推进技术：如何进行杂交
海洋世界的杂交正在从最新的时尚转变为船舶设计和改造的关键部分。
部分由于提高效率和全球立法的新浪潮的需求，组织正在迅速变得混乱或通电。事实上，国际海事组织（IMO）的海洋工业规则和指南呼吁在全球范围内减少排放，世界上一些港口已经制定了雄心勃勃的目标，将排放量降至零。
电气化和混合化的早期采用者已经获得了回报并实现了积极的投资回报 - 包括真正的储蓄和对车队的好处。此外，他们还获得了继续发展和开发更多混合解决方案的知识和经验。考虑到这一点，越来越多的组织开始评估他们如何在海洋应用中实现杂交。
杂交挑战
通常，杂交可以定义为将两个或更多个能源耦合在一起以提高效率和最大化输出。通常，这些系统通过电池或超级电容与能量存储耦合，以帮助消除峰值功率负载，甚至为短期负载提供峰值能量。此外，许多公司正在用电动机替换燃料驱动的推进器或推进器，并使用一系列发电机根据需求提供动力。反过来，这意味着船只仅消耗必要的燃料，并且关闭不需要的备用发电机。
对于一些人来说，杂交似乎是不可避免的风险。但是，制定成功的杂交计划的第一步是进行必要的彻底研究，以审查您目前的情况。这将确定船舶的需求并为未来提供解决方案。投资资源以收集正确的数据并建立您当前所在位置的基线是必不可少的。然后应通过多项建议验证计划和数据，因为对解决方案和方法有不同的意见。知道你去过哪里以及你在哪里将有助于为未来设定正确的轨迹。
杂交过程可以从几个轴发电机开始，并一直增加到完全带电的容器。充分理解和考虑您的船只的目的对于奠定这一基础至关重要。诸如电动推进器和推进器，能量存储器，轴发电机和多个发电机组等项目都是船东可以进出船舶设计的拼图。对于一些短距离和工作周期的应用，已经部署了全电动船，并且正在为未来设计和制造更多的电动船。
杂交的好处
通过考虑可以实现的效率的不同方面，杂交可以使船舶获得许多益处。混合动力船的主要投资回报将通过与降低燃料消耗相关的成本节约来实现。但是，还有其他有形物品需要考虑。杂交可以使用较小的发电机，其中峰值负载由电池系统处理，允许发电机运行频率较低 - 从而减少重量，空间和维护。
例如，在双推进系统上，可以结合可以驱动或产生的轴发电机。在轻型工作中，两个柴油发电机中的一个可以关闭并由另一个轴发电机供电。正在运行的发动机可以为支柱和发电机提供动力，而关闭的发动机将被解锁并且其发电机切换到电动机。它仍然可以通过电动机减少负载。这将转化为两个单元的运行时间减少，维护更少，燃料使用效率更高。
混合容器系统的另一个优点是性能。无论是使用柴油还是液化天然气（LNG）发动机，对电力请求的响应时间都不是立竿见影的。此外，这些发动机不能很好地适应负载的突然变化。通过将电力电子器件耦合到能量存储器，峰值功率需求的响应时间可以从几秒到几毫秒。发动机也不会看到这种突然的变化，因为它会被电池或超级电容器吸收，并且不需要让发电机处于待机状态以适应这些峰值负载。因此，该设备将承受较小的机械应力和负载，这将延长其寿命并降低维护成本。
利用较小的发电机，轴发电机和蓄电池也可以在船上实现更高水平的冗余。具有多个电源和多个电动机可意味着在系统发生故障时船舶仍能够在减小的负载下运行。以上面的双推进轴发电机为例。如果一个推进电动机有故障，则轴发电机可以从发电机切换到电动机。然后，辅助发电机或主推进发电机可以通过电动机将船舶带回港口进行维修;所有没有昂贵的拖船或牵引。
操作这些多个电源将需要适当的电源管理基础设施。当这些系统设计正确时，它们将被编程以解决设备的特定生命周期，并帮助工作人员轻松排除故障。许多公司已投入大量资源进行研究和开发，以创建控制系统，以帮助船舶运营商以最佳性能和最高效率运行。但是，提供混合系统的集成商仍然需要经验和测试的电源管理软件。从长远来看，最具成本效益的解决方案（预先）可能不一定是最好的或最具成本效益的。
称重所有变量
杂交有很多好处;然而，还需要考虑一些额外的成本。电池，超级电容器和电力电子设备需要不同的维护方法。他们也有不同的生命周期，可能需要专门的技能来服务。在考虑向杂交过渡时，培训人员也需要成为等式的重要组成部分。例如，对损坏的液压管路进行故障排除与断线完全不同。此外，需要采用不同的方法在船上备备备件，因为有些备件会有特殊的维护指南。因此，在混合方面，拥有合适的合作伙伴不仅仅意味着找到合适的供应商;它还必须包括合作以让合适的人员加入。
事实上，这些伙伴关系 - 并且有一个具体的目标和计划 - 是成功导航多种杂交方法的关键项目。必须采取深入的方法并仔细计划。一旦确定了您对混合动力船的方法，找到将在旅程中与您并肩行走的经验丰富的合作伙伴是下一个关键步骤。当您不仅定义了强烈的视力，而且当您与已经体验过它的其他人合作时，攀登这座山更容易。
Jon Mosterd目前是Danfoss Drives北美卓越中心的成员。与他的团队一起，Jon帮助集成商，原始设备制造商和最终用户支持他们的船舶和重工业应用。
本文首次出现在2019年7月的MarineNews杂志印刷版中。
