A propulsão elétrica de navios é um método de propulsão marítima onde é fornecida por motores elétricos .
A energia elétrica necessária é geralmente produzida lá por sistemas motor - alternador térmico . Como os avanços na eletrônica de potência permitem isso, a propulsão tem sido fornecida por inversores de velocidade .
Esta técnica se opõe à propulsão direta, onde os motores térmicos ( vapor ou combustão interna ) acionam diretamente as hélices . É comparável ao dos carros híbridos , com todas as suas variantes, embora seja significativamente mais bem-sucedido do que o último.
Depois das balsas elétricas nos fiordes , na Noruega um primeiro cargueiro elétrico com autonomia em mais de 120 km é anunciado para 2018.
Desde o aparecimento de navios a vapor no início do XIX ° século, a maioria dos navios de forte tonelagem são alimentados por conjuntos a vapor de motor ou motor - hélices ou rodas de pás de acoplamento mecânico .
Assim que a tecnologia dos motores elétricos possibilitou a obtenção de potência suficiente, tornou-se evidente que um motor elétrico sendo muito mais compacto (com idêntica potência útil) do que um motor térmico, o conjunto gerador- motor elétrico é muito mais fácil de instalar. no casco de um navio do que grandes motores e eixos de hélice muito longos, e assim as restrições de instalação podem ser reduzidas. A Siemens reivindica a primeira propulsão elétrica em 1886.
Uma das primeiras conquistas emblemáticas da propulsão elétrica na França foi o transatlântico Normandie , lançado em 1932, mas essa técnica teve pouco sucesso marcante (exceto em submarinos) antes do renascimento do cruzeiro na década de 1980. Novas tecnologias, tendo aplicações para “não embarcações padrão ”, como navios de pesquisa pesqueira ou quebra - gelos , mostram-se lucrativos para navios de cruzeiro e navios - tanque de produtos químicos .
Um primeiro navio de carga elétrico autônomo de 120 km (65 milhas náuticas) com uma velocidade de 12 a 15 nós deve ser construído na Noruega em 2017-2018, para evitar um fluxo de mais de 100 viagens de caminhão a diesel por dia. A eletricidade será principalmente de origem hidrelétrica.
Seja na superfície ou submerso ( submarino ), um navio deve ser autossuficiente em energia. Ele produz toda a energia necessária para suas necessidades. As necessidades são de dois tipos:
No caso da propulsão elétrica, um primeiro sistema produz energia mecânica que é transformada em energia elétrica por meio de um alternador. Essa energia elétrica é então utilizada para propulsão e necessidades de bordo (iluminação, navegação, cozinha, etc.).
Os navios de investigação pesqueira devem ser silenciosos para poderem abordar os peixes. As vantagens buscadas são:
Como esse tipo de embarcação é financiado por órgãos do Estado, a rentabilidade financeira não é um critério prioritário, o que explica por que foram as primeiras a utilizar tecnologias inovadoras.
A propulsão elétrica fornece melhor controle de torque para a hélice, que em um navio quebra - gelo está sujeita a solavancos violentos, o que não é o caso da maioria dos outros navios.
No entanto, a eficiência um pouco menor e a capacidade limitada de sobrecarga da eletrônica de potência significam que essa solução não se espalhou.
A principal justificativa para a propulsão elétrica é o desacoplamento entre a produção de energia e seu aproveitamento, o que permite maior liberdade na distribuição de massas e volumes no casco . Uma conquista recente é a utilização de vagens que permitem, entre outras vantagens, rejeitar parte desse volume para fora do casco.
Isto permite otimizar o volume útil, portanto aumentar o número de passageiros e, assim, reduzir o retorno do tempo de investimento , um critério decisivo para o armador.
Outras vantagens podem ser citadas.
A propulsão elétrica também é um dos elementos que permitem um posicionamento dinâmico , ou seja, manter o navio em posição fixa apesar dos ventos e das correntes , sem o uso de âncora .
Os pods também permitem manobras de porta mais fáceis, livrando o forro de rebocadores em muitos casos. Para navios que vão de porto a porto, isso pode representar uma economia significativa de tempo e dinheiro. Também facilita o acesso aos locais turísticos. No entanto, aumentam o calado , o que pode dificultar o acesso à foz dos rios.
Os petroleiros que transportam cargas perigosas, e os "clássicos" com propulsão a diesel dois tempos, não oferecem a segurança necessária: se falhar, a embarcação fica à deriva até que a falha seja reparada. Como é necessário um maior nível de redundância, alguns armadores optaram pela propulsão diesel-elétrica. O Stolt Innovation , um navio-tanque de produtos químicos de 37.000 dwt lançado em 1996 , foi o primeiro a ter esse sistema, o que também permitiu limitar a poluição e reduzir o tamanho da casa de máquinas.
