混合驱动器:西门子派出机器

威廉·斯托切夫斯基24 二月 2020

受混合动力计划成功的鼓舞,西门子正在挪威全力以赴,以自动化生产这一核心的海洋能源存储支持器锂电池。目标市场是近海服务船的租船人,钻机所有者,轮渡经营者和船主。特隆赫姆技术大学以及托管电池制造商和系统集成商的最新历史使它成为适用于涉及新BlueDrive Plus C驱动器和电池的新应用的启动板。

西门子挪威战略与业务发展部负责人奥德·莫恩(Odd Moen)充满洞察力:“您知道,一公斤鳕鱼要花费拖网渔船0.5升船用燃料油来捕鱼,”他说,他的严肃表情变得温和。 “您确实应该将一瓶(机油)和一瓶酒放在桌上。”实际上,鳕鱼的碳足迹据说是每0.256鱼类356克二氧化碳,这是对使用海洋燃料捕捞的致敬。

他的观点是,摩恩(Moen)带领我们进入Siemen的全新工厂,该工厂生产船用储能系统或ESS,这是装备和销售更多BlueDrive Plus C驱动器计划的核心。对于最大的船只以外的所有船东来说,新的驱动器据说是一种更安全,更有利可图且更环保的选择。该工厂只有几周的历史,但预计将为“石油,天然气和其他面向未来的船只”提供服务。一年前,该工厂用手将电池集结在一起(这不是第一个以这种方式启动的工厂)。现在,机器人可以完成从金属栅栏后面堆放电池组的日常工作。这些疲惫不堪的橙色武装工人中有几人以稳定的姿势堆叠并旋转。

“我们预计市场将在三年内翻一番,”摩恩告诉《海事技术报道》,其他人对此表示赞赏。他谨慎点头拍照。毕竟,在特隆赫姆(Trondheim)建造海洋ESS的背后,已经成为了各种各样的战场。在加拿大的两家公司Corvus和PBES中,只有Corvus幸存下来。 PBES撤退以寻找在德国新工厂生产的生命。

集成积分器

西门子作为系统集成商和船舶ESS制造商,具有明显的优势,无需再等待合适的电池生产。称其为集成集成商。需要在附近提供服务的是挪威日益绿色的全电池和混合动力沿海ROPAX船队和近海船队。莫恩说,越来越多的人订购轮渡,并且越来越多的大型船只越来越多。 “少量的电池可产生巨大的成果。巨大的新容器只需要八立方米的电池组。”

为了赶紧生产这些,西门子派出了这支由12个铰接,双臂和码垛机器人组成的队伍。我们是最早的来访者之一,一些机器人仍被包裹在工厂包装中。我们一直在观察数字控制的生产-在整个价值链中进行条形码质量控制-当机器人模拟弯曲,沉重的背部和少数技术员的工具扭曲时,我们一直在观察。摩恩(Moen)的机器人已经可以生产足够的电池,每年可容纳300至400个渡轮。

在产品上,我们注意到电池冷却液的稀薄通道似乎表明该大陆采用了西门子的优质生产技术。 “不是中国吗?”我们问。答案是:“不。”拥有MASH外科医生风度的Moen竭尽全力地解释新型西门子电池的水和电池温度传递以及这些系统的无线监视和控制。为什么要无线?他说:“否则,信号电缆的数量将太大。”这些模块之一重60公斤,但可以替代“吨”巨大的舰船发动机零件。的确,BlueDrive Plus C驱动器还可以为轮渡较短的渡轮提供纯电池供电。

机器人与排放的斗争:西门子铰接式大小不同的机器人在挪威特隆赫姆组装电池组。
图片来源:William Stoichevski
前体
对于西门子而言,将电池集成到车载电源系统中并不陌生。新的需求是-数十艘,可能数百艘轮渡以及一系列中小型船只订单-以及一系列新概念船。

该公司在特隆赫姆已有110年的历史了,其600名员工中有一半是工程师(尽管许多人都是来自挪威的专业老工程师,可能比技术员更多。)但是,西门子在这里雇用了大量新的理学硕士和博士学位,附近的NTNU大学是混合动力招聘基地。在外面,摩恩指着一栋粉红色的建筑,该公司正在为偏远的海底油田开发项目开发电力。多年的西门子电气开关开发使一切成为可能,包括船用驱动器。

实际上,在经历了三年的船东挑战之后,西门子于1998年在挪威首次出现了第一台电动平台运输船。摩恩回忆说,虽然它减少了35%的燃料消耗,但摆脱了现实,暴露了供应商的缺点:“如何加快供应链学习成为了发展的重点,就像第一艘LNG动力渡轮一样。我们交付了它,也是第一艘(混合型)长衬里渔船。”

搭配电池更好
租船方Equinor表示,三年前,“最环保的海上施工船” Edda Freya节省了30%的燃油,尽管有六台柴油发动机驱动其螺旋桨并为其四个电池组充电。

在此之前,它是“世界上第一艘电动渔船”,为渔民提供了更多的空间,如果在整个船队中使用,每年可节省18万吨燃料,而二氧化碳排放量则减少了54万吨。大约六欧元”。第一艘船使用带有“两个特斯拉电池”的ESS将燃油费用削减了90%(假设电价为每千瓦时1.2欧元)。 “如果您在(燃气发电厂)生产电力,您几乎不会(通知)。”

至于生物燃料,“我们不反对使用生物燃料,但捕鱼船队购买柴火作为燃料将必须减少目前砍伐的所有树木的50%,” Moen说,并补充说,“渔船占所有海洋燃料购买量的17% (在挪威)。

高调巡游
同时,作为系统集成商的西门子获得了2019年年度最佳船舶优胜者Color Hybrid的全面评分,其电池驱动的5 MWh平均功率为12节,为游轮定下了基调。该船还减少了20%的温室气体排放。

插入式船舶的第一个化身表明,西门子BlueDrive Plus C柴油电动混合动力系统可能会在整个行业对低排放船舶的追求中有所作为。挪威峡湾已经需要零排放运行规范;蒸汽进入多个欧洲港口或无排放区。

在这些区域中运行时,西门子用于“插入式”混合动力船的冗余大脑-西门子思维球云系统-提供最佳充电时间的预测。某些时候电力有限(通常电价通常很高)的地区构成了电力预测的一部分,其中包括天气预报对充电可用性的影响(如条件和供应)。

BlueVault电池技术
对于这家综合供应商,船只类型的清单正在增加。前往挪威西海岸的汽车渡轮上成排的电池柜都向裸露的海岸线延伸所需的电源冗余致敬。

随着Siemens R&D的投入,一个6 kWh的电源模块进一步证明了电池和驱动器现在可用于不同的运行状况。船主被告知可以使用更长的电池并缩短充电周期。

摩恩说:“电池对海洋工业的重要性日益提高。”“解释为什么要公开”:竞争,狭窄的运营区域甚至良心。但是,即使电池价格“每年下降10%”,系统寿命也需要从宣布“使用终止”时剩余的电池容量的80%改善。因此,正如经验丰富的航运业观察家所说的那样,“污染论点”是“不可能的”。然而,排放论点仍然是一个很好的论点。

混合福利
经过多年的研究,人们发现驱动器比液化天然气和双燃料发动机可以控制功率,以节省更多的燃料。事实证明,Duel-燃料和LNG工厂的安装成本更高。

据说由混合动力驱动产生的较低的CAPEX和温室气体排放量与可用功率的增量相结合,因为可调节的内燃机被制造为提供及时的功率输出。对于船长来说,这是一个卖点,尽管船主可能更熟悉这些驱动器的“磨损少”方面。两者都是成本论点,但由于噪音较小,LNG可以提供这些好处。然而,与LNG扩大生产规模相比,西门子混合技术公司现在有40多个客户参考文献,但顺序要短得多。

最新的技术(BlueVault电池和BlueDrive Plus C)将需要更少的电池。莫恩说:“我们仍在学习,但我们一直是电池使用的先驱。”这是对西门子电池从澳大利亚到挪威的电池整合努力的致敬,该努力已获得至少25个客运渡轮参考,这是电池的主要基石-混合业务。五年过去了,MF Ampere在一系列全电动渡轮的新造船和改型船中首创,这是挪威政府热衷于在世界范围内引领绿色海洋行动的费用。

危在旦夕。一项研究表明,挪威大约有一半的渡轮(约223条)可以转换为电力或混合动力。摩恩(Moen)的幻灯片显示,如果127条渡轮采用全电动和混合动力渡轮,每年可节省10万吨燃料和30万吨二氧化碳。莫恩说:“政客们明白这一点。”他补充说,电池供电的逻辑很明确。

当然,与氢一样,在整个“现在就上电”的论点中有一个明显的漏洞,那就是普遍存在的“低电网充电容量”。

“所有(本地)洗碗机都会熄灭,” Moen警告说,“传统上,您将升级传输线,但是将电池放在码头上的小屋中将使电池可以从可用能量中充电,然后转移到(a渡船)。智能电网使用现有的电网。”

分类: 技术, 混合驱动器