На хвалі пераўтварэнняў з нізкім утрыманнем вугляроду ў суднаходстве электрычныя судны, якія працуюць на метанолава-спірта-вадароднай генерацыі энергіі і акумулятарных батарэях, з'яўляюцца асноўнымі маршрутамі экалагічна чыстай энергіі для ўнутраных і марскіх грузавых судоў і інжынерных судоў. Кампанія FARIZON, абапіраючыся на спіртавы вадародны генератар серыі GS13M, запусціла рашэнне для электрасетак, якое ахоплівае караблі з поўным танажам ад 1000 да 15000 тон, цалкам вырашаючы болевыя моманты, звязаныя з кароткім тэрмінам службы чыста электрычных караблёў і высокім выкідам і спажываннем паліва на традыцыйных дызельных караблях. У гэтым артыкуле аб'ядноўваюцца параметры адпаведнасці танажу караблёў для дэмантажу кампазіцыйнай архітэктуры, логікі працы і сумесных прынцыпаў працы ў розных умовах энергетычнай сеткі спірта-вадародных электрычных караблёў.
A、 Пяць асноўных кампанентаў спіртавадароднай энергетычнай сеткі
Уся энергасістэма карабля складаецца з пяці частак: вадародна-спіртавы генератар, літыевая батарэя для назапашвання энергіі, сеткавая сістэма пастаяннага току, магутная электрычная рухальная ўстаноўка і інтэлектуальная платформа кіравання. Кожны блок працуе незалежна і працуе разам, каб сфармаваць поўную замкнёную сетку электразабеспячэння.
1. Спіртавадародны генератар GS13M (крыніца энергіі)
Адпаведнасць 2-7 генератарных установак рухавікоў унутранага згарання на метаноле GS13M магутнасцю 280 кВт у адпаведнасці з танажам судна, якія выкарыстоўваюць вадкі метанол у якасці паліва для гарэння і вытворчасці энергіі, без выкідаў цвёрдых часціц, якія адпавядаюць стандартам выкідаў IMO Tier III для караблёў. З'яўляючыся бесперапыннай і стабільнай асноўнай крыніцай энергіі, экіпаж нясе адказнасць за забеспячэнне асноўнай магутнасцю для ўстойлівых крэйсерскіх умоў карабля, запаўняючы прабел у разрадцы батарэі на працягу доўгага часу. Малыя лодкі вагой 1000-3000 т аснашчаны 2-3 агрэгатамі, а вялікія суда вагой звыш 8000 т абсталяваны да 7 паралельных генератараў для забеспячэння магутнага запасу магутнасці.
2. Літыевая батарэя вялікай ёмістасці для захоўвання энергіі (буферны блок для галення)
Ёмістасць акумулятара настроена з дапамогай назапашвальнікаў энергіі 200-4000 кВт/г у адпаведнасці з градыентам танажу, якія выконваюць дзве асноўныя функцыі: імгненную кампенсацыю высокай магутнасці і назапашванне энергіі ў рэжыме чакання пры нізкай нагрузцы. Імгненна вызваляйце электрычную энергію падчас запуску карабля, паскарэння і вялікай нагрузкі на хвалі, каб паменшыць ваганні адзінкавай нагрузкі; Падчас нізкахуткасных крэйсерскіх паездак і перыядаў нізкай нагрузкі падчас прычалу і разгрузкі лішак электраэнергіі спіртавадароднага блока захоўваецца ў акумулятары для дасягнення рэкуперацыі энергіі і зніжэння частых страт пры запуску і адключэнні блока.
3.750DC/380AC інтэграваная сілавая сеткавая шына (цэнтр размеркавання энергіі)
Уся сістэма выкарыстоўвае сеткавую архітэктуру шыны пастаяннага току 750 В, і ўсе генератары, акумулятары энергіі і электрарухавікі падключаюцца паралельна да агульнай шыны пастаяннага току. Двунакіраванае пераўтварэнне паміж пастаянным і пераменным токам ажыццяўляецца праз пераўтваральнік магутнасці. У параўнанні з традыцыйным карабельным блокам харчавання, інтэграваная зборная шын можа свабодна рэгуляваць магутнасць кожнага блока, дасягаючы бесперашкоднага пераключэння харчавання з некалькіх крыніц, і з'яўляецца асноўным цэнтрам усяго рашэння.
