O barco elétrico de reboque da ABB acena aos operadores terrestres

Joshua Sebastian, Gerente de Engenharia do The Shearer Group, Inc. (TSGI)

Joseph Keefe, editor da revista MarineNews

Imagem do arquivo: CREDIT ABB

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Há muito tempo um grampo para fornecedores de serviços offshore, uma versão mais compacta e cuidadosamente projetada da opção elétrica a diesel está agora disponível para rebocadores internos. Para operadores conscientes do orçamento (e quem não é, neste ambiente?), As estrelas podem finalmente ser alinhadas.

Por muitos anos, a propulsão elétrica provou ser uma solução de propulsão viável para muitos tipos diferentes de embarcações. O mais familiar para as partes interessadas no trabalho seria o advento dos fornecedores de serviços offshore 'diesel electric' (OSV) que se tornaram comuns durante a era do boom offshore. Essas embarcações operavam em um ambiente regulatório diferente, com a ênfase mais voltada para eficiências operacionais e economia de combustível. Esses benchmarks ainda são importantes, é claro, mas os padrões Tier de escalonamento rápido da EPA de hoje para motores marítimos trazem novas pressões e muitas variáveis ​​para o mix.

Esses sistemas offshore eram, em geral, grandes demais para caber em um barco convencional, portanto o conceito nunca tinha pernas para o comércio interno. Até agora. Os sistemas de propulsão elétrica da ABB estão agora disponíveis para ajudar os proprietários de rebocadores de longa data que operam principalmente nas vias navegáveis ​​interiores dos EUA para resolver alguns desafios muito modernos. Em suma, a propulsão elétrica a diesel oferece aos proprietários uma maneira de construir embarcações complacentes que operam com facilidade para atender aos principais motores da camada 3. Isso não significa que estes não sejam sistemas eficientes e ecológicos. Elas vão.

A orla marítima em geral nunca foi conhecida por ser uma das primeiras a adotar tecnologias prontamente disponíveis, mas a experiência mostra que os proprietários internos do país se comprometerão com novas tecnologias quando fizerem sentido para os negócios. Às vezes, novas regulamentações podem ter como acelerar esse processo. De fato, as novas regras têm grandes implicações de custo para os proprietários que desejam construir novas embarcações, concomitantemente com a realidade de uma frota fluvial envelhecida em um momento de taxas de frete baixas.

Edward Schwarz, Vice-Presidente de Vendas da New Build da ABB, tem sua própria opinião sobre o que está acontecendo hoje. “Os proprietários de navios fluviais nos EUA eram conhecidos como pioneiros em todo o mundo no que diz respeito à introdução do uso consistente de navios a vapor, ajudando a inaugurar a 1ª revolução industrial”, diz ele, e então pergunta: “Por que existe a percepção de que A indústria fluvial dos EUA é um grupo anti-tecnologia [?]; talvez porque eles não apreciam a tecnologia apenas por causa da tecnologia. Antes de cada grande adoção de tecnologia no mercado fluvial dos EUA, existe um alinhamento perfeito entre oportunidade e solução. Estamos em um desses pontos hoje e a ABB está pronta para ajudar o mercado interno dos EUA a aproveitar os benefícios da 4ª revolução industrial baseada na eletrificação, digitalização e conectividade ”.

A opção 'convencional' envolve a instalação de dois motores principais EPA Tier 4 grandes complementados por um sistema de pós-tratamento - a opção EGR (Exhaust Gas Recirculation) ou SCR (Selective Catalyst Reduction). A última opção pode adicionar tubulação adicional, um tanque de armazenamento de recarga e ureia e exigir manutenção separada, tudo dentro dos limites de um espaço de máquinas já apertado. Sem garantia de que tais despesas e arranjos possam trazer taxas mais altas para apoiá-los, o momento pode ser o ideal para a solução elétrica dar uma segunda olhada.

Sistemas elétricos a diesel usam múltiplos geradores para fornecer energia para a planta de propulsão por meio de motores elétricos. No entanto, quando a propulsão elétrica a diesel é escolhida, os requisitos de emissões EPA Tier 4 podem ser atendidos usando uma solução que inclua vários grupos geradores EPA Tier 3, sem perspectiva em vista da necessidade de atualizações dispendiosas.

• Linha de base

Em seu menor denominador comum, a solução de propulsão elétrica da ABB é um batedor de nível. Isso não quer dizer que não seja a coisa certa a fazer para o operador responsável e em conformidade de hoje. Isto é. E é um bom design. Para esse fim, o diesel elétrico cortou seus dentes nos mercados offshore, um setor onde encontrou grande sucesso. Mas, em sua infância, era grande demais para o mundo do rebocador. E também foi caro. A versão atual da ABB é agora menor, mais competitiva em termos de preço e projetada para o rebocador do interior. E como não é necessário depender de posição nos poços, a logística de colocá-lo no espaço de máquinas limitado disponível é um pouco mais fácil.

