Pionierzy elektrycznej żeglugi


05-07-2019 19:36:04

W ostatnich latach stan środowiska naturalnego wymusza szereg działań dotyczących ograniczenia emisji CO2 do atmosfery. Stało się to już nie tyle modą, co wręcz koniecznością i dotyczy wszystkich środków transportu, nie omijając także jednostek pływających.

Sposobów na wyeliminowanie emisji szkodliwych gazów jest przynajmniej kilka, począwszy od zastosowania instalacji służących oczyszczaniu spalin z NOx i SOx, paliw o niskiej zawartości siarki, czy paliw gazowych (np. LNG). Każde z tych rozwiązań prowadzi do większej lub mniejszej emisji gazów cieplarnianych. Rozwiązaniem pozwalającym na całkowite ograniczenie wydalania tychże gazów do atmosfery jest zastosowanie napędu elektrycznego. Coś, co do niedawna wydawało się niemożliwe ze względu na koszt, wielkość i ciężar baterii oraz poziom technicznego skomplikowania w ostatnich latach stało się coraz bardziej popularne. Zastosowanie baterii na statkach, szczególnie krótkiego zasięgu staje się dziś standardem.

Polski skok do czołówki

Pierwszym w pełni elektrycznym statkiem w Europie był kursujący w norweskich fiordach prom AMPERE. Pierwszym w Unii Europejskiej statkiem w pełni elektrycznym jest jednostka ELEKTRA (numer stoczniowy P310). Została ona zbudowana dla fińskiego armatora FinFerries i wprowadzona do eksploatacji w 2017 roku. Budowy tej skomplikowanej i nowatorskiej jednostki podjęła się polska stocznia CRIST działająca w Gdyni na bazie projektu z polskiego biura konstrukcyjnego StoGda Ship Design & Engineering z Gdańska. Projektowanie statku rozpoczęło się od żmudnych i szczegółowych ustaleń prowadzących do stworzenia dokumentacji pozwalającej na podpisanie kontraktu Armatora ze stocznią (tzw. projekt kontraktowy). Bazę do tego stanowiła koncepcja dostarczona przez Armatora, która została znacznie dopracowana i rozwinięta. Biuro konstrukcyjne przystąpiło do pracy nad projektem technicznym w ramach którego wykonano: dokumentację dla wszystkich klas projektowych (łącznie z projektem ramp), badania modelowe służące określeniu potrzebnego napędu, badania dzielności morskiej oraz manewrowości jednostki, a także badania zachowania statku w warunkach silnego zalodzenia akwenu. W trakcie trwania projektu skoordynowano i uwzględniono licznych dostawców zewnętrznych dla całego szeregu urządzeń.

Gdynia buduje

Po wykonaniu i zatwierdzeniu dokumentacji w odpowiednich organach (Towarzystwo Klasyfikacyjne DNVGL oraz Administracja Fińska Traficom) stocznia CRIST przystąpiła do budowy statku w oparciu o dokumentację warsztatową wykonaną przez StoGda. Całość prac, począwszy od wykonania konstrukcji stalowej, montażu wyposażenia oraz systemów ogólnookrętowych, systemów elektrycznych, wyposażenia architektonicznego, po próby zdawczo-odbiorcze zarówno na uwięzi, jak i w morzu wykonano w jednej stoczni. Prace nad jednostką od momentu podpisania kontraktu do zdania statku trwały przez około 22 miesiące, co jest krótkim czasem, biorąc pod uwagę poziom zaawansowania technicznego jednostki, jej nowatorskość oraz zakres prac.

Napęd na każda sytuację

Dzięki tak zróżnicowanemu napędowi statek może operować w czterech trybach pracy: tryb w pełni elektryczny wykorzystujący tylko i wyłącznie moc zainstalowanych baterii, tryb pracy typu „plug-in hybrid” (w trakcie  ładowania baterii z lądu. Dodatkowo pracuje jeden lub więcej zespołów prądotwórczych. Tryb wykorzystywany w bardzo trudnych warunkach zimowych), Hybrydowy tryb pracy (baterie ładowane są przy pomocy jednego lub kilku pracujących zespołów prądotwórczych pracujących równolegle. Tryb wykorzystywany w bardzo trudnych warunkach zimowych), tryb pracy przy wyłączonych bateriach przy zasilaniu tylko z zespołów prądotwórczych (wykorzystywany tylko w awaryjnych sytuacjach oraz w przypadku braku możliwości użycia baterii).

