A hajózás alacsony szén-dioxid-kibocsátású átalakulási hulláma alatt a metanol-alkohollal, hidrogénnel hajtott elektromos hajók és az energiatároló akkumulátorok jelentik a főbb zöld energiaforrásokat a belvízi és tengeri teherhajók és mérnökhajók számára. A FARIZON a GS13M sorozatú alkoholos hidrogéngenerátorra támaszkodva egy 1000t-15000t teljes űrtartalmú hajókat lefedő energiahálózati megoldást dobott piacra, teljesen megoldva a tisztán elektromos hajók rövid élettartama, valamint a hagyományos dízelhajók magas károsanyag-kibocsátása és üzemanyag-fogyasztása okozta fájdalompontokat. Ez a cikk a hajók űrtartalom-illesztési paramétereit egyesíti, hogy szétszedje az alkoholos hidrogénes elektromos hajók energiahálózatának összetételét, működési logikáját és több üzemállapotú együttműködési elvét.
A、 Az alkoholos hidrogénenergia-hálózat öt fő összetevője
A hajó teljes energiaellátó rendszere öt részből áll: alkoholos hidrogén generátorkészlet, energiatároló lítium akkumulátor, egyenáramú buszhálózati rendszer, nagy teljesítményű elektromos hajtómű és intelligens vezérlőplatform. Mindegyik egység egymástól függetlenül működik, és együtt működik egy teljes zárt hurkú táphálózatot alkotva.
1. GS13M alkoholos hidrogén generátor készlet (energiaforrás)
Párosítson 2-7 280 kW-os GS13M metanolos belső égésű motor generátorkészletet a hajó űrtartalmának megfelelően, folyékony metanolt használva tüzelőanyagként az égéshez és az energiatermeléshez, részecskekibocsátás nélkül, megfelel az IMO Tier III kibocsátási szabványainak a hajókra. Folyamatos és stabil alapenergia-forrásként a legénység feladata az alapteljesítmény biztosítása a hajó stacionárius cirkáló körülményeihez, hosszú időn keresztül kitöltve az akkumulátor lemerülési rését. Az 1000-3000 tonna tömegű kishajók 2-3 egységgel vannak felszerelve, míg a 8000 tonnánál nagyobb tömegű hajók akár 7 párhuzamos generátorral is fel vannak szerelve a nagy teherbírású erőtartalékok biztosítására.
2. Nagy kapacitású energiatároló lítium akkumulátor (csúcs borotválkozási puffer egység)
Az akkumulátor kapacitása a tonnagradiensnek megfelelően 200-4000 kWh energiatároló csomagokkal van konfigurálva, amelyek két fő funkciót látnak el: az azonnali nagy teljesítmény kompenzációt és az üresjárati alacsony terhelésű energiatárolást. Azonnal szabadítsa fel az elektromos energiát a hajó indítása, gyorsítása és a hullámok tetején lévő nagy terhelés során, hogy csökkentse az egységrakomány ingadozásait; Alacsony sebességű utaztatás és alacsony terhelésű kikötési és kirakodási időszakok során az alkoholos hidrogén egység többlet villamos energiáját az akkumulátorban tárolják az energia visszanyerése és az egység gyakori indítási és leállási veszteségének csökkentése érdekében.
3.750DC/380AC integrált hálózati gyűjtősín (energiaelosztó központ)
A teljes rendszer 750 V-os egyenáramú buszhálózati architektúrát alkalmaz, és az összes generátor, energiatároló akkumulátor és elektromos meghajtómotor párhuzamosan csatlakozik a közös egyenáramú buszhoz. A DC és AC közötti kétirányú átalakítás teljesítményátalakítón keresztül történik. A hagyományos hajóági tápegységgel összehasonlítva az integrált gyűjtősín szabadon szabályozhatja az egyes egységek teljesítményét, így zökkenőmentesen kapcsolható a többforrásos tápellátás, és ez a teljes megoldás központi csomópontja.
