Mengapa Mesin PM akan menjadi pilihan utama untuk penggerak drive langsung listrik di kapal besar

Efisiensi, keandalan, dan kekompakan yang unggul adalah keunggulan kompetitif inti dari mesin magnet permanen (PM). Dengan posisi dan pengalaman terkemuka di pasar kami dalam memberikan generator poros PM, kami percaya mesin-mesin ini memiliki peran besar untuk dimainkan dalam elektrifikasi armada laut dalam. Karena pemilik kapal berupaya menurunkan emisi sesuai dengan target IMO, mesin PM menawarkan solusi yang menarik.

Dalam konteks propulsi, mesin PM digunakan dalam kereta penggerak listrik untuk menghasilkan daya mekanik yang mengubah poros baling -baling atau thruster. Sebaliknya, generator poros PM mengonversi energi mekanik rotasi poros propulsi – digerakkan oleh mesin utama kapal – kembali menjadi listrik untuk digunakan di atas papan, mengurangi kebutuhan genset diesel.

Dalam kedua aplikasi ini, 'permanen' mengacu pada penggunaan magnet permanen untuk membuat medan magnet yang diperlukan untuk operasinya. Ketika elektromagnet, yang digunakan dalam mesin konvensional, membutuhkan sumber daya eksternal untuk menghasilkan medan magnet, magnet pada rotor PM menghasilkan medan magnet konstan tanpa perlu untuk catu daya eksternal.

Medan magnet berinteraksi

Dalam mesin propulsi PM, dua medan magnet perlu berinteraksi untuk menghasilkan torsi yang diperlukan untuk memutar rotor. Ini dicapai dengan memberi makan arus eksternal ke dalam gulungan stator di dalam mesin PM untuk membuat medan magnet yang berputar. Bidang ini mengunci ke medan magnet konstan dari magnet rotor, pada efeknya, 'menyeret' rotor dan membuat rotor berputar. Kecepatan rotor – dan karenanya garis poros – dapat dikontrol dengan tepat dengan menyesuaikan frekuensi arus yang disediakan.

Manfaat operasional

Tidak seperti motor listrik tradisional seperti mesin sinkron (EESMS) dan mesin induksi (IMS) yang bergantung pada elektromagnet, mesin PM menghasilkan medan magnetnya tanpa mengonsumsi daya tambahan, menghilangkan kerugian rotor dan meningkatkan efisiensi.

• Pada titik operasi pengenal, mesin PM biasanya sekitar 2-4% lagi efisien dari EESMS dan 3-6% lebih efisien daripada IMS. Perbedaannya menjadi lebih besar pada beban parsial, di mana mesin -mesin ini terutama beroperasi. Efisiensi yang meningkat ini dapat menyebabkan jutaan dolar dalam penghematan biaya bahan bakar dan pengurangan beberapa ribu ton CO₂ Emisi selama masa hidup kapal.

• Mesin PM lebih kompak. Mereka menempati 30-40% lebih sedikit ruang Di ruang mesin dan hingga 50% lebih ringan, membuatnya ideal untuk kapal di mana ruang dan berat badannya premium.

• Mesin PM juga membutuhkan lebih sedikit perawatan Karena lebih sedikit memakai bagian dan komponen yang bisa gagal.

Manfaat biaya

Dibandingkan dengan propulsi diesel-mekanis, biaya modal awal penggerak listrik biasanya sedikit lebih tinggi. Namun, dalam jangka panjang, solusi ini dapat secara signifikan lebih efektif karena penghematan bahan bakar, tergantung pada jenis kapal, profil operasi dan arsitektur sistem listrik. Penghematan terbesar dapat dicapai di kapal yang menghabiskan sebagian besar waktu operasi total mereka pada kecepatan yang dikurangi. Ini karena beberapa genset kemudian dapat dimatikan, sedangkan yang tersisa beroperasi dekat dengan titik beban optimal mereka.

Selain itu, menggunakan genset kecepatan variabel dan distribusi daya DC selanjutnya dapat meningkatkan efisiensi tanpa meningkatkan jumlah komponen konversi daya. Bahan bakar biasanya menyumbang sekitar 95% dari biaya seumur hidup, dan di sinilah mesin PM dapat membuat perbedaan besar. Sebagai contoh, kami telah memasok lebih dari 100 pm generator poros untuk operator LNG, dengan perkiraan penghematan pengeluaran operasi sebesar USD 2 juta per kapal selama masa hidupnya.

• PM Motors harganya hampir sama dengan motor listrik konvensional, tetapi efisiensi yang lebih baik membantu mengurangi biaya seumur hidup dan berkontribusi juga untuk menurunkan pajak karbon. Ini bisa sangat signifikan untuk kapal yang beroperasi sebagian besar kurang dari kecepatan penuh. Persyaratan pemeliharaan yang lebih rendah lebih lanjut mengurangi OPEX.

• Mesin PM sakelar mandiri, membuat mereka langsung berkumpul menjadi kapal Newbuild. Ketika datang ke perkuatan, tidak ada batasan dari perspektif mesin PM. Namun, prosedur untuk kapal besar rumit karena Anda perlu mengeringkan kapal dan memotong lubang di samping untuk memasang mesin, yang bisa memakan waktu beberapa bulan.

Daya tahan dan keandalan

Mesin PM bukanlah penemuan baru dan telah umum digunakan selama dua dekade terakhir di aplikasi kelas Megawatt (MW), termasuk turbin angin besar dan beberapa pendorong azimuthing. Kondisi operasi sebenarnya jauh lebih keras untuk turbin angin daripada ruang mesin kapal; Pikirkan saja Laut Utara di musim dingin! Di ruang mesin, tidak pernah membeku, tidak ada garam di udara, dan kelembaban jauh lebih sedikit. Latar belakang ini memastikan daya tahan dan keandalannya dalam aplikasi maritim.

