Arten von Hybridantrieben
Um zu entscheiden, welche Art von Hybridantrieb für die jeweilige Anwendung geeignet ist und um die bestmögliche technologische Lösung in Bezug auf Leistung, Auslegung und Effizienz zu finden, ist die Durchführung einer Vorstudie und einer Analyse der Betriebsparameter entscheidend. Dies ist die Lieblingsarbeit unseres Teams.
Grundsätzlich wird zwischen zwei Arten von Hybridantrieben für alle Arten von Schiffen entschieden:
Serieller Hybrid
Bei einem seriellen Hybridsystem wird die elektrische Energie von einem Dieselmotor erzeugt, der mit einem Generator gekoppelt ist: In Kombination mit einem Energiespeichersystem (Batterien) versorgt der Generator den Elektromotor, der als einziges Bauteil mit dem Propeller verbunden ist, mit Strom.
Vorteile:
Der erste Vorteil eines seriellen Hybridantriebssystems besteht darin, dass es dem Antriebssystem eine erhebliche Flexibilität bietet, indem es die Leistung der Dieselmotoren optimiert und ihre Effizienz verbessert. Diese Flexibilität ist auf die vollständige Trennung zwischen Energiequellen und -verbrauchern zurückzuführen, die ein effizienteres Energiemanagement ermöglicht. Die größere Unabhängigkeit der primären Energiequelle, des Dieselmotors, und seine mechanische Entkopplung vom Antriebsstrang tragen auch zu einem höheren Komfort an Bord bei, da Lärm und Vibrationen deutlich reduziert werden.
Nachteile:
Die Einführung dieser Antriebsart hat jedoch erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtkosten des Schiffes: Je komplexer das System ist, desto höher ist der Planungsaufwand, um es so vollständig und effizient wie möglich zu gestalten und an die Bedürfnisse und Anforderungen des Schiffes anzupassen. Die Anfangsinvestition wird daher höher sein als bei einem herkömmlichen Antrieb. Andererseits ist die Nachrüstung eines herkömmlichen Antriebs mit einem Hybridantrieb ein hervorragendes Beispiel für die Anwendung von Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft, indem alles, was bereits an Bord installiert ist, wiederverwendet und in das neue Design integriert wird, wodurch die Umweltauswirkungen verringert werden und das Schiff noch nachhaltiger wird.
Paralleler Hybrid
Bei einem Parallel-Hybrid-Antriebssystem sind der Dieselmotor und der Elektromotor mit dem Propeller verbunden. Das Schiff kann dann entweder nur mit dem Dieselmotor, nur mit dem Elektromotor oder mit einer Kombination aus beidem angetrieben werden.
Vorteile:
Die kompakte Beschaffenheit und das geringe Gewicht sind ideal für begrenzte Räume, die Robustheit und Zuverlässigkeit des Systems gewährleisten eine gleichbleibende Leistung über lange Zeit. Dank der Modularität, die durch die Standardisierung der Hybridkomponenten erreicht wird, und der fortschrittlichen elektrischen Konstruktion, die den höchsten Industriestandards entspricht, wird ein zusätzliches Sicherheitsniveau erreicht. Die kundenspezifische Anpassung ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen, bei denen Dieselmotoren unterschiedlicher Leistung mit Elektromotoren kombiniert werden, die für die spezifischen Anforderungen des Projekts und des Kunden geeignet sind; die Flexibilität des Pakets macht es ideal für Freizeit- und Handelsschiffe.
Nachteile:
Andererseits zeichnet sich die parallele Konfiguration (mit „Sekundärwelle“) durch eine größere Flexibilität bei der Verwaltung des Untersetzungsverhältnisses zwischen der elektrischen Maschine und der Propellerwelle aus, wodurch der Wirkungsgrad des Antriebssystems optimiert wird. Eine solche Konfiguration hat folglich ein höheres Gesamtgewicht, da ein zusätzliches mechanisches Getriebe und ein Elektromotor verwendet werden. Dies wirkt sich sowohl auf den Kraftstoffverbrauch des Schiffes aus als auch auf den benötigten Bauraum. Der Parallel-Hybrid ist die häufigste Wahl für mittelgroße Einheiten, bei denen der verfügbare Platz begrenzt ist, die jährlichen Betriebsstunden selten hohe Werte erreichen (5.000 Stunden) und Komfort und Entspannung für den Nutzer im Vordergrund stehen.
Hybride Lösungen für alle Arten von Schiffen
Die elastischen Kupplungen und Lager von VULKAN kommen in fast allen Schiffstypen mit Diesel-, Hybrid- oder Elektroantrieb zum Einsatz. Alle Schiffstypen profitieren von den hervorragenden dynamischen Eigenschaften und der langen Lebensdauer der VULKAN Produkte, die an einem unserer Produktionsstandorte hergestellt werden.
VULKAN Produkte im Bereich Hybrid- und Elektroantriebslösungen
Im Rahmen unserer Aktivitäten im Bereich der Hybrid- und Elektroantriebslösungen bietet VULKAN eine spezielle Produktentwicklung und -lieferung für nachhaltige Antriebssysteme an. In dem folgenden Beispielantrieb sind die MEGIFLEX B, ChockDesign und AVR Lager eingesetzt.
Elektrischer Modus EIN - NULL EMISSIONEN
Wenn der Bediener den Elektromodus wählt, wird das Schiffsgetriebe auf Neutral gestellt und die E-Maschine treibt die Propellerwelle direkt über die VULKAN Hybrid Drive-Vorrichtung an. Der Diesel-Motor kann abgeschaltet werden.
Dieselmodus EIN - STROMERZEUGUNG
Wenn Sie die Taste für den Dieselmodus wählen, schaltet das Schiffsgetriebe den Vorwärtsgang ein. Der Antrieb dreht sich in einem Standard-Dieselantrieb. In diesem Navigationsmodus kann die E-Maschine als Wellengenerator genutzt werden, um den Strombedarf an Bord zu decken und/oder Batterien aufzuladen.
ELEKTRISCHER MODUS Getriebe im Leerlauf
Leistungsfluss im Elektromodus
Emissionsfreie Navigation - der Elektromotor wird von den Batterien gespeist; der Dieselmotor ist abgeschaltet.
GENERATOR MODUS Getriebe eingekuppelt
Leistungsfluss im Dieselbetrieb
Elektrische Maschinen fungieren als drehzahlvariable Generatoren, die die die Batterien aufladen und die Hotellast mit Strom versorgen.
H Serie
Die H-Serie wurde entwickelt, um ein vollständig integriertes System aus Mechanik- und Energiemanagementpaketen zu bieten. Das Hybridmodul der H-Serie wird mit allen Komponenten geliefert, die für den Hybridantrieb erforderlich sind, was eine höhere Qualität und Zuverlässigkeit als bei einem herkömmlichen Antriebssystem gewährleistet.
VULKAN stellt die mechanischen Schnittstellen zur Verfügung, die mit Hilfe von dynamischen Starrkörper- und Torsionsschwingungsanalysen ausgewählt wurden. Durch seine Kompaktheit eignet es sich für Maschinenräume mit begrenztem Platzangebot, während seine Robustheit und Modularität eine stabile Leistung über die Zeit und eine einfache Anpassung an die spezifischen Projekt- und Kundenanforderungen gewährleisten.
Das System eignet sich sowohl für Neubauten als auch für die Nachrüstung von bereits in Betrieb befindlichen Schiffen.
Das dem Produkt zugrunde liegende Konstruktionsziel der Raum- und Gewichtsoptimierung ermöglicht es, die Vorteile des Hybridantriebs zu nutzen, ohne dass wesentliche bauliche Veränderungen erforderlich sind. Neben dem Hybridmodulpaket der H-Serie bietet VULKAN seinen Kunden ein komplettes, schlüsselfertiges Paket mit folgenden Komponenten und Integration an:
Stromverteilungs- und -managementsystem:
- PMS/SEMS-Bedienfeld
- Drosselklappenhebel-System
- Akku-Pack
- DC/DC-Wandler
- 750 VDC-Schalttafel
- Transformator
- Wechselrichtertafel (VFD)
Antriebsstrang-Paket:
- Hochelastische Kupplung
- Elektromagnetische Kupplung
- Elektrische Maschine
- Mechanische Integration
Batterien: Luftgekühlt oder flüssigkeitsgekühlt, LFP, zugelassen durch das Register.
Die Inbetriebnahme des Systems erfolgt durch VULKAN.
- Kompaktheit: Für Maschinenräume mit begrenztem Platzangebot.
- Robustheit und Zuverlässigkeit: Für langlebige Leistung und dauerhafte Stabilität.
- Modulare Bauweise: Durch die Standardisierung von Kupplungen, Elektromotoren und anderen Hybridkomponenten erreicht.
- Sicherheit: Modernste elektrische Konstruktion, die den höchsten Industriestandards entspricht und die neuesten Technologien integriert.
- Individuelle Anpassung: Kann in einer Vielzahl von Lösungen konfiguriert werden, indem Dieselmotoren von 500 kW bis 1500 kW mit E-Motoren in geeigneter Größe kombiniert werden, um den Projektanforderungen und Kundenbedürfnissen gerecht zu werden.
- Anpassungsfähigkeit: Geeignet sowohl für Freizeit- als auch für Handelsschiffe.
- Batterien: Luftgekühlt oder flüssigkeitsgekühlt, LFP, registrierungszugelassen
- Inbetriebnahme des Systems durch VULKAN.
H2000 - SAE1/0/00
300 kw, 2300 Nm, 2500 rpm
H1000 - SAE1/0
200 kW, 954 Nm, 2000 rpm
H400 - SAE3/1
84 kw, 400 Nm, 2000 rpm