4. Электрычная рухальная сістэма высокай магутнасці (выходная магутнасць)
Магутнасць электрарухавой ўстаноўкі падбіраецца паэтапна ад 350 кВт да 1100 кВт. Малыя караблі аснашчаны падвойнымі рухальнымі рухавікамі магутнасцю 350 кВт, а цяжкія караблі водазмяшчэннем 10000 тон абсталяваны падвойнымі электрычнымі рухавікамі магутнасцю 1100 кВт. Электрычная энергія размяркоўваецца ў электрычную рухальную сістэму праз шыну, і рухавік непасрэдна прыводзіць у рух прапелер з высокім пускавым момантам, нізкім працоўным шумам і значна лепшай кіравальнасцю, чым у традыцыйных дызельных рухавікоў з прамым прывадам.
5. Платформа кіравання EMS інтэлектуальнага кіравання энергіяй
З'яўляючыся «мозгам» усёй сеткі, ён збірае ў рэжыме рэальнага часу даныя аб выпрацоўцы электраэнергіі агрэгата, SOC акумулятара і рухальнай нагрузцы карабля, аўтаматычна рэгулюе колькасць пускаў і прыпынкаў агрэгата, магутнасць зарадкі і разрадкі акумулятара і забяспечвае беспілотнае інтэлектуальнае планаванне ўсёй сістэмы.
B、 Тры асноўныя рэжымы працы спірта-вадароднай энергетычнай сеткі
1. Стабільны круізны рэжым (незалежна ад экіпажа)
Карабель курсіруе з пастаяннай хуткасцю ў спакойных водах, са стабільнай і ўмеранай загрузкай. Сістэма EMS запускае адпаведную колькасць спіртавых вадародных генератараў, абапіраючыся выключна на выпрацоўку электраэнергіі агрэгатаў для забеспячэння электрычнага рухавіка і дапаможнага абсталявання на борце, у той час як батарэя падтрымлівае баланс магутнасці без зарадкі і разрадкі. Гэты рэжым прылады працуе на стабільнай і эканамічнай хуткасці на працягу доўгага часу, з самым нізкім спажываннем метанолу, і падыходзіць для міжгародняй унутранай і марской рэгіянальнай навігацыі.
2. Рэжым магутнасці пры вялікай нагрузцы (сумесны разрад блока і батарэі)
Паскарэнне адплыцця карабля, сустрэчны вецер і хвалі, а таксама ўмовы ўздыму з цяжкімі грузамі значна павялічылі імгненную патрэбу ў магутнасці электрычнай рухальнай устаноўкі, і абаперціся выключна на вадародныя ўстаноўкі на спірце не могуць задаволіць пікавыя нагрузкі. Сістэма аўтаматычна кіруе батарэяй захоўвання энергіі для сінхроннага выдзялення электрычнай энергіі і аб'ядноўвае сілкаванне прылады па шыне пастаяннага току, каб імгненна запоўніць недахоп высокай магутнасці. Няма неабходнасці асобна запускаць генератарную ўстаноўку, пазбягаючы перагрузкі і працы пры высокіх тэмпературах, а таксама павялічваючы тэрмін службы ўсёй машыны.
3. Рэжым назапашвання энергіі на нізкай хуткасці/прычале (выпрацоўка электраэнергіі і назапашванне энергіі)
Калі караблі заходзяць у порт, рухаюцца на нізкіх хуткасцях і загружаюць і разгружаюць тавары ў доку, рухальная нагрузка значна памяншаецца, а выхадная магутнасць спіртавадароднай ўстаноўкі перавышае спажыванне карабля. Лішак электраэнергіі аўтаматычна захоўваецца ў акумулятарнай батарэі для поўнага папаўнення энергіі; Пасля прычалу і адключэння ўсе спіртавыя і вадародныя ўстаноўкі могуць быць адключаны, а асвятленне, кандыцыянер і дапаможнае абсталяванне карабля могуць харчавацца ад батарэй на працягу дня, дасягаючы нулявых выкідаў і нулявога шуму пры стыкоўцы ў зоне порта.
