller koppla bort batteriet eller generatorn och starta motorn igen.

När det gäller specialfartyg som till exempel bogserfartyg och stödfartyg ligger de ofta stilla med sina huvudmotorer igång för att kunna åka ut, men ingen ström används då för drivsystemet. Med hybridlösningar kan batterier och mindre dieselgeneratorer användas för att ge ström till fartyget i vänteläge, när det åker in i hamn eller vid kortare turer. En liknande process kan användas för färjor som körs med start och stopp samt schemalagda rutter. När det gäller dynamisk positionering kan batterier användas för att ge den effekt som krävs för drivningen tills den extra huvudmotorn startas för att ge lång effekt för drivsystemet.

Exakt manövrerbarhet till havs är vad du begär av en propeller, och detta är vad Danfoss Drives levererar med hög momentkapacitet och snabb, precis prestanda.

Danfoss fasta propellrar som styrs med frekvensomriktare har normalt 20–30 % bättre energieffektivitet än ställbara propellrar med fast varvtal, där cirka 20 % av effekten går till spillo när propellern står stilla.

Propellrar med frekvensomriktare använder 50 % mindre energi än hydrauliska propellrar med variabelt varvtal. Behovet av funktionen för förvärmning av motor gör att ingen antikondensationsvärmare behövs.

Elstyrda azimutpropellrar ger en mer tillförlitlig styrning och svarar snabbare än ett hydrauliskt styrsystem. Minst två parallella motorer och frekvensomriktare används alltid. Om en kombination stannar fortsätter styrsystemet att vara i drift.

Med variabel varvtalsreglering kan du uppnå en korrekt roderpositionering, vilket möjliggör ett exakt analogt styrsystem. I styrväxlar för skovelhjul med vändbara hydraulpumpar kan du använda VLT®- eller VACON®-frekvensomriktare för att ändra hastighet och riktning, vilket gör att du sparar energi när de bara körs när fartyget ändrar kurs.