Unidades híbridas: Siemens envia as máquinas

Estilo Amazon: os robôs fornecedores atendem à equipe de montagem do robô. Crédito: William Stoichevski

Estilo Amazon: os robôs fornecedores atendem à equipe de montagem do robô. Crédito: William Stoichevski

A batalha de um robô contra emissões: os robôs articulados da Siemens de diferentes tamanhos montam pilhas de baterias em Trondheim, na Noruega. Crédito: William Stoichevski

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Encorajada pelo sucesso de um programa de acionamentos híbridos, a Siemens está se esforçando na Noruega para automatizar a produção desse ativador principal de armazenamento de energia marinha, a bateria de lítio. Fretadores de embarcações de serviço offshore, proprietários de plataformas, operadores de balsas e armadores são o mercado alvo. A universidade técnica de Trondheim e uma história recente de hospedagem de fabricantes de baterias e integradores de sistemas tornaram a plataforma de lançamento para novas aplicações que envolvem as novas unidades e baterias BlueDrive Plus C.

O chefe norueguês de estratégia e desenvolvimento de negócios da Siemens, Odd Moen, está cheio de insights: "Você sabe que um quilograma de bacalhau custa à traineira 0,5 litros de óleo combustível marinho para pescar", diz ele, sua expressão séria se tornando mais suave. "Você realmente deve colocar uma garrafa de óleo sobre a mesa com sua garrafa de vinho." De fato, diz-se que a pegada de carbono do bacalhau é de 356 gramas de CO2 para cada 0,256 de peixe, um aceno para a pesca pesada de combustível marítimo.

Ele afirmou que Moen nos leva à nova fábrica de Siemen para tornar os sistemas de armazenamento de energia marítima, ou ESS, o coração de um plano para equipar e vender mais unidades BlueDrive Plus C. Diz-se que a nova unidade é uma opção mais segura, mais lucrativa e mais ecológica para os armadores de todos os navios, exceto os maiores. A fábrica tem apenas algumas semanas, mas espera servir "petróleo, gás e outras embarcações orientadas para o futuro". Há um ano, a usina aglomerava as baterias à mão (não a primeira a começar dessa maneira). Agora, os robôs fazem o trabalho mundano de construir pilhas de baterias por trás de cercas de metal. Vários desses trabalhadores incansáveis, armados de laranja, empilham e giram com firmeza.

"Esperamos que o mercado dobrará em três anos", disse Moen ao Maritime Technology Reporter, enquanto outros admiram as máquinas escorregadias. Ele acena com cautela ao tirar fotos. Afinal, a produção de ESS marítima em Trondheim tem sido, nos bastidores, um tipo de campo de batalha. De duas empresas canadenses, Corvus e PBES, apenas Corvus sobrevive. O PBES retirou-se para encontrar produtos de vida de uma nova fábrica na Alemanha.

Integrador integrado
A Siemens, como integradora de sistemas e fabricante de ESS marítimo, tem uma vantagem óbvia em não precisar mais esperar pela produção de baterias. Chame de integrador integrado. Precisando ser atendido nas imediações estão as frotas cada vez mais verdes da Noruega de navios costeiros ROPAX e offshore com energia híbrida e com bateria híbrida. Moen diz que cada vez mais há pedidos de balsas e uma lista crescente de tipos de navios maiores. “Um pequeno número de baterias produz grandes resultados. Oito metros cúbicos de baterias são tudo o que você precisa para as enormes novas embarcações. ”

Para produzi-las às pressas, a Siemens enviou essa tropa de 12 robôs articulados, de braço duplo e de paletização. Estávamos entre os primeiros visitantes, e alguns robôs ainda estavam cobertos pelo invólucro da fábrica. A produção controlada digitalmente - com controle de qualidade com código de barras em toda a cadeia de valor - era o que estávamos assistindo, enquanto os robôs simulavam curvas dobradas, costas pesadas e as torções de ferramentas de alguns técnicos. Os bots da Moen já podem produzir baterias suficientes para 300 a 400 balsas por ano.

