Под таласом трансформације са ниским садржајем угљеника у поморству, електрични бродови који се покрећу помоћу метанолног алкохола и водоника за производњу енергије и батерија за складиштење енергије су главни путеви зелене енергије за унутрашње и приобалне теретне бродове и инжењерске бродове. ФАРИЗОН, ослањајући се на ГС13М серију генератора алкохолног водоника, покренуо је решење за мрежу електричне енергије које покрива бродове пуне тонаже од 1000т-15000т, потпуно решавајући болне тачке кратке издржљивости чисто електричних бродова и високе емисије и потрошње горива традиционалних дизел бродова. Овај чланак комбинује параметре усклађивања тонаже бродова како би демонтирао архитектуру композиције, оперативну логику и принцип сарадње у више радних услова енергетске мреже електричних бродова на алкохол водоник.
А、 Пет основних компоненти електричне мреже за алкохол и водоник
Цео систем за напајање брода састоји се од пет делова: сета генератора алкохолног водоника, литијумске батерије за складиштење енергије, мрежног система ДЦ магистрале, домаћина електричног погона велике снаге и интелигентне контролне платформе. Свака јединица ради независно и ради заједно како би формирала комплетну мрежу напајања затворене петље.
1. ГС13М алкохолни водоник генератор сет (извор енергије)
Матцх 2-7 280кВ ГС13М метанолни мотор са унутрашњим сагоревањем генераторски сетови према тонажи пловила, који користе течни метанол као гориво за сагоревање и производњу електричне енергије, без емисије честица, испуњавајући ИМО стандарде за емисију Тиер ИИИ за бродове. Као непрекидан и стабилан основни извор енергије, посада је одговорна за обезбеђивање основне енергије за стабилне услове крстарења брода, попуњавајући празнину у пражњењу батерије на дуже време. Мали чамци тежине 1000-3000т опремљени су са 2-3 јединице, док су велика пловила тежине преко 8000т опремљена са до 7 паралелних генератора који обезбеђују резерве снаге за тешке услове рада.
2. Литијумска батерија великог капацитета за складиштење енергије (буфер јединица за бријање)
Капацитет батерије је конфигурисан са пакетима за складиштење енергије од 200-4000 кВх у складу са градијентом тонаже, који обављају две главне функције: тренутну компензацију велике снаге и складиштење енергије при ниском оптерећењу у стању мировања. Тренутачно ослободите електричну енергију током покретања брода, убрзања и великог оптерећења на таласима да бисте смањили флуктуације у јединичном оптерећењу; Током крстарења при малој брзини и периода малог оптерећења при сидрењу и истовару, вишак електричне енергије јединице за алкохол водоник се складишти у батерији како би се постигао опоравак енергије и смањили чести губици при покретању и гашењу јединице.
3.750ДЦ/380АЦ интегрисана мрежна сабирница (енергетски дистрибутивни центар)
Цео систем усваја мрежну архитектуру сабирнице од 750В ДЦ, а сви генератори, батерије за складиштење енергије и електрични погонски мотори су повезани паралелно са заједничком ДЦ магистралом. Двосмерна конверзија између једносмерне и наизменичне струје се завршава преко претварача снаге. У поређењу са традиционалним напајањем на броду, интегрисана сабирница може слободно да подеси снагу сваке јединице, постижући беспрекорно пребацивање напајања са више извора, и представља језгро целог решења.
4. Електрични погонски систем велике снаге (излазни терминал)
Снага електричног погона се усклађује у фазама од 350кВ до 1100кВ. Мали бродови су опремљени са двоструким погонским моторима од 350 кВ, а бродови за тешка оптерећења од 10000 тона опремљени су двоструким електричним потисницима велике снаге од 1100 кВ. Електрична енергија се дистрибуира до електричног погонског система преко сабирнице, а мотор директно покреће пропелер, са високим почетним моментом, ниском радном буком и много бољим одзивом на руковање од традиционалних бродова са директним погоном на дизел моторе.
5. Интелигентно управљање енергијом ЕМС контролна платформа
Као „мозак“ целе мреже, он у реалном времену прикупља податке о производњи енергије јединице, СОЦ-у батерије и погонском оптерећењу брода, аутоматски прилагођава број покретања и заустављања јединице, снагу пуњења и пражњења батерије и постиже интелигентно планирање целог система без посаде.
Б、 Три основна режима рада алкохолног водоничног енергетског умрежавања
1. Стационарни режим крстарења (независно напаја посада)
Брод крстари сталном брзином у благим водама, са стабилним и умереним оптерећењем. ЕМС систем покреће одговарајући број генераторских сетова алкохолног водоника, ослањајући се искључиво на производњу енергије јединица за напајање електричног погона и помоћне опреме на броду, док батерија одржава равнотежу снаге без пуњења или пражњења. Овај начин рада јединице дуго времена ради стабилном и економичном брзином, уз најмању потрошњу метанола и погодан је за међурегионалну навигацију на великим удаљеностима у унутрашњости и на мору.
2. Режим напајања са великим оптерећењем (комбиновано пражњење јединице и батерије)
Убрзање одласка брода, чеони ветар и таласи, као и услови за пењање тешког терета значајно су повећали тренутну потребу за снагом електричног погона, а ослањање искључиво на јединице алкохолног водоника не може да испуни вршна оптерећења. Систем аутоматски контролише батерију за складиштење енергије да би синхроно ослобађала електричну енергију и комбинује се са напајањем јединице на ДЦ магистрали како би тренутно попунила јаз велике снаге. Нема потребе да се агрегат покреће одвојено, избегавајући преоптерећење и рад јединице на високим температурама, и продужавајући радни век целе машине.
3. Ниска брзина/режим складиштења енергије за пристајање (генерација енергије јединице и складиштење енергије)
Када бродови уђу у луку, крећу се малим брзинама и утоварују и истоварују робу на доку, погонско оптерећење се значајно смањује, а излазна снага алкохолно-водоничке јединице је већа од потрошње брода. Вишак електричне енергије се аутоматски складишти у батеријском пакету за складиштење енергије како би се допунила енергија; Након пристајања и гашења, све јединице за алкохол и водоник се могу угасити, а бродско осветљење, климатизација и помоћна опрема могу се напајати батеријама током целог дана, постижући нулту емисију и нулту буку у пристаништу у лучком подручју.
Ц、 Логика усклађивања снаге за умрежавање бродова засновано на тонажи
ФАРИЗОН мрежно решење за напајање је стандардизовано у четири нивоа: 1000~3000т, 3000~5000т, 5000~8000т, и>8000т. Све тонаже деле исту мрежну архитектуру 750ДЦ/380АЦ, са само прилагођавањем броја јединица, батерија и електричних потисника. За мале копнене бродове од 1000 тона, потребне су 2-3 јединице за водоник са алкохолом од 280 кВ, батерије од 200-516 кВх и двоструки електрични потисници од 350 кВ да би се задовољиле потребе унутрашњег транспорта на кратким удаљеностима; Теретни брод средње величине од 5000т: 3-4 јединице, складиште енергије 500-700кВх, двоструки електрични погон од 450кВ, издржљивост балансирања и тешко оптерећење; Десет хиљада тона оффсхоре бродова: 6-7 алкохолних генератора водоника, батерије великог капацитета 1000-4000 кВх, двоструки електрични потисници велике снаге 950-1100 кВ, способни за руковање океанским олујама и дугорочну навигацију пуним оптерећењем. Стандардизована мрежна архитектура олакшава модуларну инсталацију у бродоградилиштима, а додатне батерије се могу додати по потреби да би се продужио век трајања батерије у каснијој фази, без потребе за модификацијом целог система напајања сабирница.
Д、 Основне радне предности умрежавања са алкохолом и водоником
1. Стабилно оптерећење и мањи губици јединице
Бријање вршног оптерећења батерије и баланс пуњења долине, јединице за алкохол водоник увек раде у оквиру економског опсега, избегавајући честа пребацивања високог и ниског оптерећења, а циклус ремонта је продужен за више од 40% у поређењу са чистим генераторским јединицама;
2. Зелена навигација током читавог периода
Крстарење се ослања на производњу енергије са ниским емисијама метанола, а батерије без угљеника се користе за снабдевање електричном енергијом у лучким областима како би се испунила ограничења саобраћаја на унутрашњим зеленим пловним путевима и приобалним еколошким лучким подручјима;
3. Нема недостатака у трајању батерије
За разлику од чисто електричних бродова, који имају домет од само неколико стотина километара, убризгавање горива метанола је згодно, а са батеријама за складиштење енергије, попречна регионална приобална навигација није ограничена километражом;
4. Мањи трошкови рада и одржавања
Паралелни дизајн са више јединица омогућава нормално напајање друге опреме током одржавања једне јединице, елиминишући потребу за уземљењем пловила и значајно смањујући губитке услед застоја.
Резиме
Основна логика рада ФАРИЗОН-ове мреже за напајање бродова на алкохол водоник је да користи ДЦ интегрисану магистралу као чвориште, са алкохолним водоничним јединицама као основним извором енергије и батеријама за складиштење енергије као баферима напајања. Преко интелигентног ЕМС система, аутоматски се пребацује између три режима рада: заједничка производња енергије, заједничко пражњење и пристајање за складиштење енергије, и погодан је за бродове од 1000 до 15000 тона у унутрашњости и на мору. Целокупно решење узима у обзир три кључна захтева дуготрајности, нулте емисије из луке и ниских губитака у раду и одржавању, обезбеђујући зрело и практично решење за зелено напајање брода за бродарска предузећа.
