Hvordan fungerer hybrid/elektrisk fremdrift i højhastighedsfartøjer (HSV)?

Moderne skibsoperatører kender i stigende grad begreberne hybrid og elektrisk fra bilindustrien. Men selv om grundidéen er den samme, at bruge en elmotor alene eller i kombination med en forbrændingsmotor, er forholdene til søs langt mere komplekse. Højere effektbehov, skiftende vejrlig, strenge sikkerhedskrav og omfattende regulering påvirker, hvordan hybrid og elektrisk fremdrift kan anvendes i maritime miljøer.

På trods af disse udfordringer accelererer udviklingen hurtigt. Elektrificering i den maritime sektor vokser, fordi den reducerer emissioner, sænker driftsomkostninger og giver bedre ydeevne gennem fartøjets levetid.

Her får du en praktisk og letforståelig gennemgang af, hvordan hybrid og elektrisk fremdrift fungerer i højhastighedsfartøjer (HSV) — og hvorfor overgangen kræver ny teknisk forståelse.

Hvad betyder hybrid og elektrisk fremdrift?

Mens elbiler i mange tilfælde kan erstatte forbrændingsmotorer direkte, gælder det ikke i samme grad for skibe. Batteriteknologien udvikler sig hurtigt, men effektbehovet til søs er betydeligt større, og ladeinfrastrukturen er endnu ikke fuldt etableret.

I den maritime sektor dækker betegnelserne hybrid og elektrisk typisk over disse konfigurationer:

Hybrid fremdrift

Hybridfartøjer kombinerer diesel- og elektrisk fremdrift på forskellige måder:

Parallel hybrid: En dieselmotor og en elmotor er mekanisk forbundet til samme aksel eller arbejder via parallelle drivlinjer. Fartøjet kan sejle på diesel, el eller begge dele afhængigt af belastning, distance og opgave.

Diesel-elektrisk hybrid: Elmotoren driver propellen, mens dieselgeneratorer producerer strøm til fremdrift og/eller opladning af batterierne.

Fuldt elektrisk fremdrift

Fuldt elektriske fartøjer bruger kun batterier til fremdrift:

• En elmotor driver propellen, og batterierne lades ved kaj.
• Nogle fartøjer har små generatorer ombord — ikke til fremdrift, men for at drive hotel- og systemlast uden at påvirke rækkevidden.

Læs også: Forstå kravene til service af hybride/elektriske HSC-fartøjer

Systemet som helhed

Hybrid- og elbaserede fremdriftssystemer introducerer ny kompleksitet, men reducerer samtidigt drifts- og vedligeholdelsesbehov:

• færre bevægelige dele
• mindre vibrationer og varme
• lavere brændstofforbrug

Et komplet system består ofte af:

• Batteri og Battery Management System (BMS)
• Elektriske motorer
• Power/Energy Management Systems (PMS/EMS)
• Propulsion Control System (PCS)
• Human-Machine Interface (HMI)
• Alarm- og automationssystemer (IAS)
• Specialdesignede gearkasser og propeller
• Digitale systemer til overvågning, diagnostik og fjernsupport

Da komponenterne ofte kommer fra forskellige leverandører, er systemintegration afgørende for sikker og effektiv drift.

Batteriteknologien: Den vigtigste drivkraft

Batteriet er både den mest kritiske komponent og den største udfordring i elektrificering. Batterier opdeles typisk i:

• Power-batterier – høj effekt i korte perioder

• Energy-batterier – lavere effekt over længere tid

Forskellige batterikemier varierer i:

• ladehastighed
• energitæthed
• levetid og termisk stabilitet

Det rette batteri afhænger af fartøjets drift og krav til rækkevidde, effekt og ladning.

Læs mere: Sådan optimerer digitalisering og cloud-teknologi din skibsdrift

Ny teknologi giver nye driftsmæssige hensyn

Elektrificering introducerer en række driftsmæssige udfordringer:

• Ladeinfrastruktur er begrænset i mange havne
• Højvoltsladning kræver tilstrækkelig lokal netkapacitet
• Ladning skal planlægges ind i ruter og operation
• Mobile ladeløsninger findes, men er ikke udbredt

Sammenlignet med diesel, som kan leveres næsten hvor som helst, kræver elektrisk fremdrift mere planlægning og faste faciliteter.

Din driftsprofil er afgørende

Valget mellem hybrid og fuldt elektrisk afhænger primært af fartøjets mission.

Fuldt elektrisk er bedst til:

• korte, forudsigelige ruter
• stabile forhold
• hyppig adgang til ladning
• f.eks. pendlerfærger, turistbåde, havnetransport

Hybrid er bedst til:

• varierende, uforudsigelige eller lange opgaver
• hårdt vejr og åbent hav
• fartøjer med høj fleksibilitet
• f.eks. CTV’er, redningsfartøjer, patruljebåde og arbejdsfartøjer

Systemintegratoren analyserer driftsprofilen og anbefaler den teknologiske opsætning, der giver den bedste balance mellem sikkerhed, effektivitet og rækkevidde.

Fordele og nye muligheder

Elektrificering giver markante fordele:

• Lavere vedligeholdelse (færre bevægelige dele)
• Reduceret brændstofforbrug
• Mindre støj og vibrationer
• Bedre arbejdsmiljø
• Forudsigelige driftsomkostninger
• Lettere compliance med fremtidige emissionskrav
• Højere gensalgsværdi
• Datadrevne optimeringsmuligheder for hele flåden

Med stigende adoption bliver teknologien billigere, mere fleksibel og mere tilgængelig.

Læs mere: Reducering af risiko ved køb af et maritimt nul- eller lavemissionsskib

Konklusion

Valget mellem hybrid og fuldt elektrisk afhænger af driftsprofilen. Begrænsninger i batteriteknologi, uforudsigelige forhold og maritime sikkerhedskrav betyder, at elektriske fartøjer endnu ikke kan løse alle opgaver.

Men selv delvis elektrificering giver store fordele:

• bedre driftssikkerhed
• lavere omkostninger
• reduceret miljøaftryk
• datadrevet optimering

Med den rette systemintegrator og en fremtidssikret konfiguration kan operatører opnå både miljømæssige og økonomiske gevinster og samtidig være klar til fremtidens reguleringer.