• Di luar co₂ Emisi, mesin PM relatif tenang dan menghasilkan getaran minimal dibandingkan dengan sistem konvensional, sehingga mengurangi polusi suara dan dampaknya terhadap kehidupan laut. Dalam satu kasus kapal penangkap ikan, sistem PM kami menerima notasi diam DNV, yang menempatkan batasan ketat pada kebisingan bawah air (guci), menyoroti tingkat kebisingan minimalnya.

• Semua mesin PM kelas MW menggunakan magnet yang terbuat dari campuran neodymium, besi dan boron. Dengan fluks magnetik yang kuat, mereka dirancang untuk bertahan sepanjang 20 hingga 30 tahun seumur hidup kapal. Umur panjang ini, yang didasarkan pada pengukuran aktual, menghilangkan kesalahpahaman pasar umum tentang perlunya penggantian magnet.

Redundansi dan keamanan

Persyaratan kelas untuk mesin PM diformalkan selama dekade terakhir, dan solusinya sekarang standar. Namun, jika kapal hanya memiliki satu garis poros, maka propulsi listrik tidak sepenuhnya diterima oleh masyarakat klasifikasi, terlepas dari jenis motor listrik. Untuk mengatasi masalah ini, kami telah mengembangkan konsep tandem yang terdiri dari dua motor yang terhubung pada poros umum. Jika satu mesin gagal, mesin kedua dapat melanjutkan operasi, menyediakan setidaknya 50% dari daya penuh. Karena ketergantungan kecepatan kekuatan kubik dari baling-baling, ini cukup untuk memindahkan kapal sekitar 80% dari kecepatan penuh.

• Karena medan magnet dalam mesin PM tidak dapat dimatikan, persyaratan kelas lain memiliki mekanisme decoupling di dalam mesin untuk mengunci rotor di tempat ketika motor tidak beroperasi. Ini diperlukan karena medan magnet konstan mesin PM dapat menginduksi tegangan bahkan ketika motor mati – jika rotor terus berputar. Mekanisme decoupling menahan rotor aman dan mencegah arus gangguan dan induksi tegangan yang tidak diinginkan di terminal mesin.

• Seringkali, kami juga menggunakan pemutus sirkuit titik bintang di mesin PM untuk mencegah arus kesalahan dan mengelola risiko yang terkait dengan medan magnet, terutama dalam aplikasi generator poros. Ini memastikan bahwa perawatan dapat dilakukan dengan aman dan membantu melindungi mesin dan kru dari potensi bahaya listrik.

Tren pasar

Motor PM sekarang sangat umum di kapal yang lebih kecil seperti feri tetapi juga dalam sistem propulsi kelas MW yang digunakan oleh banyak jenis kapal. Misalnya, sakelar telah memasok motor propulsi 3 MW pm untuk pembawa curah CSL M/s untuk tiduryang memenangkan “Kapal Tahun Ini” di 2023 Marine Propulsion Decarbonisation Awards.

Tantangan utama adalah bahwa kapal laut dalam yang lebih besar masih menggunakan sistem diesel-mekanis, tetapi ada pergeseran karena peraturan pengetatan. Target IMO untuk mengurangi emisi gas rumah kaca secara signifikan memaksa pemilik kapal untuk mengadopsi teknologi yang lebih bersih, dan propulsi PM adalah salah satu solusi yang paling efektif.

• Kami adalah yang pertama di pasar untuk memasok generator poros PM, yang membutuhkan banyak meyakinkan. Kemudian, sebagian besar tentang penghematan bahan bakar, tetapi sekarang lebih tentang pengurangan emisi.

• Kami tidak melihat masalah dengan penerimaan pasar. Sejak 2015, kami telah menjual lebih dari 400 pm generator poros untuk kapal besar. Bersama -sama, mereka memiliki beberapa juta jam berjalan kumulatif, sehingga teknologi dasar terbukti. Produk elektronik daya kami juga membuatnya sangat mudah untuk menghubungkan berbagai jenis sumber energi ke dalam sistem tenaga kapal, seperti baterai, sel bahan bakar dan angin/matahari, yang juga akan lebih umum di masa depan.

Desain Modular

Fokus kami di sakelar adalah pada sistem drive langsung tanpa gearbox (artinya lebih sedikit komponen), yang kami percaya adalah solusi yang paling andal untuk aplikasi propulsi kelas MW. Pembeda terbesar kami adalah fleksibilitas kami dalam menawarkan desain yang dibuat khusus dioptimalkan untuk kebutuhan pelanggan. Kami tepat mencocokkan kapasitas mesin PM dengan kecepatan dan daya operasional kapal tanpa dimensi berlebihan. Pendekatan desain modular kami meminimalkan biaya rekayasa dari proyek ke proyek. Kita dapat mengadaptasi antarmuka dan memindahkan barang -barang, misalnya, menyesuaikan sistem pendingin atau memodifikasi diameter poros.

Sebagai kesimpulan, mesin PM menawarkan solusi serbaguna untuk kebutuhan propulsi listrik di masa depan karena industri mengadopsi solusi yang lebih berkelanjutan. Tentu saja, efisiensi, kekompakan dan keandalannya menjadikannya pilihan yang unggul versus EESMS dan IMS konvensional. Kami pasti telah memasuki era mesin PM, dan tingkat pertumbuhan pertanyaan yang cepat yang kami terima, terutama untuk aplikasi propulsi, berfungsi sebagai bukti yang jelas.