Ekološki, ekonomičan, pouzdan i jednostavan: paralelni hibridni pogon nudi samo prednosti

16.01.2017

Električni pogon ne stvara emisije i prilagođen je korisnicima: plovila koja ga koriste su tiha, imaju puno niže razine vibracija i njima se lakše upravlja.

I zadnje, ali ne manje bitno: paralelni hibrid predstavlja ekonomski atraktivno rješenje. Leroy-Somer i Control Techniques su dugogodišnji dobavljači pogona za pomorske primjene. Zajedno s tvrtkom Mayday Electronics, sada su proizveli pogonski sustav vrhunskih performansi koji je predvodnik hibridne tehnologije. Sustav je razvijen za CNB PRO, robnu marku tvrtke Construction Naval Bordeaux (Bénéteau Group) i njihovog klijenta, NAVE VA.
 

Slika: Hibridni pogon dopušta prijevoz 135 putnika u prirodni rezervat Scandola na Korzici, bez CO2 emisija i s uporabom baterija, što uklanja zagađenje bukom koje generiraju motori s unutarnjim izgaranjem.

Vjerujući u know-how tvrtke CNB PRO na području putničkih transportnih plovila i stručnost pomorskih arhitekata Bureau Maurica, tvrtka za brodske ekskurzije s Korzike, NAVE VA, nedavno je nabavila novi model CNB PRO 20 Hybrid. Kao specijalisti koji organiziraju posjete na zaštićene lokacije, NAVE VA ne smatra ovo rješenje opcijom, već obavezom prema okolišu. U režimu niske brzine, za manevriranje u lukama ili u zaštićenim područjima, plovilo se prebacuje na električno napajanje. "Tišina je nevjerojatna," objašnjava Eric Brun iz tvrtke Mayday, koja dizajnira i isporučuje pogonski sustav za ta hibridna plovila. Također, ima brzinu od 6 do 8 čvorova, što je više nego dovoljno.


Brzi povrat investicije

Paralelni hibrid se razlikuje od serijskog hibrida u tome što se snaga dizelskog motora može projektirati tako da odgovara željenoj primjeni, što je u slučaju tvrtke NAVE VA za režim male brzine od 6 do 8 čvorova. Tako se postiže optimalna učinkovitost: na maloj brzini, električni motor se koristi u njegovom optimalnom radnom području. Pored toga, masa instalacije je daleko manja za jednako nazivno opterećenje. Druga prednost je da se motori s unutarnjim izgaranjem mogu zaustaviti kad se aktivira električni režim. Brodogradilište CNB PRO, koje se nalazi u Bordeauxu (zapadna Francuska) i dio je Bénéteau Grupe, prepoznao je glavnu prednost sustava s hibridnim pogonom: "Dizelski motori nemaju optimalnu učinkovitost pri malim brzinama. Oni pokazuju slabu učinkovitost i skloni su kvarovima. Činjenica da se dizelski motor može isključiti da bi se koristio sustav električnog pogona pomaže u njegovoj zaštiti. Njegov vijek trajanja se stoga može udvostručiti, ovisno o primjeni," objašnjava Pierre Lompech iz tvrtke CNB PRO.


Za NAVE VA plovilo, to bi značilo promjenu motora nakon 16 godina, umjesto nakon samo 8 godina. U stvarnim uvjetima, zamjena dva dizelska motora predstavlja proračun jednak cijeni sustava električnog pogona.

"Uporaba sustava električnog pogona umjesto sustava unutarnjeg izgaranja za manevriranje u luci, za pristajanje i putovanje niskom brzinom, smanjuje vrijeme korištenja motora s unutarnjim izgaranjem u fazama kada su najmanje učinkoviti. U ovim radnim režimima, postižu se značajne uštede u troškovima goriva i održavanja. Za svaki dizelski motor može se uštedjeti 70 litara goriva po satu, što je ukupno 140 litara na sat. Uzevši u obzir ukupne dodane troškove instalacije električnog pogona (oko 350.000 do 400.000 EUR ovisno o kapacitetu seta baterije) i sezonsku uporabu koja je specifična za našeg klijenta, očekujemo da ćemo moći otpisati ovaj dodatni trošak u manje od četiri sezone, a da ćemo istodobno povećati vijek trajanja dizelskih motora produljujući njihove intervale održavanja," kaže Pierre Lompech. Sustav električnog pogona također pruža dodatnu sigurnost, što je nužno za putnička plovila.