4. Nagy teljesítményű elektromos meghajtási rendszer (kimeneti teljesítmény terminál)
Az elektromos meghajtás teljesítményét 350 kW-tól 1100 kW-ig fokozatosan állítják be. A kis hajókat kettős 350 kW-os hajtómotorral, a nagy teherbírású, 10 000 tonnás hajókat pedig kettős, 1100 kW-os nagy teljesítményű elektromos tolómotorral szerelik fel. Az elektromos energiát a gyűjtősínen keresztül osztják el az elektromos meghajtó rendszerbe, és a motor közvetlenül hajtja a légcsavart, nagy indítónyomatékkal, alacsony működési zajjal és sokkal jobb kezelési reakcióval, mint a hagyományos dízelmotoros közvetlen hajtású hajóknál.
5. Intelligens energiagazdálkodási EMS vezérlőplatform
A teljes hálózat "agyaként" valós idejű adatokat gyűjt az egység energiatermeléséről, az akkumulátor SOC-ról és a hajó meghajtásáról, automatikusan beállítja az egység indításának és leállításának számát, az akkumulátor töltési és kisütési teljesítményét, és megvalósítja a teljes rendszer pilóta nélküli intelligens ütemezését.
B、 Az alkoholos hidrogén energiahálózat három alapvető működési módja
1. Állandósult állapotú körutazás üzemmód (a személyzettől függetlenül)
A hajó állandó sebességgel cirkál enyhe vizeken, stabil és mérsékelt terheléssel. Az EMS rendszer elindítja a megfelelő számú alkoholos hidrogéngenerátort, kizárólag az egységek áramtermelésére támaszkodva az elektromos meghajtás és a fedélzeti segédberendezések ellátásához, miközben az akkumulátor töltés vagy kisütés nélkül tartja fenn az erőviszonyokat. Ez az egységtípus hosszú ideig stabil és gazdaságos sebességgel, a legalacsonyabb metanolfogyasztás mellett üzemel, és alkalmas nagy távolságú belvízi és tengeri, regionális áthajózásra.
2. Nagy terhelésű üzemmód (az egység és az akkumulátor kombinált kisütése)
A hajó indulásának felgyorsulása, a szembeszél és a hullámok, valamint a nagy teherbírású mászási viszonyok jelentősen megnövelték az elektromos meghajtás pillanatnyi teljesítményigényét, és a kizárólag alkoholos hidrogén egységekre támaszkodva nem tudják teljesíteni a csúcsterheléseket. A rendszer automatikusan vezérli az energiatároló akkumulátort, hogy szinkronban szabadítson fel elektromos energiát, és egyesül az egység tápellátásával a DC buszon, hogy azonnal kitöltse a nagy teljesítményű rést. Nem kell külön beindítani a generátort, elkerülve az egység túlterhelését és magas hőmérsékletű működését, és meghosszabbítja az egész gép élettartamát.
3. Alacsony sebességű/kikötési energiatárolási mód (egységes energiatermelés és energiatárolás)
Amikor a hajók belépnek a kikötőbe, alacsony sebességgel mozognak, és árukat raknak be és kiraknak a dokkban, a meghajtó terhelés jelentősen csökken, és az alkoholos hidrogén egység kimeneti teljesítménye nagyobb, mint a hajó fogyasztása. A felesleges villamos energia automatikusan eltárolódik az energiatároló akkumulátorcsomagban, hogy teljes legyen az energia-utánpótlás; Kikötés és leállás után minden alkoholos és hidrogénes egység leállítható, a hajó világítása, légkondicionálása, segédberendezései pedig egész nap akkumulátorról üzemelhetnek, így nulla károsanyag-kibocsátás és zajmentes dokkolás érhető el a kikötő területén.