Usando a mais recente iteração desse conceito, com um gerador menor da ABB, um operador de rebocador poderia, às vezes, usar um motor principal, em vez de dois, junto com o grupo gerador. Como resultado, os motores principais experimentam menos tempo de operação, operando em rotações ideais, o que reduz o desgaste dos motores e, claro, intervalos mais longos entre os serviços necessários. A natureza automatizada do sistema pode até mesmo coincidir com todos os intervalos de manutenção do motor, resultando em menos tempo de inatividade e mais tempo de execução disponível para que o rebocador cumpra o que se espera: ganhar dinheiro.

Muito simplesmente, o sistema consome eletricidade enquanto o produz, consumindo menos combustível e, portanto, produzindo uma assinatura ambiental menor. O sistema - impulsionado pela tecnologia de automação da ABB - decide quanta energia é necessária. Portanto, e para operadores maiores, a probabilidade de um Capitão ou outro ser rotulado como 'porco a gás da frota' pode ser eliminada. Isso porque, dependendo das características de carregamento do motor, a configuração do ETB também pode alternar de carga baixa para carga total mais rapidamente, em um ganho de desempenho que será perceptível para o capitão. Por sua vez, a ABB reivindica uma economia de combustível de 30%.

• Porcas e parafusos

Mais barato do que um sistema de nível 4 e menos dispendioso para operar (OpEx) do que um sistema de rebocador terrestre Nível 3 construído apenas dois anos atrás, o pacote de rebocador elétrico da ABB é, na maioria das vezes, independente de OEM. A ABB atua como integrador de sistemas, facilitando e permitindo uma interface suave com e entre qualquer e todos os motores marítimos, transmissões e caixas de engrenagens. Se você tem um favorito - CAT, Cummins, Scania, Twin Disc, Schottel, ZF ou Steerprop (o nome dele) - um sistema de propulsão elétrica pode ser projetado para casar esses componentes.

O barco elétrico de reboque da ABB (ETB) aborda novas regulamentações, aumentando os custos de CAPEX para novas construções, o imperativo para reduzir os custos de OPEX e a demanda por maior confiabilidade de embarcação. Entregue como um sistema personalizado para cada rebocador, o advento do ETB interior representa potencialmente a próxima geração de rebocadores para a rede hidroviária interior dos EUA.

Em uma análise publicada recentemente, a Clarkson Research afirmou que, “ao otimizar o carregamento dos motores, os sistemas diesel-elétricos podem reduzir o consumo de combustível e as emissões”. Mas proprietários de navios de cruzeiro, petroleiros, navios de gás, navios porta-contêineres e embarcações offshore. rebocadores, muitos que operam nas condições mais adversas do mundo, optaram pela propulsão elétrica a diesel em relação ao seu equivalente mecânico por sua maior eficiência, flexibilidade e confiabilidade.

Joshua Sebastian, Gerente de Engenharia da The Shearer Group, Inc. (TSGI), foi mais direto ao dizer à MarineNews: “Acreditamos que a tecnologia por trás da propulsão elétrica a diesel finalmente amadureceu ao ponto de ser agora uma opção competitiva para a consideração. o mercado interno. Acreditamos que é vital para o sucesso da implementação dessa tecnologia a parceria com empresas como a ABB, que têm um histórico comprovado de fornecimento de energia elétrica a diesel combinado com serviços domésticos, combinado com instalações de apoio doméstico ”.

Por seu turno, a ABB já forneceu mais de 1.300 embarcações com propulsão elétrica a diesel. Cerca de 4.000 rebocadores operando ao longo dos rios dos Estados Unidos, transportando anualmente 25.000 barcaças e transportando 630 milhões de toneladas de carga ao longo de 25.000 milhas de via navegável, aguardam os mesmos benefícios.

Em termos simples, os sistemas elétricos a diesel utilizam conversores de frequência variável para oferecer eficiência em um perfil operacional mais amplo, durante todo o ciclo operacional do motor. Isso se traduz em vantagens mensuráveis ​​para os operadores do interior dispostos a fazer o movimento para uma assinatura ambiental mais limpa e uma operação mais eficiente:

• Economia de combustível : Freqüentemente, o afretador paga por combustível. Um barco eficiente em termos de combustível é um barco mais atraente.
• Redundância : A solução elétrica a diesel permite que a energia seja distribuída para qualquer motor de propulsão, o que significa que o impacto de uma falha de motor primário é minimizado.
• Flexibilidade : A embarcação pode ser projetada tanto como um Z-Drive quanto como uma hélice convencional.
• Segurança : No projeto ABB ETB, o sistema pode ser configurado de forma que uma única falha de motor possa levar a uma redução de apenas 25% na potência disponível, com essa perda sem efeito na direção ou perda total da propulsão.
• Conforto da tripulação : Mantenha sua tripulação mais feliz com baixos níveis de ruído e vibração através do uso de motores menores.
• Perfis de operação : O sistema de rebocadores ETB da ABB explora inversores de frequência para otimizar o uso de energia em uma ampla faixa de operações: quando em standby ou em movimento de barcaças vazias, por exemplo.
• Pesquisa : A ABB está aperfeiçoando sua tecnologia elétrica a diesel para aplicação em um projeto de rebocador, baseando seu trabalho em um estudo de operações fluviais reais realizadas durante um período de 365 dias, cobrindo 500 embarcações de barcos empurradores.
  
• Disponibilidade de manutenção / embarcação : Produtos padronizados e comprovados, apoiados por equipes de serviço da ABB baseadas em Houston, garantem que os integrantes da embarcação se adaptem perfeitamente às operações elétricas a diesel.
• Treinamento : a Marine Academy da ABB treina os operadores para que se tornem mais proativos na operação e manutenção de equipamentos para maximizar a disponibilidade, minimizando o tempo de inatividade.
• Autonomia : o rebocador moderno não opera com um eletricista a bordo, portanto, o equipamento é robusto, exigindo muito pouca interação a bordo.
• Conectividade : A ABB tem quase 1.000 embarcações cujo equipamento está conectado a Centros de Operações Colaborativas, monitorando 24/7 dos centros, um aqui nos EUA.
• Manutenção preditiva : os sistemas de energia e controle da ABB suportam o sistema de diagnóstico remoto e o monitoramento baseado em condições, facilitando o cumprimento do SubM e reduzindo os custos / requisitos de manutenção do motor.
• Nos Estaleiros : O escopo padrão de fornecimento da ABB inclui todos os geradores, distribuição de energia, controle de automação e consumidores de energia elétrica - garantindo apenas um fornecedor para os principais sistemas elétricos.
• Garantia : A ABB oferece algumas das garantias padrão mais abrangentes e inclusivas da indústria naval.
• Flexibilidade : Pode ser usado tanto para propulsores (L-drives) quanto para embarcações convencionais
• Lower OpEx & CapEx : Mais barato para construir, mais econômico para rodar, menos caro para manter.

• Não vem: já está aqui

Primeiramente conhecido por sua eficácia no mundo da energia offshore, onde as operações de DP exigiam manutenção de posição precisa e constante, pontuada por breves intervalos de serviço pesado de suporte, o modelo elétrico a diesel não é novidade. Mas, isso não quer dizer que não tenha visto serviço nos últimos oito anos - em condições difíceis - em rios da América do Sul com um barco projetado especificamente para o RAL que emprega veículos Schottel.

Lawren Best, Supervisor de Desenvolvimento de Design de Robert Allan, disse ao MarineNews em junho: “Quando construídos, estes eram os mais potentes barcos de tracionamento rasos de tração z no mundo. Este sistema de propulsão é diesel-elétrico, com três geradores a diesel de velocidade média Wartsila 9l20 independentes, cada um desenvolvendo 1.710 ekW. Os motores de propulsão de corrente alternada e os componentes de acionamento elétrico da ABB Schottel SRP 1215 produzem um Bollard Pull de 69 toneladas à frente e 63 toneladas à popa. Para este projeto, a propulsão elétrica a diesel proporcionou vantagens de flexibilidade no posicionamento dos motores e acionamentos para garantir o melhor acabamento operacional em águas extremamente rasas, bem como uma maior capacidade de resposta do sistema de propulsão dos motores de velocidade média ao manobrar. ”

Até o momento, a solução de propulsão ABB ETB ainda não pode reivindicar instalações domésticas internas. Pode, no entanto, ser apenas uma questão de tempo. É fato que rebocadores e barcaças em terra representam 85% das embarcações dos EUA e não é pouca coisa que rebocadores sejam os mais antigos, com 66% a mais de 25 anos. Portanto, a atual estratégia de crescimento (ou manutenção) de uma frota não por novas construções, mas pela aquisição de ativos existentes, não será viável no futuro previsível. Quando chegar a hora, o ABB ETB estará lá para preencher o vazio.

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição impressa de julho de 2018 da revista MarineNews .