Tehnologija čiji se razvoj očekuje

"Zakonodavstvo se mijenja. Električno napajanje postaje obavezno za sve veći broj primjena i ne samo u zaštićenim prirodnim rezervatima. Mi razvijamo hibridni sustav, posebno paralelni hibridni sustav, koji idealno odgovara brodovima manjim od 30 metara. Njegova uporaba se može proširiti na trajektni promet, veze između dvije luke, kao i turističke plovidbe rijekom" zaključuje Pierre Lompech.

Putničko plovilo isporučeno tvrtki NAVE VA je opremljeno s dva 800 HP motora, što mu omogućava da postigne brzinu od 20 čvorova u diesel načinu rada. U električnom načinu rada ima maksimalnu brzinu od 8 čvorova i izdržljivost od 6 do 8 sati na brzini od 6 čvorova. Ponovno punjenje traje maksimalno 6 sati i koristi lučko trofazno napajanje ili električni generator na plovilu.

"Cijena električnog pogona se može još više spustiti u budućnosti. Baterije zauzimaju puno mjesta i još su poprilično skupe, oko 1 Euro po Watt-satu. Kako je ugrađeni električni kapacitet 125 kWh, baterije predstavljaju oko polovice troškova pogonskog sustava. Ostatak čine mehanički sustav pogona, dva električna motora i pretvarači frekvencije. Osiguranje sukladnosti s pomorskim propisima je jednostavno. Motori i pretvarači frekvencije su instalirani na suhom doku, vezovi su načinjeni od nehrđajućeg čelika i često su potrebne samo minimalne prilagodbe okolišu, kao što je dodavanje premaza boje", objašnjava Eric Brun.

"Unatoč prednostima ovog sustava, još uvijek ima vrlo malo paralelnih hibridnih sustava u uporabi, posebno u Francuskoj. Osim putničkog trajekta, imamo projekte na turističkim brodovima, za 'super jahte' i u vojnim primjenama," kaže Eric Brun.


Leroy-Somer i Control Techniques su globalni specijalisti u pogonskim rješenjima, te nude niz proizvoda koji su posebno dizajnirani za pomorske primjene

"Odabrali smo sinkroni permanentni magnetni motor Dyneo®  iz LSRPM serije sa 750 - 3000 o/min. zbog odličnih rezultata i iznimno kompaktnog dizajna. Pronašli smo kompaktnije motore, ali oni su koristili odvojene sustave hlađenja, što komplicira instalaciju u ograničenom prostoru koji je dostupan u strojarnici. Nadalje, Leroy-Somer je ponudio da napravi motor podesan za uporabu na moru, posebno isporukom aluminijskog kućišta koje odgovara uvjetima okoline", dodaje Eric Brun.

"Pouzdanost proizvoda tvrtki Leroy-Somer i Control Techniques je također prednost. Prvo plovilo opremljeno Leroy-Somer motorima na Mayday pogonskom sustavu je u stalnom radu od travnja 2012. godine. To je trajekt Hélios u Marseillesu (južna Francuska), projektiran s operaterom, tvrtkom ICARD Maritime, koja je napravila preko 2000 putovanja na moru bez ikakvih problema. Zapravo, odabrali smo industrijske motore koji su isprobani i testirani u proizvodnoj industriji umjesto u pomorskoj primjeni. Motori se koriste samo nekoliko sati dnevno, dok u nekim tvornicama rade 24 sata dnevno," zaključuje Eric Brun.

"Pomorsko tržište je za nas postalo prioritet," objašnjava Mathieu Hérieau, menadžer razvoja pomorskog poslovanja za Leroy-Somer: "Maksimalna snaga mora biti koncentrirana u vrlo ograničenom prostoru, a naši proizvodi to postižu kroz visoku razinu učinkovitosti i kompaktni dizajn." Isporučeni regulirani sinkroni pogoni sa stalnim magnetima su dio Dyneo® serija. Tu se nalaze Leroy-Somer LSRPM motori i najnovija generacija Unidrive M pretvarača frekvencije iz Control Techniquesa. LSRPM motori koriste patentiranu tehnologiju tvrtke Leroy-Somer, s magnetnim rotorom čiji inovativni dizajn pruža znatno povećanu učinkovitost, puno veću od one koja je očekivana u industrijskim primjenama, u cijelom rasponu brzine motora.

Ova tehnologija također znatno smanjuje veličinu i masu motora u usporedbi s tehnologijom asinkronih motora. Serija pretvarača frekvencije Unidrive M tvrtke Control Techniques nudi optimiziranje potrošnje energije, pouzdanost i fleksibilnost. Na taj način, ukupni trošak instalacije i korištenja može se značajno smanjiti.