Milieuvriendelijk, zuinig, betrouwbaar en eenvoudig: parallelle hybride voortstuwing biedt alleen maar voordelen

Elektrische voortstuwing zonder uitstoot en is uiterst gebruiksvriendelijk: de schepen die er gebruik van maken zijn stil, ervaren veel minder trillingen en zijn gemakkelijker te besturen. Parallelle hybrides vormen een aantrekkelijke economische propositie. Leroy-Somer en Control Techniques ontwikkelen al vele jaren maritieme toepassingen. In samenwerking met Mayday Electronics hebben ze nu een hoogwaardig aandrijfsysteem geproduceerd dat toonaangevend is binnen de hybride technologie. Het systeem werd ontwikkeld voor CNB PRO, een handelsmerk van Construction Naval Bordeaux (Bénéteau Group) en zijn opdrachtgever, NAVE VA.

Bijschrift: Met hybride voortstuwing kunnen 135 passagiers worden vervoerd voor een bezoek aan het Scandola natuurreservaat in Corsica, door gebruik te maken van batterijen kan dit zonder CO2-uitstoot en zonder de geluidsoverlast van verbrandingsmotoren.

Vol vertrouwen in zowel CNB PRO´s know how op het gebied van passagiersschepen, als de expertise van hun scheepsbouwkundigen, kochten Bureau Mauric en het Corsicaanse bootexcursiebedrijf NAVE VA onlangs een nieuw model CNB PRO 20 Hybrid. NAVE VA, specialist in het organiseren van bezoeken aan beschermde natuurgebieden, beschouwt dit niet als een mogelijke oplossing, maar als een milieubewuste plicht.

Bij lage snelheid, nodig om te kunnen manoeuvreren in havens of in beschermde natuurgebieden, schakelt het schip over op elektrische voortstuwing. "De stilte is dan onvoorstelbaar", verklaart Eric Brun van Mayday. Dit bedrijf ontwerpt en levert het voortstuwingssysteem voor deze hybride schepen. Een snelheid van 6 tot 8 knopen wordt gehaald, wat ruim voldoende is.

Snelle return on investment

Parallel hybride verschilt zodanig van serieel hybride dat de bouwmaat van de elektromotor kan worden aangepast aan de gewenste toepassing; in het geval van NAVE VA een lage snelheid modus van 6-8 knopen. Optimale efficiency wordt gehaald doordat bij lage snelheden de elektromotor wordt gebruikt binnen het optimale werkgebied. Bovendien is het gewicht van de installatie veel lager dan bij gelijkwaardige oplossingen. Een ander voordeel is dat de verbrandingsmotoren kunnen worden gestopt als wordt overgeschakeld naar de elektrische modus. De CNB PRO scheepswerf, gelegen in Bordeaux (West-Frankrijk) en onderdeel van de Bénéteau Group, onderkent een beslissend voordeel van hybride aandrijfsystemen: "Dieselmotoren lopen bij lage snelheden niet optimaal qua rendement. Ze hebben een laag efficiencyniveau en zijn gevoelig voor vervuiling. Dat de dieselmotor kan worden afgeschakeld bij overschakeling naar het elektrische voortstuwingssysteem, zorgt voor het behoud van de motor. De levensduur kan zo worden verdubbeld, afhankelijk van de toepassingen," verklaart Pierre Lompech CNB PRO.

Voor het NAVE VA schip zou dit betekenen dat de motor pas na 16 jaar vervangen zou hoeven worden, in plaats van na 8 jaar. In harde cijfers komt de vervanging van de twee dieselmotoren neer op een bedrag dat overeenkomt met de prijs van het elektrische voortstuwingssysteem.

"Het toepassen van een elektrische voortstuwingssysteem in plaats van verbrandingsmotoren bij het manoeuvreren en afmeren in havens en voor reizen met lage snelheden bekort de tijd dat de verbrandingsmotoren worden gebruikt in de fasen wanneer ze het minst energiezuinig zijn. In deze situaties worden significant lagere brandstof- en onderhoudskosten gerealiseerd. 70 liter brandstof per uur kan worden bespaard voor elke dieselmotor, in totaal dus 140 liter per uur. Rekening houdend met de totale extra kosten van de elektrische voortstuwingsinstallatie (ongeveer € 350k tot € 400k, afhankelijk van de capaciteit van het batterijpakket) en het seizoensgebonden gebruik, specifiek voor onze klant, kan deze naar verwachting deze extra kosten afschrijven in minder dan vier seizoenen en tegelijkertijd de levensduur van de dieselmotoren verlengen, evenals de onderhoudsintervallen", aldus Pierre Lompech.

Het elektrische voortstuwingssysteem vormt tevens een back-up systeem, hetgeen essentieel is voor passagiersschepen.

Een technologie die zich naar verwachting verder zal ontwikkelen

"De wetgeving verandert. Elektrische energie wordt voor een groeiend aantal toepassingen verplicht gesteld en niet alleen in beschermde natuurgebieden. Wij werken hard aan de verdere ontwikkeling van het hybride systeem, met name aan het parallelle hybride systeem dat bij uitstek geschikt is voor vaartuigen korter dan 30 meter. Ook reguliere veerdiensten kunnen er gebruik van maken, evenals de verbindingen tussen twee havens en de rivier- of recreatievaart," aldus Pierre Lompech.

Het passagiersschip dat inmiddels is afgeleverd aan NAVE VA, is uitgerust met twee 800 pk motoren, waarmee het in de dieselmodus een snelheid van 20 knopen kan bereiken. In de elektrische modus hebben de motoren een maximum snelheid van 8 knopen en bij 6 knopen is de accucapaciteit voldoende voor 6 tot 8 uur varen. Opladen duurt maximaal 6 uur. Daarbij kan worden gebruik gemaakt van een driefasevoeding op de kade of van een elektrische generator aan boord.

"De prijs van elektrische voortstuwing kan in de toekomst nog lager uitvallen. De accu's nemen veel ruimte in en zijn nog steeds vrij duur, ongeveer 1 € per Wh. Omdat het geïnstalleerde elektrisch vermogen 125 kWh bedraagt, vertegenwoordigen de batterijen circa de helft van de kosten van het aandrijfsysteem. De rest van de kosten wordt bepaald door het mechanisch aandrijfsysteem, de twee motoren en de frequentieregelaars. De motoren en de frequentieregelaars zijn geïnstalleerd in een droogdok, de bevestigingen zijn gemaakt van roestvast staal en verder zijn doorgaans slechts minimale aanpassingen nodig voor de marine omgeving, zoals het aanbrengen van wat extra lagen verf," vertelt Eric Brun.

"Ondanks de voordelen van het systeem zijn er nog maar weinig parallelle hybride systemen in gebruik, met name in Frankrijk. Afgezien van passagiersschepen, doen we projecten op het gebied van pleziervaartuigen voor 'superjachten´ en voor militaire toepassingen," zegt Eric Brun.

Leroy-Somer en Control Techniques zijn wereldwijd specialist in aandrijfoplossingen en leveren een scala van producten, speciaal ontworpen voor de maritieme wereld.

"We kozen voor de Dyneo^® range LSRPM serie permanentmagneet synchroonmotoren met 750 - 3000 rpm vanwege de hoge output en het uitzonderlijk compacte ontwerp. We vonden weliswaar compactere motoren, maar die gebruiken separate koelsystemen en dat bemoeilijkt de installatie in de beperkte ruimte van de machinekamer. Bovendien bood Leroy-Somer aan om de motor aan te passen voor gebruik op zee, met name door het leveren van een aluminium behuizing die bestendig is tegen mariene omstandigheden," voegt Eric Brun toe.

"De betrouwbaarheid van de producten van Leroy-Somer en Control Techniques is eveneens een voordeel. Het eerste schip dat werd uitgerust met Leroy-Somer motoren op een Mayday voortstuwingssysteem is sinds april 2012 permanent in gebruik. Het gaat hier om het Helios vaartuig in Marseille (Zuid-Frankrijk) , ontworpen samen met de exploitant, ICARD Maritime, dat probleemloos meer dan 2000 zeereizen heeft gemaakt. In feite hebben we gekozen voor industriële motoren die getest en bewezen zijn in de productie-industrie in plaats van in maritieme toepassingen. De motoren worden maar een paar uur per dag gebruikt, terwijl ze in sommige fabrieken 24 uur per dag moeten draaien," besluit Eric Brun.

"De maritieme markt is voor ons inmiddels een zeer belangrijke markt," vertelt Mathieu Hérieau, Maritime Market Business Development Manager voor Leroy-Somer: "De maximale hoeveelheid vermogen moet worden samengebundeld in een zeer beperkte ruimte. Onze producten realiseren dit door hun hoge niveau van efficiency en hun compacte ontwerp." De permanentmagneet synchroonmotoren met variabele snelheid zijn onderdeel van het Dyneo^® programma. Dit omvat de Leroy-Somer LSRPM motoren en de nieuwste generatie Unidrive M frequentieregelaars van Control Techniques. De LSRPM motoren gebruiken gepatenteerde Leroy-Somer technologie, met een magneetrotor die met zijn innovatieve ontwerp zorgt voor significant betere efficiency, beduidend beter dan vereist in de industrie en bovendien over het complete toerentalbereik van de motor.

Deze technologie reduceert eveneens de afmetingen en het gewicht van de motor vergeleken met de asynchrone technologie. Het Control Techniques Unidrive M programma universele frequentieregelaars biedt optimaal energieverbruik, betrouwbaarheid en flexibiliteit. Zo kunnen de totale kosten van installatie en bedrijf aanzienlijk worden teruggebracht. De Control Techniques Unidrive M regelaar heeft een type certificaat van DNV-GL.


Sinds 1968 is NAVE VA gespecialiseerd in maritieme excursies naar het hart van de mooiste gebieden van westelijk en zuidelijk Corsica en ze willen dit doen op een ethische en duurzame manier.


De LSRPM serie uit het Dyneo^® motorenprogramma van Leroy Somer biedt hoge efficiencyniveaus en een uitzonderlijk compact ontwerp.


Motorbesturing met Control Techniques Unidrive M.

De sterke punten van de Leroy-Somer & Control Techniques/Mayday Electronics voortstuwingsoplossing:

- Meer comfort: stilte, geen brandstofgeur of CO2-uitstoot.

- Operationele voordelen: een lager brandstofverbruik, minder onderhoud, een snelle ROI, langere levensduur van het aandrijfsysteem.

- Technologie gecreëerd met aandrijfsystemen met optimale grootte, gewicht en brandstofverbruik.

  Meer weten…