Tak skomplikowany system rozdziału napędu wkomponowany w całą sieć elektryczną statku dostarczyła firma Siemens pod nazwą „BlueDrive PlusC”. Ładowanie baterii w standardowym trybie pracy odbywa się z lądu poprzez zainstalowane na statku gniazdo. Oba obsługiwane przez statek nabrzeża zostały wyposażone w specjalistyczne konstrukcje z wysuwaną „wtyczką” podłączaną do gniazda znajdującego się na statku. Operacje ładowania statku odbywają się każdorazowo podczas cumowania i załadunku (czas ładowania około 6 minut) oraz dodatkowo podczas jednej dłuższej przerwy w ciągu dnia i w nocy. Tak krótki czas ładowania wymaga pełnej automatyzacji procesu.

Prom prawie autonomiczny

Automatyczny jest system cumowania typu MoorMasterTM umieszczony na nabrzeżu i wykorzystujący panele próżniowe, które poprzez przyssanie łączą jednostkę z nabrzeżem. System ten jest całkowicie skoordynowany z systemem ładowaniem baterii, co pozwala maksymalnie skrócić czas postoju przy nabrzeżu.

Innym elementem świadczącym o dużej wartości ekologicznej statku jest zastosowanie paneli fotowoltaicznych wytwarzających energię dla odbiorów związanych z częścią mieszkalną (załogową) statku. Zastosowanie baterii jako napędu głównego umożliwiło nie tylko zmniejszenie emisji szkodliwych gazów do atmosfery, ale także znaczne obniżenie poziomu hałasów i drgań na statku. Za generowanie obu czynników odpowiedzialne są w dużej mierze zespoły agregatów prądotwórczych, które tutaj są praktycznie nieużywane.

Dzięki zastosowaniu wszystkich wymienionych wyżej nowoczesnych rozwiązań, prom ELEKTRA został zauważony i doceniony przez specjalistów z branży morskiej otrzymując w latach 2017- 2018 wiele nagród i wyróżnień.

Jest pierwszym promem elektrycznym na świecie, który ładuję baterie bezpośrednio z energetycznej infrastruktury lądowej i największym dwustronnym promem pasażersko-samochodowym w Finlandii.

StoGda Ship Design & Engineering od 1997 roku brała udział w wielu ciekawych i nowatorskich projektach. Stocznia CRIST jest obecnie jedną z największych polskich stoczni. W trakcie dwudziestodziewięcioletniej działalności CRIST osiągnął pozycję jednego z czołowych producentów wyspecjalizowanego sprzętu stoczniowego w segmentach urządzeń hydrotechnicznych oraz jednostek pływających dla największych światowych odbiorców. Kolejne kontrakty wypełniają portfel zamówień do końca 2020 roku. Stocznia koncentruje swój rozwój wokół budowy specjalistycznych statków i konstrukcji dla przemysłu morskiego.

Wojciech Caban (StoGda)

 

ELEKTRA to prom długości ok. 100 m, szerokości 15.2 m, wysokości (do pokładu głównego) 5.0 m i zanurzeniu projektowym 3.50 m. Kursuje na trasie Parainen – Nauvo w archipelagu fińskich wysp Turku przewożąc do 372 pasażerów oraz 90 samochodów. Załogę promu stanowią zaledwie 3 osoby. Statek operuje 24 godziny na dobę przez wszystkie dni roku. Jeden kurs zajmuje ok. 7 minut, a postój na przystani ok. 8 minut, kiedy to baterie są automatycznie ładowane. Statek został zaprojektowany w klasie DNVGL +1A1, R3, Car Ferry B, ICE 1B, PET, E0, Battery Power. Jednostka posiada jeden pokład otwarty o długości linii ładunkowej 450 metrów, służący do przewozu samochodów osobowych i ciężarowych wszelkiego typu, w tym również do przewozu ładunków niebezpiecznych. Oba końce statku wyposażone są w identyczne, automatycznie otwierane i zamykane rampy przystosowane do nabrzeża. Głównym napędem statku jest zestaw baterii o łącznej mocy 1040 kWh. Statek posiada także napęd pomocniczy, który wykorzystywany jest tylko i wyłącznie w przypadku trudnych warunków zimowych panujących w Finlandii. Napęd ten stanowią trzy zespoły prądotwórcze o mocy 450 kW każdy. Zainstalowane pędniki to dwa kontra-rotacyjne pędniki azymutalne o mocy 900 kW przy 1200 obr./min każdy.

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl