Povratak hibrida
BN 245Kao dobra međufaza prema potpunoj elektrifikaciji brodskih pogona na današnjem stupnju tehnološkog razvoja, hibridni pogon je pokazao da je ovo njegovo vrijeme. Barem tako kažu proizvođači brodskih motora
Svjedoci smo elektrifikacije pogona u svim domenama prometa i kretanja kao pokušaj da se smanji razina, odnosno emisija CO2, ali i da bi se dobile poboljšane performanse. Ovaj zaokret je nekako paralelno krenuo u svim granama prometa, gdje je pomorstvo i nautika dalo svoj obol s jedne strane kroz potpuno električna plovila, a s druge ponovnim aktiviranjem hibridnih pogona. Maknimo pomorstvo i velike brodove, njihov problem je prijevoz velike mase na velikim udaljenostima i sa današnjih tehnološkim razvojem nije lako zadovoljiti nultu emisiju CO2 bez korištenja fosilnih goriva. Pogon rekreativnih plovila, pogotovo onih veće mase, a istovremeno prilično velikih brzina, pred električne pogone za takva plovila stavilo je izazov koji je teško zadovoljiti, pogotovo kada se traži veći doplov. U domeni rekreativne plovidbe tj. plovidbe iz ugode, umjesto da se smanjila emisija CO2 smanjenjem snaga pogona i brzine okrenulo se razvoju čistih pogona isto tako velike snage koje napaja velika količina baterija, što je opet prilično skupo i upitne održivosti. Dok se ne riješi taj trenutno nerješiv problem pohrane električne energije neki proizvođači, odnosno njihovi razvojni timovi, pokušavaju smanjenje emisije CO2 riješiti određenim prijelaznim oblicima pogona. Jedan od tih je korištenje nešto čišćih plinskih motora, drugi je korištenje gorivih ćelija, dok je treći hibridni pogon koji kombinira pogon fosilnim gorivima i električnom energijom. Kao dobra međufaza prema potpunoj elektrifikaciji brodskih pogona, na današnjem stupnju tehnološkog razvoja hibridni pogon je pokazao da je ovo njegovo vrijeme, barem tako kažu proizvođači brodskih motora.
Prva instalacija MAN Smart Hybrid Experience je napravljena na jahti Princess X95, a javnosti je predstavljeno na sajmu u Cannesu
Dokazano u praksi
Najbolji primjer i grana prometa kod koje se hibridni, ali i potpuno električni pogon dokazao, je cestovni promet. Rezultati testiranja koja su napravljena na cestovnim vozilima, a ona su već dug period u uporabi pa su pokazala „stvarne brojke”. Te brojke govore da su autonomije električnih automobila oko stotinjak kilometara, gdje neki modeli imaju kapacitete baterija za prijeći i četiristotinjak kilometara. Kod elektropogonjenih plovila situacija je raznolika, nema unificiranosti kao kod električnih automobila. Može se reći da je doplov nekih plovila nekoliko desetaka nautičkih milja, a da neka imaju doplov i preko stotinu NM. Za sve one koji žele veći doplov i veću neovisnost, hibridni pogoni pokazali su se kao dobra mjera održive i čiste plovidbe. Neki proizvođači brodskih motora počeli su sa tranzicijom svojih motora pa su sa isključivo fosilnih goriva prešli na neke čišće varijante. Jedna od tih varijanti koja uključuje „čišće” brodske diesel motore je njihovo povezivanje sa električnim motorima. Oni u zajedničkom radu daju istu ili nešto slabiju izlaznu snagu slične cijene po wattu, ali zato čišću i u većini vremena tišu. Ozbiljne hibridne pogone dorasle izazovima eksploatacije i potrebnih performansi razvili su proizvođači radnih motora za kamione, autobuse i radne strojeve poput Volvo Pente i MAN-a. Nedavno prestavljen hibridni sistem „MAN Smart Hybrid Experience”, gdje je on više od samog pogona, objedinio je sve karakteristike konvencionalnih pogona sa kapacitetima tehnologije današnjih električnih pogona i pohrane električne energije. MAN hibridni pogoni svoju primjenu su osim za potrebe cestovnih vozila i radnih strojeva pronašli i kod pogona brodova, i to u rasponu od 388 do 1972 KS.
MAN Smart Hybrid experience
Sustav koji čine brodski diesel motor, kopča te električni motor/generator dio su priče koja se zove MAN Smart Hybrid experience. Sinhroni elektromotor sa permanentnim magnetima, električna je komponenta koja je dostupna u dvije verzije izlazne snage i to 247 i 484 KS (184 i 368 kW). Sa promjerom od 560 mm ova dva elektromotora dimenzijama odgovaraju ugradnji na brodske diesel motore, a sa kojim su vezani elektromagnetskom kopčom. MAN Smart Hybrid Experience je kompatibilan sa tri serije MAN motora, MAN D2863(12 cilindara, V konfiguracija), D2868 (8 cilindara, linijska konfiguracija), te D2676 (linijska konfiguracija) gdje se postiže udio hibridnog pogona u ukupnim performansama i od 56%. Izlazna snaga koja se dobije na propeleru može se zbrajati pa tako kada se spoje diesel motor od 388 KS sa električnim motorom od 247 KS dobije sa ukupna snaga od 635 KS.
