Selvom dette kan ligne enhver anden bilfærge, der transporterer personer og køretøjer i en af de mange fjorde langs den norske kyst, er dette 80 meter lange skib, med navnet MV Ampere, en af de første 100 % batteridrevne skibe i verden. Med den første helt elektriske maritime arkitektur har fartøjet stort set ingen udledning af drivhusgasser og en støjsvag drift, der giver ren transport.
Ampere blev søsat af Norled Shipping Company i 2015 og repræsenterer begyndelsen på en vigtig trend inden for hybridisering og elektrificering i skibsindustrien. Efterfølgende er mange fremsynede operatører af fiskerbåde, f.eks. trawlere, både til fiskeopdræt, slæbebåde og dampskibe til biler, hoppet med på den nye bølge af grøn energi og drivsystemer. Da disse typer fartøjer for det meste opholder sig tæt ved kysten, er de underlagt en stram lovgivning for at reducere skadelige udledninger i luften.
Det første 100 % elektriske, batteridrevne skib: en bil- og passagerfærge
Den norske færge MV Ampere er verdens første helt elektriske bil- og passagerfærge, der er drevet af to 450 kW elektriske motorer med 10t lithium-ion-batterier.
Da én af frontfigurerne inden for elektrificering havde behov for et energieffektivt kølekredsløb til færgens batterisøjler, henvendte virksomheden sig til Parker. Deres forespørgsel var på en innovativ løsning, der ville være let at montere og teste, samtidig med at den byder på lav vedligeholdelse, lækagefri drift og en energieffektiv ydeevne.
“Vi anbefalede en løsning med koblinger, der ikke tillader væskelækage. Vi fjernede rør og fittings, så der kun er koblinger og manifold, og samlingen er komplet.”
Liana Jaskot, product unit manager, Parker High-Pressure Connectors Europe
Ved at samarbejde direkte med partnerens ingeniøreksperter udviklede Parkers team en proprietær brugsklar løsning, der:
- reducerede det samlede antal komponenter med næsten 80 %,
- reducerede montagetiden hos kunden med omtrent 90 %; og
- helt fjernede risikoen ved at blande tilslutninger samt behovet for test.
Parker gik fra design til produktion til implementering af en manifoldtilslutning til termisk styring på kun seks måneder. I løbet af bare ét års drift sparer en elektrisk færge som Ampere omkring
- en million liter dieselbrændstof,
- 2.700 tons kuldioxid,
- og udledning af 35 tons kvælstofoxid.
Overvindelse af integrationsudfordringer
Der er flere punkter, der skal overvejes, når energibesparende hydrauliske systemer skal integreres. For eksempel betyder skift til elektriske batteridrevne systemer i skibsindustrien, at man skal være opmærksom på, hvordan man optimerer mængden af batteristrøm, der skal installeres. Tunge batteripakker er stadig meget dyre og optager meget plads på skibet. Derfor skal energiforbruget i alle indbyggede systemer evalueres, helt ned til kaffemaskinerne på skibet.
Først og fremmest har traditionelle hydrauliske powerunits på ældre dieselmotorskibe traditionelt brug for store pumper og motorer for at give en høj ydeevne, når systemet kræver den højeste driftscyklus. Men da energiomkostninger er et stadigt stigende problem, og miljøreglerne bliver strengere, bliver spildt energi og høje CO2-udledninger stadig mere problematiske i maritime anvendelser. Dette kræver et skift til mere effektive systemer, hvor kraften tilpasses behovene fra de specifikke opgaver.
Som følge heraf tilbyder nye teknologier såsom drevstyrede pumpesystemer en mere synergetisk tilgang, hvor hydrauliske powerunits, frekvensomformere, elektriske motorer og hydraulikpumper integreres med succes for at imødekomme ethvert lokalt belastningsbehov i et hydraulisk system. Specifikt giver frekvensomformere det nøjagtige, variable tryk og gennemløb, der kræves i maskinen eller på ethvert tidspunkt i driftscyklussen, ved at styre arbejdsmomentet og hastigheden på den elektriske motor. Drevstyring: Den styres ved hjælp af lokalt testede styrealgoritmer, der er designet til at give pålidelige, standardiserede og justerbare hydrauliske funktioner.
Disse tekniske udfordringer har tilskyndet traditionelle leverandører af hydrauliske komponenter til at følge med tiden og blive bevægelseskontroleksperter, der kan forstå den komplekse sammenhæng mellem en række elektrohydrauliske teknologier og styresystemer. Parkers svar på dette var at kombinere hydrauliske, pneumatiske og elektromekaniske sektioner for at skabe en særlig gruppe af bevægelsessystemer med teknisk ekspertise i maritime miljøer.
Elektrificering giver forbindelsesfordele
Tendensen mod energieffektivitet i hybridvandfartøjer og elektriske vandfartøjer er ikke stoppet efter etableringen af avancerede, moderne bevægelsessystemer såsom drevstyrede pumpeløsninger. Med fremkomsten af tingenes internet (IoT) er det nu muligt at bruge alsidige digitale økosystemer i vandfartøjer, som gør det muligt at forbinde den elektroniske styrehardware og -software pålideligt til skyen. Denne sammenkobling giver mange fordele ved at give skibets operatører adgang til mange dataparametre i realtid.
Den digitale integration implementeret med anvendelsen af mobil IoT kan give værdifuld indsigt i det hydrauliske udstyrs aktuelle tilstand, hvilket gør det muligt kontinuerligt at overvåge en række variabler såsom motoromdrejninger, drejningsmoment og andre bevægelsessystemparametre. Evnen til at dele disse data ved at tildele brugertyper og tilladelser med flere niveauer betyder, at vedligeholdelse er mere forudsigelig. Dette forbedrer servicetiden og understøtter et mere effektivt arbejde. Som et resultat giver mobil IoT en mere omkostningseffektiv, energibesparende og miljøvenlig måde at arbejde på som et banebrydende element i maritime miljøer.
Kigger man fremad, lover den udbredte anvendelse af trådløse 5G-systemer endnu højere forbindelsesniveauer, hvilket muliggør meget højere niveauer af dataoverførsel med lavere latenstid. Dette vil sandsynligvis resultere i en ny IoT-aktiveret måde at arbejde på i skibsindustrien, især inden for havnelogistik og ruteplanlægning, hvor energi vil blive brugt mere effektivt.
Teknologier såsom 5G vil også understøtte øget brug af automatisering på fremtidens intelligente skibe. Automatisering af driftsopgaver om bord ses som en værdifuld måde at spare tid og penge på, og mens behovet for besætningsmedlemmer om bord reduceres, reduceres også risikoen for ulykker og kvæstelser. I dag investerer de fleste store maritime organisationer intensivt i IoT-/automatiseringsforskning, og skibets autonomi er blevet en global tendens.
Opsummering
Flere miljøvenlige måder at arbejde i maritime omgivelser giver mange nye muligheder for teknisk forbedring. Skibe såsom pramme og arbejdsbåde bliver mere miljøvenlige og mere effektive, hvilket vil udnytte den kraft, der er installeret på skibet, maksimalt. Elektrificering giver også avancerede forbindelsesmuligheder, hvilket giver operatører realtidsinformation om ydeevnen af basisudstyr, såsom hydraulik. Kort fortalt, grønnere skibe er bedre, og de vil gavne alle.
Dette revolutionerende skib, MV Ampere, repræsenterer ikke kun en tidlig succes inden for elektrificering, der giver ren transport i skibsindustrien, det er også en enorm mulighed på markedet for termisk styring. Der er uendelige anvendelsesmuligheder – og hvad kan der ikke opnås yderligere, når Parker samarbejder med kunderne om at anvende sine kerneteknologier til at opnå en positiv indflydelse på verden.
Skrevet af: Jari Rantanen, Application Development Manager – Industrial Growth Team – Motion Systems Group Europe, Parker Hannifin.