C、 Логіка ўзгаднення магутнасці для сеткі суднаў на аснове танажу
Электрасеткавае рашэнне FARIZON стандартызавана ў чатырох узроўнях: 1000~3000t, 3000~5000t, 5000~8000t і>8000t. Усе танажы маюць аднолькавую сеткавую архітэктуру 750DC/380AC, з карэкціроўкамі толькі колькасці блокаў, акумулятараў і электрычных рухавікоў. Для невялікіх 1000-тонных судоў ўнутранага плавання патрабуюцца 2-3 спіртавадародныя агрэгаты магутнасцю 280 кВт, акумулятары ёмістасцю 200-516 кВт•гадз і двайныя электрычныя рухавікі магутнасцю 350 кВт, каб задаволіць патрэбы ўнутранага транспарту на кароткія адлегласці; Грузавое судна сярэдняга памеру 5000 т: 3-4 адзінкі, назапашвальнік энергіі 500-700 кВт.гадз, падвойная электрычная рухальная ўстаноўка магутнасцю 450 кВт, балансіруючая цягавітасць і вялікая нагрузка; Афшорныя судны на 10000 тон: 6-7 спіртавых вадародных генератараў, акумулятары вялікай ёмістасці 1000-4000 кВт/гадз, падвойныя электрычныя рухавікі магутнасцю 950-1100 кВт, здольныя спраўляцца з акіянічнымі штормамі і доўгатэрміновай навігацыяй пры поўнай нагрузцы. Стандартызаваная сеткавая архітэктура палягчае модульную ўстаноўку на верфях, і дадатковыя батарэі могуць быць дададзеныя па меры неабходнасці для павелічэння тэрміну службы батарэі на больш позняй стадыі, без неабходнасці мадыфікацыі ўсёй сістэмы сілкавання шын.
D、 Асноўныя працоўныя перавагі спірта-вадароднай энергетычнай сеткі
1. Стабільная нагрузка і меншыя адзінкавыя страты
Пікавая нагрузка для галення і запаўнення батарэі балансуе, спіртавадародныя блокі заўсёды працуюць у эканамічным дыяпазоне, пазбягаючы частага пераключэння высокай і нізкай нагрузкі, а цыкл капітальнага рамонту падаўжаецца больш чым на 40% у параўнанні з чыстымі генератарнымі блокамі;
2. Зялёная навігацыя на працягу ўсяго перыяду
Круіз абапіраецца на выпрацоўку энергіі метанолу з нізкім узроўнем выкідаў, а батарэі з нулявым выкідам вугляроду выкарыстоўваюцца для электразабеспячэння ў партовых раёнах, каб выканаць абмежаванні руху ўнутраных зялёных водных шляхоў і прыбярэжных экалагічна чыстых партовых раёнаў;
3. Няма недахопаў у аўтаномнасці
У адрозненне ад чыста электрычных караблёў, якія маюць запас ходу ўсяго ў некалькі сотняў кіламетраў, упырск метанолу зручны, а з акумулятарамі энергіі крос-рэгіянальная прыбярэжная навігацыя не абмяжоўваецца прабегам;
4. Больш нізкія выдаткі на эксплуатацыю і тэхнічнае абслугоўванне
Паралельная канструкцыя некалькіх блокаў дазваляе забяспечваць нармальнае электразабеспячэнне іншага абсталявання падчас тэхнічнага абслугоўвання аднаго блока, пазбаўляючы ад неабходнасці зазямлення судна і значна зніжаючы страты з-за прастою.
Рэзюмэ
Асноўная рабочая логіка карабельнай энергасеткі FARIZON на спіртавым вадародзе заключаецца ў выкарыстанні інтэграванай шыны пастаяннага току ў якасці канцэнтратара са спіртавадароднымі блокамі ў якасці асноўнай крыніцы энергіі і акумулятарамі энергіі ў якасці буфераў энергіі. Дзякуючы інтэлектуальнай сістэме EMS, ён аўтаматычна пераключаецца паміж трыма рэжымамі працы: сумесная выпрацоўка электраэнергіі, сумесная разрадка і стыкоўка для назапашвання энергіі, і падыходзіць для ўнутраных і марскіх судоў ад 1000 да 15000 тон. Усё рашэнне ўлічвае тры асноўныя патрабаванні: працяглы тэрмін службы, нулявыя выкіды ў порт і нізкія страты пры эксплуатацыі і тэхнічным абслугоўванні, забяспечваючы спелае і практычнае рашэнне экалагічнага энергазабеспячэння судоў для суднаходных прадпрыемстваў.
