PROPULSION TECH：ハイブリダイゼーションへの道
Jon Mosterdは現在、Danfoss DrivesのNorth American Center of Excellenceのメンバーです。
画像クレジット：ダンフォスドライブ
海洋世界でのハイブリダイゼーションは、最新の流行から船舶の設計と改良の重要な部分へと移行しつつあります。
効率性の向上と世界的な法規制の新たな波への需要に部分的に起因して、船舶をハイブリッド化または電化することは組織にとって急速に必要になりつつあります。実際、国際海事機関（IMO）の海洋産業の規則とガイドラインでは、世界規模での排出量削減が求められており、世界中のいくつかの港では、排出量をゼロパーセントにするという野心的な目標が設定されています。
電化とハイブリダイゼーションの早期採用者はすでにその恩恵を享受しており、実質的な貯蓄や艦隊への便益を含む投資に対するプラスの収益を実現しています。さらに、彼らは成長し続け、さらに多くのハイブリッドソリューションを開発するための知識と経験も得ています。これを考慮して、ますます多くの組織が、彼らが彼らの海洋用途においてどのようにハイブリダイゼーションに向かって進むことができるかを評価し始めている。
ハイブリダイゼーションの挑戦
一般に、ハイブリダイゼーションは、効率を高めそして出力を最大にするための２つ以上のエネルギー源の結合として定義することができる。多くの場合、これらのシステムは、ピーク電力負荷を平準化したり、短期間の負荷に対してピークエネルギーを供給したりするために、バッテリまたはスーパーキャパシタを介してエネルギー貯蔵と結合されます。さらに、多くの会社は、燃料駆動の推進装置または推進装置を電気モーターで置き換え、需要に基づいて電力を供給するために一連の発電機を使用している。これは言い換えれば、船が必要な燃料だけを消費し、必要とされていない代替発電機が停止されることを意味します。
ある人にとっては、交雑は避けられない危険のように思えるかもしれません。しかし、ハイブリダイゼーションのための成功した計画を開発するための最初のステップはあなたの現在の状況を再検討するのに必要な徹底的な研究を行うことです。これにより、船舶のニーズが確定し、将来に向けた解決策が提供されます。正しいデータを収集し、あなたが現在いる場所のベースラインを確立するためにリソースに投資することは不可欠です。ソリューションとアプローチについてはさまざまな意見があるため、計画とデータは複数の推奨事項を通じて検証する必要があります。あなたが今どこにいたのか、そしてあなたが今どこにいるのかを知ることは将来のための正しい軌道を設定するのに役立ちます。
ハイブリダイゼーションプロセスは、少数のシャフトジェネレータから始めて、完全に電化された容器までずっと増やすことができます。この基礎を築くためには、船舶の目的を十分に理解し検討することが重要です。電気推進やスラスタ、エネルギー貯蔵装置、シャフトジェネレータ、複数の発電機などのアイテムはすべて、船舶の所有者が船舶の設計に出入りできるパズルピースです。距離とデューティサイクルが短いいくつかの用途では、完全電気船がすでに配備されており、将来のために設計および建造されている船も増えています。
ハイブリダイゼーションの利点
達成することができる効率の異なる側面を考慮することによって、ハイブリダイゼーションは血管が多くの利益を享受することを可能にすることができる。ハイブリッド船への主な投資収益率は、燃料消費量の削減に関連するコスト削減を通じて達成されます。しかし、考慮すべき他の具体的な項目があります。ハイブリダイゼーションは、ピーク負荷がバッテリシステムによって処理される小型の発電機の使用を可能にし、発電機の運転頻度を減らすことができ、その結果、重量、スペース、およびメンテナンスが減少する。
例えば、二重推進システムでは、モータ駆動または発電の両方が可能なシャフトジェネレータを組み込むことができます。軽量では、2つのディーゼル発電機のうちの1つは遮断され、代わりに他のシャフト発電機によって動力を供給される可能性があります。動いているエンジンは支柱と発電機の両方に動力を供給することができ、オフになっているエンジンはクラッチを切られてその発電機をモーターに切り替えさせる。それはまだ電気モーターを介して低い負荷で機能します。これは、2つのユニットの稼働時間の短縮、メンテナンスの削減、および燃料の効率的な使用につながります。
ハイブリッド船舶システムの他の利点は性能である。ディーゼルエンジンでも液化天然ガス（LNG）エンジンでも、電力要求に対する応答時間はすぐには決まらない。さらに、これらのエンジンは急激な負荷の変化にうまく適応しません。パワーエレクトロニクスをエネルギー貯蔵に結合すると、ピーク電力需要に対する応答時間は数秒から数ミリ秒にシフトする可能性がある。エンジンはまた、バッテリーやスーパーキャパシタに吸収されるため、この突然の変化を見ることはなく、これらのピーク負荷に対応するために発電機を待機させる必要はありません。このようにして、装置は機械的応力および負荷がより少なくなり、それはその寿命を延ばしそして保守費用を減らすであろう。
より小型の発電機、シャフト発電機および電力貯蔵を利用することはまた、船舶におけるより高いレベルの冗長性を可能にする。複数の電源と複数の電気モーターを持つことは、システム障害が発生した場合でも船舶が依然として低負荷で運転できることを意味します。上記の2推進シャフトジェネレータの例を見てください。 １つの推進モーターが故障している場合、シャフト発電機は発電機からモーターに切り替えられ得る。補助発電機、または主推進発電機は、電気モーターを介して修理のために船を港に戻すことができます。高価なタグボートやけん引なしですべて。
これらの複数の電源を操作するには、適切な電源管理インフラストラクチャが必要になります。これらのシステムが正しく設計されている場合、それらは機器の特定のライフサイクルに対処し、また乗組員が簡単にトラブルシューティングできるようにプログラムされます。多くの企業は、船舶事業者が最高のパフォーマンスと最高の効率で運転できるようにするための制御システムを構築するために、研究開発に多くのリソースを投資してきました。ただし、ハイブリッドシステムを提供するインテグレータが電力管理ソフトウェアの経験とテストを行っていることは依然として不可欠です。最も費用対効果の高い解決策（前払い）が、長期的に見て必ずしも最善または最も費用対効果が高いとは限りません。
すべての変数を秤量する
ハイブリダイゼーションには多くの利点があります。ただし、考慮する必要がある追加コストもいくつかあります。バッテリ、スーパーキャパシタ、およびパワーエレクトロニクスでは、メンテナンスに別のアプローチが必要です。彼らはまた異なるライフサイクルを持ち、サービスを提供するために特別なスキルセットを必要とする可能性があります。ハイブリダイゼーションへの移行を検討する際には、乗組員の訓練を受けることも、方程式の重要な部分である必要があります。たとえば、破損した油圧ラインのトラブルシューティングは、破損したワイヤとはまったく異なる作業です。また、メンテナンスのための特別なガイドラインがあるので、スペアパーツを船にストックするための別のアプローチが必要です。したがって、ハイブリダイゼーションに関しては、適切なパートナーを見つけることは、適切なサプライヤーを見つけることだけではありません。それはまた、適切な人々を乗船させるためのパートナーシップを含む必要があります。
実際、これらのパートナーシップ、そして具体的な目標と計画を念頭に置いていることが、ハイブリダイゼーションへの複数のアプローチをうまく進めるための重要な要素です。綿密なアプローチを取り、慎重に計画する必要があります。ハイブリッド船に対するあなたのアプローチがどのようになるかを確立したら、旅の中であなたと一緒に歩く経験豊富なパートナーを見つけることが次の重要なステップです。あなたが強いビジョンを定義したときだけでなく、あなたがすでにそれを経験したことがある他の人とパートナーを組むときにも、山に登ることはより簡単にされます。
Jon Mosterdは現在、Danfoss DrivesのNorth American Center of Excellenceのメンバーです。彼のチームと並んで、Jonは彼らの海洋および重工業アプリケーションでインテグレーター、OEMそしてエンドユーザーをサポートするのを助けます。
この記事は、 MarineNewsマガジンの2019年7月の印刷版に初めて掲載されました。
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