A bordo do eWolf: o primeiro rebocador elétrico dos EUA

(Foto: Eric Haun)

A Crowley Maritime Corporation possuiu e operou muitos navios desde a sua fundação em 1892. Mas o último navio a juntar-se à sua frota é diferente de qualquer outro que veio antes dele.

O novo rebocador portuário de Crowley, eWolf, é único porque funciona 100% alimentado por baterias e não por motores a diesel, o que significa que produz zero emissões e quase nenhum ruído. O navio não é apenas o primeiro rebocador totalmente elétrico da frota de Crowley, mas também o primeiro desse tipo nos Estados Unidos.

Confrontados com regulamentações mais rigorosas e pressão comercial para dar prioridade aos objectivos ambientais, sociais e de governação (ESG), os proprietários e operadores de navios têm explorado opções para reduzir as suas emissões. Um número crescente de balsas e rebocadores híbridos e totalmente elétricos tem surgido em todo o mundo.

“Quando iniciamos esta jornada, o conceito de rebocador elétrico estava apenas começando”, disse Paul Manzi, vice-presidente de assistência e escolta de navios em Crowley. “Havia algum trabalho em andamento na Nova Zelândia e na Europa, e começamos a pensar que seria possível fazê-lo aqui também.”

Assim, Crowley decidiu produzir seu próprio rebocador elétrico e, em 2021 – o mesmo ano em que a empresa anunciou seu compromisso de atingir emissões líquidas zero até 2050 – sua divisão de serviços de engenharia revelou o design inovador do rebocador . A ABB foi contratada como integradora de sistemas, e o construtor naval Master Boat Builders de Coden, Alabama, começou a construir a embarcação no final daquele ano.

O resultado desses esforços é o rebocador eWolf de 82 pés de comprimento, construído na classe ABS e em conformidade com os regulamentos do Subcapítulo M da Guarda Costeira dos EUA. Oficialmente entregue a Crowley em janeiro deste ano, o navio foi içado pesadamente do Alabama através do Canal do Panamá e flutuou em Ensenada, no México. De lá, o eWolf transitou por conta própria até seu porto de origem, San Diego, onde está hoje, pronto para entrar em serviço no Terminal Marítimo da Décima Avenida.

Construindo a fera
Por fora, o eWolf tem a aparência de um rebocador padrão. Por dentro, é algo completamente diferente. “Um rebocador é um rebocador de várias maneiras”, disse Garrett Rice, presidente da Master Boat Builders. “O casco e a estrutura do eWolf são muito semelhantes aos de alguns outros rebocadores que construímos e continuaremos a construir. Mas assim que entramos na fase de preparação, tudo mudou muito rápido.”

A embarcação está equipada com um pacote de propulsão elétrica integrado fornecido pela ABB, um sistema de armazenamento de energia de bateria Orca de 6,2 MWh da Corvus Energy, dois motores RAMME de 2.100 kW e dois propulsores azimutais Schottel RudderPropellers tipo SRP 430 LE acionados eletricamente, com diâmetros de hélice de 2,5. metros. A embarcação também possui dois pequenos geradores John Deere a bordo para uso emergencial e para permitir trânsitos de longa distância em velocidades reduzidas.

Bruce Strupp, vice-presidente de sistemas marítimos para os EUA e Canadá da ABB Marine and Ports, descreveu as principais peças de tecnologia que são essenciais para uma solução da ABB para embarcações híbridas e com emissão zero. “A primeira é a nossa arquitetura de rede DC. Todas as fontes de energia integram-se à rede DC, que as distribui a todos os consumidores em toda a embarcação”, disse ele. “Nossa rede CC é uma configuração de barramento fechado porque permite mais redundância operacional e segurança para a embarcação.

“A arquitetura que se sobrepõe a tudo isso é o sistema de automação, nosso sistema de gerenciamento de energia e energia (PEM). Basicamente, ele controla o fluxo de toda a energia que alimenta a rede CC e também toda a energia que é distribuída para todos os consumidores”, disse Strupp.

A energia do eWolf integra-se à arquitetura de rede CC da ABB, que é distribuída a todos os consumidores em todo o navio. (Foto: Eric Haun)

O uso de energia elétrica em embarcações comerciais não é novo, e Rice e sua equipe vêm construindo barcos que incorporam essa tecnologia há anos – especialmente para o mercado offshore, onde o diesel-elétrico se tornou comum. “Já lidamos com muitos dos grandes cabos, terminações, unidades de frequência variável, etc., que entram no sistema”, disse Rice. “Tínhamos apenas, no nosso caso, 220 pés de terreno para lidar com eles. E então, aqui [com o eWolf], tínhamos talvez 79 pés para colocar muito desse mesmo equipamento.”

A relativa falta de espaço tornou-se um desafio ao tentar instalar os cabos em particular, disse Rice. “Esses grandes cabos de energia só podem dobrar até certo ponto devido à sua espessura”, explicou ele. “Normalmente, a altura da grade do espaço de máquinas em relação à parte superior do tanque é algo em torno de 12 a 16 polegadas. Se você tem 14 polegadas e a taxa de curvatura é de 13 polegadas, você tem um ponto muito, muito apertado e dificuldade para inserir o cabo.

“No eWolf, há alta voltagem em todos os lugares”, disse Rice. “Nós realmente tivemos que pensar em como garantir a separação dos cabos, mais do que fazemos em um rebocador tradicional.”

O eWolf acabou por ser uma experiência de aprendizagem para todos os parceiros envolvidos na sua criação. “Do ponto de vista de planejamento e design, há muitas nuances que aprendemos neste rebocador e que aplicaremos no próximo – coisas diferentes nas quais precisamos pensar e que normalmente não fazemos em um rebocador tradicional”, disse Rice. disse.

Rice destacou a importância do trabalho em equipe entre o estaleiro, o integrador elétrico, o projetista e a equipe de engenharia de produção. “Todos precisam saber o que os outros estão fazendo o mais cedo possível”, disse ele. “A colaboração precoce entre parceiros é fundamental para o sucesso de qualquer projeto, mas em particular de algo como o eWolf, que é tão técnico e pioneiro.”

O custo da redução de emissões
Notavelmente, o eWolf é um rebocador caro. Autoridades de Crowley se recusaram a divulgar o valor em dólares, mas disseram que o novo navio custa cerca do dobro do preço de um rebocador convencional com potência semelhante.

Embora grande parte dos fundos do projecto tenha vindo da empresa privada Crowley, o projecto também obteve uma quantidade significativa de financiamento destinado a ajudar as empresas marítimas a alcançar operações mais limpas. Para dar vida ao eWolf, Crowley fez parceria com o Distrito de Controle de Poluição Atmosférica do Condado de San Diego, o Conselho de Recursos Aéreos da Califórnia (CARB), o Porto de San Diego, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) e a Administração Marítima dos EUA (MARAD) , que forneceram apoio financeiro e outros recursos.

“Este rebocador torna-se comercialmente viável devido ao processo de concessão”, disse Manzi. “Ao contrário de um serviço de ferry que é pago com dinheiro dos impostos, temos de cobrar tarifas e tarifas aos armadores. No momento, a tecnologia está fora do mercado. Então, estamos trabalhando para confirmar isso.”

“O grande impulsionador [para produzir o eWolf] foi a redução nas emissões”, disse Manzi, observando que dentro de 10 anos, Crowley espera que o eWolf tenha economizado 178 toneladas de óxidos de nitrogênio, 2,5 toneladas de partículas de diesel e 3.100 toneladas métricas. toneladas de carbono.

A partir da esquerda: Presidente Frank Urtasun, Conselho de Comissários Portuários, Porto de San Diego; Paul Manzi, vice-presidente, Crowley Shipping; Bruce Strupp, vice-presidente de Marine Systems EUA e Canadá, ABB Marine & Ports (Foto: Eric Haun)

Recebendo uma cobrança
Embora o eWolf já esteja em San Diego, pronto para partir, sua entrada oficial em serviço foi adiada enquanto aguarda a conclusão de um sistema de carregamento em terra especialmente projetado, cuja construção está atrasada.

“Quando você está na vanguarda dessas tecnologias, tudo tem que se atualizar”, disse Manzi. “As licenças têm de acompanhar, a regulamentação tem de acompanhar, as normas têm de acompanhar. E enfrentamos todos esses três desafios para conseguir a acusação. O barco realmente foi mais fácil.”

A instalação de carregamento da microrrede apresenta um par de sistemas Corvus Orca BOB (bateria a bordo), a versão em contêiner do Corvus Orca ESS, cada um com capacidade de armazenamento de quase 1,5 MWh, para uma capacidade total de 2.990 kW. A estação destina-se a operar fora dos horários de pico da rede energética local e inclui um conjunto de energia solar para apoiar o uso de energia renovável, bem como sistema de monitoramento de bateria, HVAC e tecnologia de detecção e combate a incêndios.

Através de muito trabalho árduo e colaboração com parceiros como o Porto de San Diego, bem como o fornecedor de serviços públicos San Diego Gas & Electric (SDGE), os obstáculos regulamentares e logísticos foram superados e a construção está a progredir a um ritmo forte, Manzi disse. “Esperamos ter a estação de carregamento pronta para operar até 15 de abril.”

eWolf apresenta um sistema de armazenamento de energia com bateria Orca de 6,2 MWh da Corvus Energy (Foto: Eric Haun)

Operando o rebocador
O capitão Josh Ferguson serviu anteriormente como mestre do rebocador de Crowley, Tioga, antes de assumir o comando a bordo do eWolf. Ele disse que é fã da nova embarcação, mas que leva algum tempo para se acostumar a operá-la. “É muito diferente”, disse Ferguson. “Você não percebe quantos sinais de áudio estão disponíveis [nos motores] a bordo de uma embarcação tradicional. Mas agora que você não tem nenhum, e então combina isso com a potência dos motores elétricos – eles giram muito rápido como um Tesla – você tem que mudar a maneira como você opera a embarcação em geral. Um pouco de curva de aprendizado, mas estou animado com isso.”

Sem ruído ou vibração do motor, o eWolf oferece uma condução significativamente mais suave em geral. É importante ressaltar que ele também pode funcionar no trabalho, oferecendo capacidade de tração de poste de amarração de 70 toneladas. No convés, o rebocador ostenta dois guinchos elétricos Markey modelo DEPC-48.

O rebocador pretende realizar duas evoluções por dia e seu tempo de carregamento é de cerca de 4,5 horas, disse Manzi. “Esperamos que a embarcação sempre tenha carga suficiente para funcionar a qualquer momento.”

O eWolf é um barco diurno com tripulação de três pessoas – capitão, marinheiro e engenheiro, e assim permanecerá por algum tempo. Mas Manzi disse que o âmbito das funções dos marinheiros pode mudar no futuro. “O que realmente precisamos que um engenheiro faça? Não há peças móveis. Então, como esse [papel] muda? Como isso muda onde trabalhamos? Esta é uma conversa para 5, 6, 10 anos no futuro.”

Capitão Josh Ferguson, mestre do eWolf (Foto: Eric Haun)

Banco de testes de autonomia
A inovação a bordo do eWolf vai muito além do seu sistema de propulsão. Hoje, o Certificado de Inspeção (COI) do eWolf é para operação padrão, sem quaisquer funções autônomas ou de controle remoto, mas a embarcação está equipada com tecnologia da ABB para permitir operações autônomas no futuro.

Os atuais sistemas de bordo da embarcação podem fornecer consciência situacional passiva. O próximo passo seriam trânsitos autônomos supervisionados com um capitão a bordo antes de eventualmente avançar para trânsitos autônomos supervisionados remotamente, disse Eileen Tausch, engenheira elétrica sênior - pesquisa e desenvolvimento em Crowley.

O ABB Ability Marine Pilot Vision combina entradas de câmeras e outros sensores para criar uma visão aumentada dos arredores da embarcação que fornece suporte aprimorado à decisão para coisas como assistência de atracação, detecção de obstáculos e prevenção de colisões. O eWolf possui seis câmeras e, em seguida, uma câmera pan-tilt-zoom, LIDAR, radar de banda W e AIS, todos alimentando o sistema.

“Estamos realmente tentando capacitar o capitão e a tripulação com as melhores informações possíveis para que possam usar suas habilidades e treinamento e operar a embarcação com sucesso”, disse Drew Orvieto, gerente sênior de navios de passageiros, marítimos e portos da ABB Marine & Ports. . “O sistema é configurado como um companheiro na ponte para fornecer tudo o que encontrar em informações sensoriais que serão úteis para um navegador para um trânsito seguro.”

“Se a Pilot Vision são os olhos e parte do cérebro, então [ABB Ability Marine Pilot Control] é o músculo que coloca isso na água”, disse Orvieto. “O Controle Piloto é o que permitirá operações autônomas e remotas no futuro.”

Tausch enfatizou que a Crowely está trabalhando com a ABB para progredir a tecnologia em uma abordagem lenta e faseada, enquanto busca feedback da tripulação em cada etapa do processo. “Nosso principal objetivo é melhorar a segurança dos marinheiros e a eficiência dos ativos. . . Nosso foco atualmente é no trânsito de e para [um trabalho]”, disse. “A operação real de assistência ou escolta do navio, eu nem vejo isso na minha linha do tempo; essa é uma saída.”

Em San Diego, os trânsitos do eWolf normalmente duram de 20 a 30 minutos, “não é a operação ideal para realmente ver muitos benefícios”, disse Tausch, mas observou que há “muito potencial” em outros lugares, como no noroeste do Pacífico, onde os trânsitos podem durar seis ou sete horas.

Crowley e ABB estão usando o eWolf como uma plataforma de teste para esta tecnologia, trabalhando juntos não apenas para desenvolver e testar a tecnologia, mas também para superar obstáculos regulatórios à medida que a Organização Marítima Internacional (IMO) continua a avançar no desenvolvimento de seus navios de superfície autônomos marítimos ( MASS) Código, com entrada em vigor em 2025.

“[A evolução] é passo a passo com a tripulação a bordo. À medida que a tecnologia for comprovada ao nível da Guarda Costeira e da satisfação da classe, poderemos começar a investigar níveis mais elevados de funcionalidade”, disse Orvieto.

A bordo do eWolf, o foco de Crowley no impacto ambiental estendeu-se muito além do inovador sistema de propulsão. Materiais sustentáveis foram incorporados ao máximo em todos os espaços internos da embarcação (Foto: Eric Haun)