Algemeen
hybride aandrijving met vliegwiel
Jan-Kees de Ronde (Bakker Sliedrecht) en Despoina Mitropoulou (RH Marine) tijdens hun presentatie tijdens de International Conference of Smart & Green Technology (Smatech) in Glasgow (foto: Bakker Sliedrecht).

Twee system integrators in de maritieme wereld, RH Marine en Bakker Sliedrecht, hebben gezamenlijk een vliegwiel geïntegreerd in een hybride aandrijving. De innovatie beperkt de geïnstalleerde batterijcapaciteit maar verhoogt de levensduur hiervan. Het netto resultaat is dat de Total Cost of Ownership (TCO) van schepen afneemt, bij blijvend lager brandstofverbruik.

Het voorspellen van de levensduur van de batterij werd voorheen geïmplementeerd in het Energy Management System (EMS), dat leidt tot brandstofbesparing op schepen. Despoina Mitropoulou, product manager hybride van RH Marine en Jan-Kees de Ronde, manager elektrisch systeemontwerp van Bakker Sliedrecht presenteerden het onderzoek tijdens de International Conference of Smart & Green Technology (Smatech), die eerder deze maand in Glasgow werd gehouden. De titel van hun presentatie: ‘Optimizing the performance of a hybrid power plant with EMS including a flywheel’.

Energiemanagement

In de maritieme sector worden de eisen aan brandstofverbruik en uitstoot van broeikasgassen strenger. Om aan deze veranderende vraag te voldoen, onderzoeken reders voor hun schepen verschillende energiebronnen naast voortstuwing met behulp van dieselmotoren, bijvoorbeeld batterijen en vliegwielen. In zulke systemen met meerdere energiebronnen wordt energiemanagement essentieel.

RH Marine ontwikkelde zijn eigen Rhodium energiemanagementsysteem (EMS). Dit maakt gebruikt van een zelflerend artificial intelligence algoritme dat automatisch de vraag naar vermogen zo optimaal mogelijk verdeeld over de beschikbare dieselgeneratoren en batterijen.

Analyse van gemeten data toont aan dat het EMS op zeegaande veerboten tot 12% energie bespaart en op superjachten 11%. Het meenemen van het opladen van de batterijen aan land in de berekening in de berekening vermindert het brandstofverbruik van veerboten zelfs met 38%.

Vliegwiel

Teneinde de totale prestaties en TCO van een schip verder te optimaliseren, introduceerden RH Marine en Bakker Sliedrecht een vliegwiel in een hybride krachtcentrale bestaande uit dieselgenerator en batterijen. De eerste stap om de TCO te minimaliseren werd bereikt voor het voorspellen van de levensduur van de batterij en het voorspellen van het vermogensverbruik in te bouwen in het EMS. Tijdens de conferentie in Glasgow werd de impact van een hybride centrale met een EMS van een vliegwielimplementatie beschreven aan de hand van een case study voor een snijkopbaggeraar.

Mitropoulou en De Ronde gebruikten een simulatie van een hybride superjacht om te demonstreren dat de levensduur van een batterij kan worden verlengd. Dit gebeurt door het optimalisatie-algoritme aan te passen om voorzichtig levensduur bepalende eigenschappen in te bouwen, zoals de lading van de batterij (state of charge, SOC) en de grootte van de laad- en ontlaadstromen, en daarmee de TCO te optimaliseren.

Vervolgens toonden ze voor een veerboot met een voorspelbare belasting dat het aanpassen van het algoritme door opname van het voorspellen van het vermogensverbruik het gewenste bedrijf kan verbeteren. Tot slot lieten ze zijn dat voor het belastingprofiele van een snijkopbaggeraar het implementeren van een vliegwiel een belangrijke impact kan hebben op het minimaliseren van de TCO.

Zoeken naar balans

Vliegwielen zijn uitstekende voorzieningen voor het aftoppen van vermogenspieken die in zeer korte tijdspannen optreden zonder dat ze leiden tot verminderen van de operationele levensduur. Met deze case study naar een dergelijk belastingprofiel wordt verwacht, dat het toevoegen van een vliegwiel de stabiliteit van het boordnet zou verbeteren. Hetzelfde geldt voor de vermogensschommelingen op de batterij voor dit type schepen terwijl de levensduur en de geïnstalleerde capaciteit gelijk blijven..

De simulatie toonde echter ook aan dat het optimaliseren van de levensduur van de batterij ook kan leiden tot ongewenste start-stop-cyclussen voor de generator. “We passen ons besturingsalgoritme aan teneinde een balans te vinden tussen verschillende doelstellingen, in de richting van totale optimalisatie”, zei Mitropoulou. De Ronde voegde hier aan toe: “Het belangrijkste van onze conclusies is, dat met een geavanceerd EMS en de implementatie van een vliegwiel we een stap dichter bij het optimaliseren van de Total Cost of Ownership en de groeiende vraag naar groene energiebronnen.”

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven