Solutions de propulsion hybrides

  • Les variateurs CA jouent un rôle déterminant dans l'hybridation et l'intégration  

    Les navires ont besoin de puissance pour leur propulsion en mer et lors de l'accostage dans les ports, de même que pour utiliser les équipements à bord. 98 % des navires fonctionnent encore au gazole. Compte tenu de l'entrée en vigueur de règlementations globales plus strictes en matière d'émissions de NOx, des carburants alternatifs et d'autres solutions technologiques doivent être trouvées. 

    L'industrie maritime et offshore est en quête de solutions permettant de réduire la consommation de gazole et de réduire les émissions. La tendance à utiliser des carburants plus propres comme le gaz naturel liquéfié (GNL) se rencontre déjà. Or, l'avenir est aux navires fonctionnant de manière entièrement électrique. Dans le même temps, les propriétaires de navires et de chantiers navals investissent de plus en plus dans les systèmes hybrides marins pour accroître la flexibilité au niveau de la conception et de l'installation, optimiser le rendement et minimiser l'impact environnemental. Actuellement, tous les types de navires, des petites navettes aux gros transporteurs, peuvent exploiter la technologie pour une performance plus efficace et plus propre. 

    Les avantages sont clairs :

    • meilleures performances des navires
    • réduction des émissions
    • réduction des coûts d'exploitation grâce à une consommation inférieure de carburant
    • réduction des coûts de maintenance des moteurs diesel
    • réduction des niveaux de bruit
    • amélioration de l'efficacité à long terme du système d'alimentation électrique

    Comment fonctionne l'hybridation ?

    L'hybridation utilise les variateurs CA sous forme de technologie de conversion de puissance et de convertisseur réseau. Les variateurs VLT® et VACON® CA sont installés lorsque la production d'énergie hybride est utilisée avec des générateurs et des charges hybridées, par exemple, pour la propulsion et les grues.

    Le fonctionnement des navires hybrides est assuré par une ou plusieurs source(s) d'alimentation. Les moteurs principaux et les générateurs sont généralement associés à un stockage intégré de l'énergie sous forme de batteries ou de supercondensateurs. L'objectif premier consiste d'une part à hybrider la production d'énergie pour favoriser l'optimisation du moteur principal et, d'autre part, à hybrider toutes les machines consommant de l'énergie pour optimiser le comportement de la machine.

    L'industrie maritime et offshore est bien consciente des avantages potentiels offerts par l'utilisation de systèmes innovants de propulsion à énergie hybride. Ceux-ci réduisent les émissions et la consommation de carburant tout en allongeant les intervalles de maintenance et en prolongeant la durée de vie des moteurs. Les solutions hybrides permettent même de réduire les coûts d'investissement pour les moteurs et de gagner de l'espace à bord.

    Pour la production d'énergie, le « temps » est le facteur clé de la flexibilité. Le stockage de l'énergie donne du temps pour que la génération réagisse de façon optimale aux changements de conditions de chargement. En ce qui concerne la charge, le comportement de chargement ne dépend pas de la génération et est constant en termes de « temps ».

    Des retours d'information dignes de foi et des objectifs de conception provenant de navires hybrides en service ont démontré que l'utilisation de solutions énergétiques multi-sources pour alimenter les navires peut réduire la consommation de carburant d'environ 20 à 30 %. Vous pouvez décider d'éteindre un moteur diesel et de passer au fonctionnement sur batterie ou sur un générateur plus petit ou bien de débrancher la batterie ou le générateur et de redémarrer le moteur.

    Les navires spéciaux comme, par exemple, les remorqueurs ou les navires de support, passent une bonne partie de leur période d'inactivité avec les moteurs principaux en marche et prêts à répondre, mais sans puissance utilisée pour la propulsion. Avec les solutions hybrides, des batteries et des générateurs diesel plus petits peuvent être utilisés pour alimenter les navires au ralenti, en veille, lors de manœuvres dans les ports ou de trajets sur de courtes distances. Un processus similaire peut être utilisé par les ferries fonctionnant en « start/stop » et sur des lignes régulières. En ce qui concerne le positionnement dynamique, les batteries peuvent être utilisées pour fournir l'alimentation nécessaire à la propulsion jusqu'à ce que le moteur principal supplémentaire démarre et accélère pour assurer une alimentation à long terme pour la propulsion.

    Propulsion électrique
    En règle générale, les navires avec des systèmes de propulsion électrique, que ce soit diesel-électrique, GNL électrique, voire totalement électrique, peuvent être facilement convertis en solution hybride. Dans le meilleur des cas, en ajoutant simplement un système de stockage d'énergie parallèle, un navire peut être commandé en utilisant la puissance d'une batterie, par exemple, en cas de demande de puissance maximale. Dans certains cas, la solution optimale consiste à utiliser la distribution de courant continu au lieu de, ou de concert avec, la distribution de courant alternatif.
    Générateurs à arbre
    De nombreux navires long-courrier exploitent encore la propulsion diesel directe et aucun système de propulsion électrique. Ces navires peuvent améliorer l'efficacité et optimiser la puissance de charge du moteur principal et les émissions en ajoutant un générateur à arbre/moteur entre le propulseur et le moteur principal. Appelée Power Take Out et Power Take In, cette solution est une option électrique qui accroît l'efficacité de ces navires et les préparent déjà au mode hybride. Dans les navires hybrides, un générateur à arbre/moteur bénéficiant de la technologie des variateurs CA permet d'exploiter de manière optimale les systèmes de propulsion à différentes vitesses et donc de réduire la consommation d'énergie. 
    Prise de quai

    Lors de l'exploitation de la technologie des variateurs dans une solution de prise de quai, les bateaux peuvent prélever de l'énergie propre des réseaux locaux. Les générateurs principaux du bateau peuvent être complètement éteints pour éviter d'inutiles émissions de NOx et de carbone ainsi que de la pollution sonore lorsque le navire est à quai.

    Danfoss Drives propose les variateurs et onduleurs VLT® et VACON® de même que des solutions à taux d'harmoniques réduit sous forme de variateurs à 12 pulses et de filtres actifs.  Notre offre de conversion de puissance repose sur la technologie Active Front End (AFE) et des convertisseurs DC-DC si un système d'alimentation en courant continu est nécessaire. Les variateurs de réseau utilisent la technologie Active Front End (AFE) avec son propre logiciel capable de créer et de contrôler le comportement du réseau CA (micro-réseau). 

    L'interface stockage électrique/batterie/supercondensateur à un réseau CA ou CC peut exploiter la technologie des convertisseurs de réseau ou un convertisseur DC-DC en fonction du comportement de la tension de réseau et de la tension CC de la batterie et de la demande d'adaptation de la tension CC.

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