Soluções híbridas de propulsão: conversores de frequência têm papel-chave na hibridização e integração

30.01.2017

Navios precisam de energia para a propulsão quando estão em operação no mar, ao atracar no porto e também para operar os equipamentos a bordo em todos os momentos. No total, 98% dos navios ainda são movidos a diesel. No entanto, devido às regulamentações globais mais rigorosas relativas às emissões de NOx, combustíveis alternativos e outras soluções de tecnologia devem ser encontradas.

As indústrias naval e offshore estão procurando maneiras de reduzir o consumo de óleo diesel e minimizar as emissões. Um movimento para a utilização de combustíveis mais limpos como o gás natural liquefeito (GNL) já está acontecendo. O futuro será a operação de navios de forma totalmente elétrica. Entretanto, proprietários de estaleiros e embarcações estão investindo cada vez mais em sistemas navais híbridos para aumentar a flexibilidade na concepção e na instalação, aperfeiçoar o desempenho operacional e minimizar o impacto ambiental. Atualmente, todos os tipos de embarcações - de pequenos serviços de transporte a enormes embarcações transportadoras - podem utilizar a tecnologia de hibridização para obter um desempenho mais eficiente e limpo.

Benefícios:

- Melhor desempenho da embarcação;

- Redução nas emissões de NOx;

- Custos operacionais mais baixos devido ao menor consumo de combustível;

- Custos de manutenção mais baixos relacionados com motores diesel;

- Níveis de ruído reduzidos;

- Melhorar a eficiência de longo prazo do sistema de fornecimento de energia.

Como a hibridização funciona – A hibridização utiliza conversores de frequência sob a forma de conversão de energia e a tecnologia Grid Converter. Os conversores de frequência da linha Vacon® da Danfoss são ideais quando a produção de energia híbrida é usada para os geradores e cargas híbridas, por exemplo, com propulsão e gruas.

Embarcações híbridas operam usando duas ou mais fontes de energia: motores principais e geradores são normalmente combinados com o armazenamento integrado de energia na forma de baterias ou super capacitores. A intenção é primeiramente hibridizar qualquer produção de energia para aliviar o principal motor de otimização e, em segundo lugar, hibridizar todas as máquinas que consomem a energia para aperfeiçoar o comportamento da máquina.

As indústrias naval e offshore reconhecem o potencial da utilização de energia híbrida e sistemas de propulsão inovadores. Essas soluções reduzem as emissões e otimizam o consumo de combustível ao estender os intervalos de manutenção do motor e sua vida útil. Com soluções híbridas é ainda possível reduzir os custos de investimento para economia de motor e espaço a bordo.

Na produção de energia, a flexibilidade vem sob a forma de "tempo". O armazenamento de energia dá tempo para a geração reagir às mudanças nas condições de carregamento de uma forma otimizada. No lado da carga, o comportamento não é dependente de geração e é constante o "tempo".

Feedback comprovado e metas de design de embarcações híbridas em operação têm mostrado que o uso de soluções de energia multi-fonte para navios podem reduzir o consumo de combustível em 20% a 30%. Pode-se optar por parar um motor a diesel e continuar com bateria ou um gerador menor, ou ainda desconectar a bateria ou gerador e ligar o motor novamente.

No caso de embarcações especiais como rebocadores e navios de apoio, por exemplo, eles gastam muito do seu tempo de operação em marcha lenta com os principais motores em execução, mas nenhuma energia está realmente sendo usada para a propulsão. Com as soluções híbridas, baterias e geradores a diesel menores podem ser utilizados para fornecer energia para o navio quando está em marcha lenta, em modo de espera, enquanto manobra no porto ou quando transitam distâncias curtas. Um processo similar pode ser usado em relação às balsas que operam em partidas/paradas e rotas regulares. Com relação ao posicionamento dinâmico, as baterias podem ser usadas para fornecer a energia ao motor de propulsão até o motor principal ser acionado e acelerado para fornecer energia em longo prazo para a propulsão.

Propulsão elétrica – De um modo geral, o design dos navios com modernos sistemas de propulsão elétrica, seja elétrica a diesel, elétrica GNL ou mesmo totalmente elétrica, pode ser facilmente convertido em uma solução híbrida. Na melhor das hipóteses, apenas adicionando um sistema de E-Storage paralelo, um navio pode ser operado utilizando a energia da bateria, por exemplo, para a demanda de potência de pico. Em alguns casos, a melhor solução é a utilização de distribuição de energia DC em vez de, ou em conjunto com, a distribuição de energia CA tradicional.

Geradores de eixo - Muitos navios de longo curso ainda operam com propulsão direta a diesel e nenhum sistema de propulsão elétrica. Essas embarcações podem melhorar a eficiência, aperfeiçoar a potência de carga e reduzir as emissões do motor adicionando um eixo gerador/motor entre a hélice e o motor principal. Esta solução, denominada Power Take Out e Power Take In, é um complemento elétrico que torna estes navios mais eficientes e prontos para a hibridização. Em embarcações híbridas, um eixo gerador/motor com tecnologia de drive AC permite o controle ideal das máquinas de propulsão em várias velocidades, resultando em significativa economiza energia.

Oferta escassa - Ao usar tecnologia de acionamento em uma solução de abastecimento, navios podem obter energia limpa a partir de redes locais. Os geradores principais do navio podem ser completamente desligados para evitar emissões desnecessária de NOx, carbono, além da poluição sonora enquanto o navio está ancorado.