Grafički prikaz komponenti sustava MAN Smart Hybrid Experience koji uključuje i brodske generatore te priključak na napajanje sa kopna
Kapacitet baterija
Hibridni sustav na plovilu sastoji se od tri elementa, diesel motora, elektromotora sa generatorom, te namjenskih visokonaponskih brodskih baterija napona preko 600 V. Ove baterije mogu biti nadopunjene preko kopnenog priključka kao i preko brodskog motora, kada hibridni dio radi kao generator električne energije. Kao opcija nadopune električne energije i solarni paneli mogu biti jedna od opcija. MAN trenutno koristi baterije drugih proizvođača no u tijeku je razvoj vlastitih baterija, kao i proizvodnje za potrebe kako brodskih sustava, tako i cestovnih vozila. MAN Truck&Bus grupa već ima razvijene električne autobuse koji koriste baterijske sustave od 650 kWh, kao i baterijski sustav od 36 kWh koji se ugrađuje u gradska dostavna vozila. U razvoju je sustav baterija od 223 kWh koje bi napajale motor od 335 KS, a koji bi trebao biti ugrađivan na kamione čija proizvodnja bi trebala početi 2024. godine. Njihova autonomija bi trebala biti oko 180 km.
Modovi rada
Kako bi se dobile optimalne izlazne vrijednosti, odnosno kako bi se koristio optimalno, ovaj sustav u svome radu koristi nekoliko načina rada, odnosno modova. Zero-Emissions mode je taj kod kojega plovilo koristi električnu energiju iz baterija za pokretanje elektromotora u kojem se ostvaruje tiha i ekološki čista plovidba. Diesel-Electric mode osigurava rad električnih sustava, odnosno potrošača koji se napajaju električnom energijom iz generatora i brodskih baterija. Kada brod ima dupli sustav propulzije Cross-Over mode omogućuje da jedan motor bude opterećen generatorom preko kojega se napajaju brodske baterije i potrošači, a da drugi motor radi u električnom modu. Hotel mode je namijenjen radu i napajanju električnih potrošača bez potrebe paljenja brodskih motora. Ukoliko je brod na vezu i postoji veza priključka na gradsku električnu mrežu, ovaj mode to omogućuje. Kada diesel motori i električni motori rade zajedno nadograđujući se međusobno, to predstavlja Boost mode. Kada diesel motoru nedostaje snage aktivira se električni motor za snažniji okretni moment. Kada električni dio miruje i koristi se samo diesel motor, koristi se Diesel mode koji osim što pogoni plovilo, nadopunjuje brodske baterije, ali ne preko hibridnog dijela već preko vlastitog alternatora.
Prikaz elemenata sustava bez baterijskog dijela sa visokonaponskim baterijama
Područje primjene
MAN Smart Hybrid Experience javnosti je predstavljen na prošlogodišnjem sajmu u Cannesu gdje je prikazana prva instalacija. Radilo se o jahti Princess X95. Ovaj hibridni sustav ima svoje okvire, što bi značilo da bi jedna jahta od 80 do 100 tona sa dva dieselska motori i 250 kW baterija imala autonomiju od 12 sati u Hotel modu ili 2 sata plovidbe brzinom od 7 čvorova. Na ovakvom plovilu trebalo bi se dodati još 3 tone baterija, a time bi se izgubilo 3 m3 prostora. Od toga oko 1,3 m3 bi se koristilo za smještaj baterija dok bi se oko 2 m3 koristilo za smještaj Power Managmenta. U MAN-u očekuju da bi za ovakve sustave trebali biti zainteresirani vlasnici jahti, zbog komfora i neovisnosti. Na super brzim plovilima ovaj hibridni sustav bi trebao dati dobit u performansama, dok bi na radnim i putničkim plovilima MAN Smart Hybrid System omogućio čistu plovidbu, pogotovo u područjima sa ograničenjima gdje nije dozvoljena plovidba sa plovilima koja pogone motori na fosilna goriva.
Dodavanje Hibridnog dijela moguć je za nekoliko tipova MAN diesel motora i to u rasponu snaga od 388 do 1972 KS
Power-by-the-hour
Metodom obračuna troškova, kojom bi se dobili stvarni troškovi, Volvo Penta namjerava razbiti famu oko preskupe filozofije e-mobilnosti.
Otočje Svalbard na sjeveru Europe, poznato po očuvanoj prirodi, kroz pilot projekt će dobiti prvo hibridno plovilo za razgledavanje otočja. Tihu i ekološki čistu plovidbu, kao i gotovo potpuno održiv turizam, na ovome otočju trebao bi osigurati Volvo Pentin hibridni pogon.
Dokazano u praksi
Kako bi posjetitelji mogli u tišini i sa što manjim ometanjem životinja razgledavati divlji svijet Svalbarda, Volvo Penta i najstariji turistički operator Hurtigruten Svalbard, zajedno su opremili i motorizirali hibridno plovilo Marell M15. Po posebnim zahtjevima naručioca Marell Boats Sweden AB je opremio M15 za složene arktičke uvjete. Proizvodnju i opremanje je pratio Volvo Penta, od podrške u instalaciji i upuštanju sustava punjenja, ventilacije, grijanja, te rada air-conditioning sustava. Brod se trenutno testira u Volvo Pentinom testnom centru u Krossholmen, kod Gothenburga nakon čega će biti isporučen Marell Boatsu na zadnje provjere prije isporuke Hurtigruten Svalbard u svibnju.
Pogonjem Volvo Pentinim D4-320 DPI Aquamatic Hybrid motorima, ovo plovilo nudi lijepe brzine kako u krstarenju sa 25 čvorova, tako i na maksimumu sa 32 čvora, a sa ekstra doplovom od čak 500 NM. U eksploataciji plovila sa hibridnim pogonom koristiti će se „Power-by-the-hour” metoda obračuna troškova kojom bi se dobili stvarni troškovi i razbila fama oko filozofije preskupe e-mobilnosti. Operator Hurtigruten Svalbard će u testnom periodu troškove obračunavati po kilowat satu (kWh) sa proračunom troškova i amortizacijom postavljeniom na 1000 sati tijekom jedne turističke sezone, koja na Svalbardu traje od 01. svibnja do 31. listopada.
...