C、 Teljesítmény illesztési logika tonna alapú hajóhálózatokhoz
A FARIZON energiahálózati megoldása négy szinten van szabványosítva: 1000-3000 tonna, 3000-5000 tonna, 5000-8000 tonna és>8000 tonna. Minden tonna ugyanazon a 750DC/380AC hálózati architektúrán osztozik, csak az egységek, az akkumulátorok és az elektromos tolómotorok számának módosításával. Kisméretű, 1000 tonnás belvízi hajókhoz 2-3 280 kW-os alkoholos hidrogén egység, 200-516 kWh akkumulátor és kettős 350 kW-os elektromos tológép szükséges a rövid távú szárazföldi szállítási igények kielégítéséhez; Közepes méretű, 5000 tonnás teherhajó: 3-4 egység, 500-700 kWh energiatároló, kettős 450 kW-os elektromos meghajtás, kiegyensúlyozó állóképesség és nagy terhelés; Tízezer tonnás offshore hajók: 6-7 alkoholos hidrogén generátor készlet, 1000-4000 kWh nagy kapacitású akkumulátorok, kettős 950-1100 kW teljesítményű nagy teljesítményű elektromos tológépek, alkalmasak az óceáni viharok kezelésére és a hosszú távú teljes terhelésű navigációra. A szabványosított hálózati architektúra megkönnyíti a moduláris telepítést a hajógyárakban, és szükség szerint további akkumulátorok is hozzáadhatók az akkumulátor élettartamának a későbbi szakaszban történő meghosszabbításához, anélkül, hogy a teljes gyűjtősín-táprendszert módosítani kellene.
D、 Az alkoholos hidrogén-hálózatok fő működési előnyei
1. Stabil terhelés és kisebb egységveszteségek
Az akkumulátor csúcs borotválkozási és völgytöltési egyensúlyi terhelése, az alkoholos hidrogén egységek mindig a gazdaságos tartományon belül működnek, elkerülve a gyakori nagy és alacsony terhelésű kapcsolást, és a nagyjavítási ciklus több mint 40%-kal meghosszabbodik a tiszta generátoregységekhez képest;
2. Zöld navigáció a teljes időszak alatt
A hajókázás alacsony kibocsátású metanolos energiatermelésen alapul, a kikötői területeken pedig nulla szén-dioxid-kibocsátású akkumulátorokat használnak az áramellátáshoz, hogy megfeleljenek a belvízi zöld utak és a part menti környezetbarát kikötői területek forgalmi korlátozásainak;
3. Nincs hiányosság az akkumulátor élettartamában
A csak néhány száz kilométeres hatótávolságú tisztán elektromos hajóktól eltérően a metanol üzemanyag-befecskendezés kényelmes, az energiatároló akkumulátorokkal pedig a regionális partközeli hajózást nem korlátozza a futásteljesítmény;
4. Alacsonyabb üzemeltetési és karbantartási költségek
A több egység párhuzamos kialakítása lehetővé teszi más berendezések normál áramellátását egyetlen egység karbantartása során, így nincs szükség a hajó földelésére, és jelentősen csökkenti az állásidőből adódó veszteségeket.
Összegzés
A FARIZON alkoholos hidrogénes erőművi hálózatának alapvető működési logikája az, hogy egy egyenáramú integrált buszt használjon hubként, alkohol-hidrogén egységekkel az alapvető áramforrásként és energiatároló akkumulátorokkal, mint teljesítménypufferekkel. Intelligens EMS rendszeren keresztül automatikusan vált három üzemmód között: közös energiatermelés, közös kisütés és energiatároló dokkolás, és alkalmas 1000-15000 tonnás belvízi és tengeri hajókra. A teljes megoldás figyelembe veszi a három alapvető követelményt: a hosszú élettartamot, a nulla kikötői kibocsátást, valamint az alacsony üzemeltetési és karbantartási veszteségeket, így kiforrott és praktikus zöld hajók áramellátási megoldást nyújt a hajózási vállalkozások számára.