No produto, observamos que os canais finos para refrigeração da bateria parecem indicar uma técnica de produção de qualidade da Siemens no continente. "Não é a China?" nós perguntamos. "Não", vem a resposta. Moen, que tem um pouco do ar de um cirurgião do MASH, esforça-se para explicar as transferências de temperatura da água e da bateria da nova bateria Siemens, bem como o monitoramento e controle sem fio desses sistemas. Por que sem fio? "Seria muito grande o número de cabos de sinal", diz ele. Um desses módulos pesa 60 kg, mas pode substituir "toneladas" de peças gigantescas de motores de navios. De fato, as unidades BlueDrive Plus C também permitem a energia da embarcação apenas com bateria para travessias mais curtas de balsa.

A batalha de um robô contra emissões: os robôs articulados da Siemens de diferentes tamanhos montam pilhas de baterias em Trondheim, na Noruega.
Crédito: William Stoichevski Precursors
A integração de baterias nos sistemas de energia a bordo não é novidade para a Siemens. O que há de novo é a demanda - dezenas, possivelmente centenas de balsas, além de uma variedade de pedidos de embarcações de pequeno e médio porte - e um pipeline de novas embarcações conceituais.

A empresa está em Trondheim há 110 anos e metade dos seus 600 funcionários são engenheiros (embora muitos, invariavelmente, pertencessem a uma coorte de engenheiros noruegueses especializados que poderiam ser mais técnicos do que engenheiros). No entanto, os funcionários da Siemens têm muitos novos mestres e doutores aqui, e a universidade NTNU nas proximidades é uma base de recrutamento híbrida. Lá fora, Moen aponta para um prédio pintado de vermelho onde a empresa está desenvolvendo energia elétrica para desenvolvimentos remotos e submarinos de campos de petróleo. Anos de desenvolvimento de comutação elétrica da Siemens tornam tudo possível, inclusive unidades marítimas.

De fato, a primeira embarcação de suprimento de plataforma de propulsão elétrica da Siemens apareceu na Noruega em 1998, após um desafio de armador que levou três anos para responder. Moen lembra que, embora reduza em 35% o consumo de combustível, diminuindo as falhas dos fornecedores expostos ao solo: “Como acelerar o aprendizado da cadeia de suprimentos se tornou um foco ao longo do caminho, assim como na primeira balsa movida a GNL. Entregamos o produto e o primeiro navio de pesca com palangre (híbrido). ”

Melhor com baterias
Há três anos, a Edda Freya - “a embarcação de construção offshore mais ecológica” - proporcionou economia de combustível de 30%, diz a fretadora Equinor, apesar de seis motores a diesel acionarem suas hélices e carregar suas quatro baterias.

Antes disso, era o “primeiro navio de pesca elétrico do mundo”, um que permitia mais espaço para o transporte de pescadores e, se usado em toda a frota, consumiria 180.000 t menos combustível anualmente e emitia 540.000 t menos CO2 “depois de carregar a noite toda. por cerca de seis euros ”. O primeiro navio usou um ESS com “as baterias de dois Teslas” para reduzir as contas de combustível em 90% (assumindo preços de eletricidade de 1,2 EUR por quilowatt-hora). "Se você produzisse eletricidade em uma (usina a gás), dificilmente perceberia."

Quanto ao biocombustível - “Não somos contra o biocombustível, mas uma compra da frota pesqueira de lenha para combustível teria que cair 50% de todas as árvores atualmente derrubadas”, diz Moen, acrescentando: “Os navios de pesca representam 17% de todas as compras de combustível marítimo (na Noruega).

Cruzeiro de alto perfil
Enquanto isso, a Siemens como integradora de sistemas obteve nota máxima por habilitar o vencedor do navio do ano de 2019, o Color Hybrid, estabelecendo o tom para navios de cruzeiro com seus 5 MWh de potência média movidos a bateria a 12 nós. A embarcação também possui 20% menos gases de efeito estufa.

Essa primeira encarnação de embarcações plug-in mostrou que o sistema híbrido elétrico diesel Siemens BlueDrive Plus C poderia fazer a diferença em uma busca em toda a indústria por embarcações de baixa emissão. Já, perfis operacionais de emissão zero serão necessários para cruzar os fiordes noruegueses; vapor em vários portos europeus ou dobras de áreas livres de emissões.

Ao operar nessas áreas, o cérebro redundante da Siemens para embarcações híbridas "plug-in" - o sistema Siemens Mind Sphere Cloud - oferece uma previsão de tempos de carregamento ideais. As regiões com energia limitada (e geralmente altos preços da eletricidade) em determinados momentos fazem parte de uma previsão de eletricidade que inclui os efeitos das previsões meteorológicas sobre a disponibilidade de carga (como em condições e fornecimento).

Tecnologia da bateria BlueVault
Para esse provedor integrado, a lista de tipos de embarcações está crescendo. Linhas de gabinetes de bateria em uma balsa de carro que servirão a costa oeste da Noruega são um sinal da redundância de energia necessária em trechos expostos da costa.

À medida que a Siemens P&D é implementada, um módulo de energia de 6 kWh é mais uma evidência de que baterias e unidades estão agora disponíveis para diferentes perfis operacionais. Os proprietários de navios estão sendo informados de que podem ter baterias com vida útil mais longa e ciclos de carga mais curtos.

"As baterias estão prestes a se tornar cada vez mais importantes para a indústria naval", diz Moen, com o "Por que" aberto à interpretação: concorrência, áreas operacionais restritas e talvez consciência. No entanto, a vida útil do sistema - mesmo com os preços da bateria caindo “10% ao ano” - precisa melhorar dos 80% da capacidade da bateria que resta quando o “fim de uso” é declarado. E com isso, o "argumento da poluição" sai "pela janela", como observa um observador experiente da indústria naval. No entanto, o argumento das emissões ainda é bom.

Benefícios híbridos
Foram necessários anos de pesquisa para aprender que os inversores podiam controlar a energia para proporcionar uma melhor economia de combustível do que os motores a gás natural liquefeito e a combustível para duelo. A planta de combustível para duelo e GNL também se mostrou mais cara de instalar.

As menores emissões de CAPEX e de gases de efeito estufa que se diz serem derivadas de acionamentos híbridos são acopladas a um aumento incremental de energia disponível, à medida que um motor de combustão ajustável é feito para fornecer potência de saída em tempo hábil. É um ponto de venda para os capitães, embora os armadores possam estar mais familiarizados com o aspecto "menos desgaste" dessas unidades. Ambos são argumentos de custo, mas como com menos ruído, o GNL oferece esses benefícios em espadas. A tecnologia híbrida da Siemens, no entanto, agora tem mais de 40 referências de clientes em uma ordem muito menor do que o que aconteceu com o aumento de escala com o GNL.

Esta nova série de tecnologias - as baterias BlueVault e BlueDrive Plus C - precisará de menos baterias. "Ainda estamos aprendendo, mas fomos pioneiros no uso de baterias", diz Moen, acenando para os esforços de integração de baterias da Siemens da Austrália para a Noruega que renderam pelo menos 25 referências de ferry de passageiros, uma das principais pedras angulares da bateria negócios híbridos. Cinco anos depois, o MF Ampere foi o primeiro entre uma série de novas construções e reformas de balsas totalmente elétricas pagas por um governo norueguês que deseja assumir uma liderança marinha verde no mundo.

Há muito em jogo. Um estudo revela que metade de todas as balsas da Noruega (cerca de 223) pode ser convertida em eletricidade ou híbrida. Um slide que Moen nos mostra sugere uma economia anual de 100.000 t de combustível e 300.000 t de CO2, se 127 balsas forem totalmente elétricas e híbridas. "Os políticos entenderam", diz Moen, acrescentando que a lógica da energia da bateria era clara.

É claro que, como no hidrogênio, há um buraco gritante no argumento "vamos usar as baterias agora", e essa é a "baixa capacidade da rede para carregar".

“Todas as máquinas de lavar louça (locais) se apagam”, adverte Moen, explicando que: “Tradicionalmente, você atualiza as linhas de transmissão, mas colocar baterias em cabanas na doca permitiria que as baterias fossem carregadas da energia disponível e depois transferidas para (a balsa). Uma grade inteligente usa a grade existente. ”