• <
kongsberg_mega_2020

Przemysł morski na zielonym kursie: popyt na ekologiczne statki przyśpiesza rozwój energooszczędnej hydrauliki

Strona główna Stocznie, offshore Przemysł morski na zielonym kursie: popyt na ekologiczne statki przyśpiesza rozwój energooszczędnej hydrauliki
Przemysł morski na zielonym kursie: popyt na ekologiczne statki przyśpiesza rozwój energooszczędnej hydrauliki - GospodarkaMorska.pl

ew

28.01.2020 Źródło: własne

Na pierwszy rzut oka wygląda jak każdy inny prom przewożący ludzi i pojazdy tam i z powrotem przez fiord u wybrzeży Norwegii. Jednak pozory mylą. Na tym 80-metrowym statku o wymownej nazwie Ampere pracuje jeden z pierwszych na świecie całkowicie elektrycznych układów napędu. Zapewnia on praktycznie zerową emisję gazów cieplarnianych i działa niemal bezgłośnie.

Statek Ampere, wprowadzony do użytku w 2015 r. przez przedsiębiorstwo żeglugowe Norled, wyznacza początek ważnego trendu w kierunku hybrydyzacji i elektryfikacji w sektorze morskim. Od tamtej pory wielu innych myślących perspektywicznie operatorów promów samochodowych i łodzi roboczych, takich jak trawlery, statki do hodowli ryb i holowniki, zastosowało bardziej ekologiczne systemy zasilania i napędu. Tego rodzaju statki przez długi czas pływają w strefach przybrzeżnych, a zatem podlegają przepisom zmierzającym w stronę ograniczenia szkodliwych emisji.

Odejście od paliw kopalnych


Dawniej statki morskie w dużym stopniu polegały na paliwach kopalnych, a jednostki z napędem spalinowo-elektrycznym przede wszystkim wykorzystywały wewnętrzny silnik spalinowy połączony z generatorem, przy czym moc dostarczana była do wału śrubowego przez falownik i silnik elektryczny. Jednak ten konwencjonalny układ zasilania i napędu zaczął ewoluować, czego efektem są coraz ciekawsze rozwiązania. Postępy w hybrydyzacji i elektryfikacji zaowocowały opracowaniem nowych konstrukcji wyróżniających się poprawą pewnych parametrów pracy, szczególnie pod względem efektywności energetycznej.

Jakie układy napędu mogą sprawić, że statki morskie będą bardziej ekologiczne? Po pierwsze, istnieją hybrydy szeregowe, które w większości przypadków wykorzystują silnik pokładowy do zasilania generatora, a śrubę napędza silnik elektryczny. Do magazynowania energii mogą być także używane akumulatory. W przypadku hybryd równoległych silnik jest mechanicznie sprzężony z wałem napędowym, a także z silnikiem elektrycznym. Do napędu śruby może służyć silnik spalinowy lub elektryczny, a moc może być dostarczana z obu źródeł jednocześnie. Ostatnia możliwość to napęd w pełni elektryczny, zwykle złożony z baterii akumulatorów litowo-jonowych zasilających silniki elektryczne.

Wybrany układ w dużym stopniu zależy od rodzaju cyklu pracy statku. Niezależnie od wybranego układu istotny jest jeszcze jeden czynnik: armatorzy coraz częściej chcą zapewnić maksymalną ogólną wydajność statku przez uzyskanie optymalnej efektywności energetycznej wszystkich układów pokładowych. Osiąga się to przez płynną integrację zasilania i napędu — w układzie hybrydy szeregowej czy równoległej bądź wyłącznie elektrycznym — z innymi technologiami, takimi jak układy hydrauliczne. Te ostatnie są powszechnie stosowane do napędu układów steru i smarowania przekładni, a także do zasilania układów pomocniczych, takich jak rampy dziobowe i transportowe.

Pokonanie wyzwań związanych z integracją

Wbudowanie energooszczędnych systemów hydraulicznych wymaga rozwiązania kilku kwestii. Na przykład przejście na systemy zasilane z akumulatorów w środowiskach morskich wymaga gruntownego przemyślenia sposobu optymalizacji mocy zainstalowanych akumulatorów. Ciężkie baterie akumulatorów są wciąż drogie i zajmują dużo miejsca na statku. W związku z tym należy uwzględnić zużycie energii przez wszystkie systemy pokładowe — nawet ekspresy do kawy.

Konwencjonalne zasilacze hydrauliczne, stosowane przede wszystkim na starszych statkach napędzanych silnikami wysokoprężnymi, wymagały użycia przewymiarowanych pomp i silników, co miało zapewnić dostateczną wydajność w okresach największego zapotrzebowania na moc. Ponieważ koszty energii zyskują na znaczeniu, a przepisy dotyczące ochrony środowiska są coraz bardziej rygorystyczne, rośnie waga problemu marnotrawstwa energii i wysokiego poziomu emisji CO2 w zastosowaniach morskich. Wymaga to wprowadzenia wydajniejszych układów, których moc jest precyzyjnie dostosowywana do potrzeb w określonych zadaniach.

W efekcie nowe technologie, takie jak systemy pomp sterowanych napędem elektrycznym, reprezentują podejście oparte na efekcie synergii. Polega ono na skutecznym połączeniu zasilaczy hydraulicznych, falowników, silników elektrycznych i pomp hydraulicznych w celu zagwarantowania wymaganej mocy poszczególnym odbiornikom w systemie hydraulicznym. W szczególności falowniki sterują momentem obrotowym i prędkością silników elektrycznych, zapewniając precyzyjne, regulowane ciśnienie i przepływ wymagany w dowolnym punkcie maszyny lub cyklu pracy. Za sterowanie napędem odpowiadają przetestowane w praktyce algorytmy sterowania opracowane w celu realizacji niezawodnych, znormalizowanych i konfigurowalnych funkcji hydraulicznych.

Tego rodzaju wyzwania techniczne zachęciły dostawców tradycyjnych podzespołów hydraulicznych do zmodernizowania oferty, dzięki czemu stali się oni specjalistami w dziedzinie sterowań, rozumiejącymi złożone zagadnienia współdziałania wielu technologii elektrohydraulicznych z oferowanymi przez siebie systemami sterowania. Odpowiedzią firmy Parker było połączenie działów hydrauliki, pneumatyki i elektromechaniki w grupę Motion Systems, dysponującą bogatymi zasobami wiedzy technicznej i doświadczenia w dziedzinie środowiska morskiego.

Elektryfikacja w służbie łączenia technologii

Dążenie do optymalizacji efektywności energetycznej na pokładzie statków o napędzie hybrydowym i elektrycznym nie kończy się na instalacji nowoczesnych systemów sterowania opartych na najnowszej technologii, takich jak rozwiązania pomp sterowanych napędem elektrycznym. Wraz z pojawieniem się Internetu rzeczy (IoT) możliwe stało się tworzenie na statkach morskich złożonych ekosystemów urządzeń cyfrowych, co pozwala na niezawodne połączenie elektronicznych urządzeń sterujących i oprogramowania z chmurą. Dzięki tej łączności armatorzy mają dostęp w czasie rzeczywistym do wielu danych, co niesie wiele korzyści.

Cyfrowa integracja na bazie mobilnego Internetu rzeczy (IoT) umożliwia monitorowanie w czasie rzeczywistym stanu urządzeń hydraulicznych, a tym samym ciągłe śledzenie wielu zmiennych, w tym prędkości i momentu obrotowego silników oraz innych parametrów systemów sterowania. Możliwość udostępniania tych danych przez wyznaczenie wielu poziomów użytkowników oznacza, że prace konserwacyjne realizuje się w bardziej przewidywalny sposób. Efekt: przedłużenie czasu sprawnego działania sprzętu i wydajniejsza praca. Mobilny Internet rzeczy (IoT) zmienia zatem zasady pracy w środowiskach morskich, dzięki czemu działalność prowadzi się w sposób bardziej opłacalny, energooszczędny i przyjazny dla środowiska.

Z perspektywy przyszłości powszechne wprowadzenie systemów bezprzewodowych 5G to obietnica dalszego usprawnienia łączności, umożliwiającego przesyłanie znacznie większej ilości danych z dużo krótszym opóźnieniem. Może to zaowocować nową falą przedsięwzięć gospodarczych w sektorze morskim opartych na Internecie rzeczy (IoT), szczególnie w obszarach logistyki portowej i planowania tras z naciskiem na poprawę efektywności energetycznej.

Takie technologie jak 5G przyczynią się również do wzrostu wykorzystania systemów automatyki na pokładzie inteligentniejszych statków przyszłości. Automatyzację pracy systemów pokładowych postrzega się jako istotny sposób oszczędzania czasu i pieniędzy, a wymóg zmniejszenia liczby członków załogi na morzu ogranicza ryzyko wypadków i obrażeń. Obecnie większość dużych organizacji morskich inwestuje znaczne środki w badania nad rozwiązaniami z obszaru Internetu rzeczy (IoT) i automatyzacji, natomiast dążenie do zapewnienia statkom autonomii staje się ważnym i popularnym trendem na całym świecie.

Podsumowanie

Oczywiste jest, że nastawienie na bardziej ekologiczny sposób prowadzenia działalności w sektorze morskim sprzyja postępowi technicznemu. Coraz więcej statków, takich jak promy i łodzie robocze, to ekologiczne i bardziej wydajne jednostki, które maksymalnie wykorzystują moc zainstalowaną na pokładzie. Z elektryfikacją wiążą się również szanse na usprawnienie komunikacji, co umożliwia armatorom monitorowanie w czasie rzeczywistym wydajności kluczowych urządzeń, takich jak układy hydrauliczne. Krótko mówiąc, w przypadku statków określenie „bardziej ekologiczny” znaczy „lepszy” — a korzyści odczuwają wszyscy.

Autor: Jari Rantanen, kierownik ds. rozwoju zastosowań — zespół ds. rozwoju przemysłu — Motion Systems Group Europe, Parker Hannifin

Źródło:
własne
 Ropa brent 44,70 $ baryłka  0,83% 09:56
 Cyna 17958,00 $ tona 0,44% 3 sie
 Cynk 2286,00 $ tona -0,57% 3 sie
 Aluminium 1679,00 $ tona -0,36% 3 sie
 Pallad 2222,10 $ uncja  1,91% 09:56
 Platyna 977,80 $ uncja  1,75% 09:56
 Srebro 26,70 $ uncja  1,71% 09:56
 Złoto 2039,60 $ uncja  0,74% 09:56

Dziękujemy za wysłane grafiki.