Rebocadores Híbridos

(...)Aqui está um novo rebocador,  24 metros de comprimento com unidade de propulsão z-drive, que pode navegar  com apenas a energia da bateria ou direto  de seu motor principal, exercendo mais de 5.000 HP quando necessário. A beleza de seu sistema é que ela pode escolher combinações de fontes de energia para a propulsão - incluindo os geradores auxiliares - ou aplicá-los todos juntos, por períodos de potência máxima, e é todo controlado por um computador projetado para maximizar a economia de combustível e minimizar as emissões de gases de escape motores a diesel.

Foss é a primeira companhia marítima do mundo a construir uma rebocador  viável híbrido.

Muitas empresas estão trabalhando em projetos híbrido para atender as exigências de redução das emissões, especialmente nos portos da Europa e os E.U. Alguns desses projetos envolvem novas combinações de híbridos diesel, gás natural liquefeito (GNL) e baterias de armazenamento. No entanto, o grande espaço exigido para tancagem de GNL a bordo de um rebocador está apresentando alguns problemas de engenharia com a aderência. Mas foi apenas um par de anos atrás, quando o peso dos grandes bancos de baterias foi considerada um entrave para o desenvolvimento de design do primeiro rebocador hibrido Foss. Hoje as 126 baterias 12 volts de gel de armazenamento ,pesando cerca de 8 ton, empilhados na sala do motor de Carolyn Dorothy, parecem ser apenas uma outra parte do sistema de lastro.

Como ponto de partida no processo de projeto, os engenheiros da Foss usaram computadores para rastrear os padrões de funcionamento de dois outros rebocadores de trabalho semelhante em Long Beach / Los Angeles Harbor. Em última instância, foi determinado que era necessário para os rebocadores  apenas 7 por cento de pleno poder em suas operações. No entanto, quando a potência plena era necessário teria de se-lo imediatamente. O estudo também mostrou que os rebocadores operavam cerca de 95 por cento do tempo com menos de 67 por cento da potência total, e que eles operavam cerca de dois terços do seu tempo à potência inferior a 20 por cento.

Inerentes a um projeto híbrido são a economia de combustível e reduzido nível de emissões que sejam alcançados com baixa potência, a modalidade mais utilizada pelos rebocadores do porto.
A fórmula de poder apresentado por Carolyn Dorothy integra menores e mais leves motores diesel  principais e  diesel geradores maiores do que nos rebocadores da classe golfinho, juntamente com as baterias de armazenamento e com um motor-gerador localizado entre os motores e os z-drives. O gerador de motor (MG), localizado a ré de cada motor principal, não poder criar a sua própria. Em vez sua função é converter energia elétrica (a partir de baterias ou geradores) em energia mecânica (giro no eixo) e o oposto, dependendo do modo de funcionamento. O MG pode ser acoplado dentro ou fora de operação.

O energia específica semelhante a  de um trem é a seguinte: dois motores de 1.700 hp Cummins principal, dois geradores de 310 kW Cummins auxiliares, 126 baterias, cabos de fibra de carbono, dois motores-geradors Siemens e, finalmente, dois propulsores azimutais Rolls-Royce . Um quadro grande e barramento de Corrente Continua está inserido dentro de uma quadro eletrico localizado entre os motores principais.

"O desafio das operações de reboque é que os rebocadores gastem 95 por cento do seu tempo à potência muito baixa, à espera de aplicar 95 por cento de sua energia para menos de 5 por cento do tempo", disse Robert Allan, o arquitecto naval cuja empresa ajudou a desenhar o novo rebocador híbrido, bem como as outras nove embarcações classe Dolphin antes dela. "Com essa combinação de componentes ,o rebocador pode operar com qualquer combinação de baterias sozinho,  grupos geradores sozinhos, baterias mais grupos geradores, motores principais sozinho, ou mais motores de baterias, de acordo com a demanda de energia", disse Allan.

Quando o poder total é necessário, toda a potência do motor principal é usado para girar os eixos de hélice e um rápido aumento no torque do eixo pode ser aplicado através de geradores de motor de ambos os banco de baterias e geradores auxiliares. O resultado é aplicada potência de até 5.080 cv, com tração de bollard pull de 60 toneladas - o mesmo padrão de poder construída em toda a classe Dolphin de rebocadores.

Na sua essência, o rebocador novo ainda pode acoplar  os motores aos eixos principais  que irá girar as hélices azimutal. Além de que tudo é uma espécie de rebocador makeover, tornado possível pelo motor -gerador Siemens, o grande banco de baterias que armazenam electricidade, o quadro e o computador que regula e aplica o poder onde e quando necessário.

Todo diesel tem a habilidade de colocar energia no barramento CC para fornecer um ou ambos os conjuntos de MG para a propulsão, bem como auxiliar de cargas críticas, tais como bombas hidráulicas, bombas de refrigeração e do guincho . Carolyn Dorothy está equipado com um guincho de proa DEPGF Markey-42 - um guincho semelhante ao encontrado em outros rebocadores Classe Golfinho, salvo por suas contribuições híbridas. O sistema eletrico pode aceitar a força regenerada do guincho Markey.

O DEPGF-42 guincho híbrido é especialmente configurado para gerar energia de volta para as baterias quando o guincho está operando. O motor funciona como um gerador ", disse Blaine Dempke, presidente da Markey Machinery Company de Seattle." O Sistema de geração é funciona quando o guincho está se recolhendo o cabo. "

Essencial ao bom funcionamento e constante do sistema é o sistema informatizado de gestão de energia (EMS).

A EMS é projetado para facilitar o trabalho do capitão , reduzindo todas as combinações possíveis de energia em quatro faixas de potência e configurar automaticamente as fontes de energia para a propulsão e cargas necessárias de acordo com a demanda. Estas bandas de energia é dado pelo usuário rótulos amigáveis, como o mínimo de emissões, o Eco-Cruzeiro, meia faixa e Força total.

O capitão ou o operador escolhe qualquer um dos níveis que  lhes são adequado - parada, ociosa, de trânsito ou auxiliar, todos dispostos em um pequeno painel na frente dele. Então,  ele faz exigências sobre os z-drives através do joystick, controles de guincho, etc  O sistema entra em ação com as combinações de plantas necessárias.

Bem como tornar as coisas simples para o capitão, as bandas são projetados para conservar automaticamente  mais combustível e emitir menos emissões para cada modo de potência necessária.

Por exemplo, no modo de paragem, quando a embarcação está em marcha lenta entre as atribuições e / ou utilizar menos de 5 por cento de sua força de propulsão, a configuração de carga é tipicamente para um ou dois auxiliares de funcionamento e energia armazenada disponível para uso.

No modo de trânsito, para o trânsito lento e contínuo trabalho de baixa potência utilizando cargas inferiores a 22 por cento por longos períodos, uma configuração típica é uma fábrica de motores principais e dois geradores auxiliares execução. Um motor principal de um sistema de transmissão e uma MG alimentado no lado oposto fornecer propulsão. O sistema permite tanto ASDs para ser operado por um motor principal. A bateria pode ser usado como um passeio temporária através de reivindicações transitórias.

No modo de assistência, durante o trânsito rápido contínuo e uma grande percentagem de navio auxiliar de trabalho onde os requisitos de potência máxima não exceda 46 por cento por longos períodos, a configuração típica é de dois motores principais. Se precisar de recarregar as baterias nesse modo, um ou ambos os geradores auxiliares vão entrar em operação.

Potência total de trabalho é de trânsito rápido e plena carga auxiliar. Uma configuração típica é de dois motores principais e dois geradores auxiliares, com bateria a energia armazenada disponível para chegar a potência total e exige mais transitória. A planta também é capaz de fornecer potência do eixo completo para propulsão.
Mike Lonich, capitão atribuído para o primeiro Carolyn Dorothy, diz que goza da distinção de sua posição original.

"Ela é exatamente como os  outros Dolphin quando ela está no modo de assistência. Mas, há muita diferença quando ela está no modo de trânsito e de modo híbrido. Tudo fica silencioso. No modo de inatividade, quando estamos à espera de um navio em apenas baterias, ou quando precisamos de energia suficiente para manter a estação, não há som de motor. Tudo que você ouve é a ventilação e  o Arcondicionado. "

Uso de combustível é estimado em 20 a 30 por cento menor que o padrão de rebocadores Dolphin. "Levará um ano para obter números reais, mas acho que estamos indo para ver melhor do que isso. Nós vamos fazer estes números com certeza. Fomos todo o caminho até San Diego para sua cerimônia de batismo, viajando a 6,5 nós e alimentado por apenas um gerador de energia que alimentam o sistema.

O custo do cabo é ainda um trabalho em progresso. Estima-se que o primeiro híbrido irá adicionar 40 por cento do custo de um rebocador Dolphin padrão. Custo de um navio típico assistir ASD rebocador trator hoje funciona entre $ 7 milhões e US $ 10 milhões. US $ 1,3 milhões contribuídos pelos portos de Long Beach e Los Angeles não vai cobrir a diferença no custo total, estimado em cerca de US $ 2 milhões.

No entanto, os funcionários da Foss fizeram um relatório que antecipa  poupanças através do uso de combustível, manutenção de máquinas e vida prolongada do motor. O híbrido já gerou um ágio considerável para a empresa, e que poderia se traduzir em uma vantagem de marketing, sobretudo nos portos da Costa Oeste.

No entanto, existem benefícios para Foss , como o acima mencionado poupança anual de combustível e à expectativa de que a rede irá transformar a metade tanto quanto os motores rebocador existentes Dolphin fazer, anualmente. O dobro da vida útil do motor é um benefício significativo, como é bom, tanto em referência aos portos, mas também para os cidadãos de Long Beach e Los Angeles com a contribuição da empresa para um mais calmo, um ambiente mais limpo.

Enquanto Foss diz que não tem planos imediatos de construir um outro rebocador híbrido, a companhia disse que provavelmente irá desenvolver planos para equipar alguns dos seus rebocadores existentes depois que aprende o suficiente sobre o funcionamento da nova tecnologia.
O novo rebocador trator Foss inclui um pacote de potência híbrida que incentiva o uso de energia durante o tempo mínimo entre postos de trabalho ou por outros períodos de comerciais ligeiros. (Brian Gauvin)

Trechos extraídos da revista Profissional Mariner .