Os porta-aviões e submarinos são edifícios militares que costumam usar a energia nuclear como principal fonte de energia. No entanto, os ex-porta-aviões franceses Clemenceau e Foch, o ex. O cruzador Colbert, bem como o navio de linha da França, têm caldeiras de óleo combustível pesado (ou diesel) que fornecem turbinas a vapor de alta pressão porque este sistema é vantajoso para navios rápidos
O reator nuclear fornece calor: é chamado de "caldeira nuclear". Esse calor é transformado em vapor de alta pressão que movimenta as turbinas produzindo a potência mecânica necessária para a propulsão por meio de redutores de velocidade, bem como para a produção de eletricidade por meio de alternadores.
A escolha é então entre a propulsão elétrica e a vapor: o vapor tem a desvantagem de ser mais lenta na implantação das turbinas devido ao tempo de aquecimento das caldeiras e envolve o risco de explosão de vapor devido às altas pressões. No caso dos sistemas de aquecimento nuclear, serão acrescentados os riscos associados a este tipo de energia.
Todos os submarinos militares com motores a diesel na propulsão principal à superfície são movidos eletricamente durante o mergulho, pois requerem capacidade de operação anaeróbia , que é fornecida por motores elétricos movidos a bateria . No entanto, representam um caso especial, pois a rede elétrica fica então em corrente contínua , solução quase nunca adotada para navios de superfície.
| Sobrenome | Entregue | Series | Local de construção | Modelo | Armador | Alternar. | Motores | Eletricista | Velocidade | Particularidades |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Normandia | 1932 | 1 | PC | Espreguiçadeira. | CGT | 4 × 34 MW | 4 × 29 MW | Als-Thom | 32 kt | motores síncronos |
| Marion Dufresne | 1995 | 1 | ACH | Rech. | TAAF | 3 x 2.750 | 2 × 3 MW | Cegelec | 16 kt | retificadores - inversores com tiristores |
| Oriana | 1995 | 2 | Meyer | Cruzeiro | P&O | 48 MW | 2 ×? MW | ABB | 24 kt | cicloconversores |
| Lenda dos mares | 1995 | 6 | CA , MASA ( Helsinque ) | Cruzeiro | RCCL | 5 × 11,5 MW | 2 ×? MW | Cegelec | 24 kt | retificadores - inversores com tiristores |
| Stolt Innovation | 1996 | 17 | Danyard , ACH , INMA | Chimiq. | Stolt | ? MW | 2 ×? MW | Cegelec | ? WL | retificadores - inversores com tiristores |
| Thalassa | 1996 | 1 | Leroux ( Dieppe ) | Rech. | Ifremer | 12 × 1,13 MW | 1 × 8,8 MW | Cegelec | 14,7 kt | inversores para tiristores com filtro ativo do torque |
| nc | 1996 | 1 | Barreras ( Vigo ) | Barco de atum | Saupiquet | ? MW | 1 ×? MW | Cegelec | ? WL | retificadores - inversores com tiristores |
| Carnival Destiny | 1996 | 3 | Fincantieri | Cruzeiro | Carnaval | ? MW | 2 ×? MW | ABB | ? WL | |
| Mistral | 1999 | 1 | ISTO | Cruzeiro | Festival | ? MW | 2 × 4,5 MW | Alstom PC | ? WL | inversores em IGBT |
| Milênio | 2000 | 4 | ISTO | Cruzeiro | Celebridade | 60 MW | 2 × 19,5 MW | Alstom PC | ? WL | turbinas a gás, tiristores, 2 cápsulas |
| Rainha Maria 2 | 2000 | 1 | ISTO | Espreguiçadeira. | Cunard | 115 MW | ˜4 × 20 MW | Alstom PC | 32 kt | turbinas a gás, tiristores, 4 cápsulas |
| Energia | 2006 | 3 | ISTO | Chimiq. | GDF , NYK | ? MW | ? MW | Converteam | ? WL |
Notas:
Existem muitos métodos possíveis de produção de energia elétrica a bordo de um navio, variando de motores a diesel convencionais a turbinas eólicas , incluindo energia nuclear e células de combustível .
As técnicas mais utilizadas são:
As três últimas técnicas não são adequadas para a produção elétrica independente da propulsão, devido à sua complexidade.
Distribui energia elétrica para a propulsão , para auxiliares "técnicos" (que tornam o navio funcional) e para a indústria hoteleira (que diz respeito à vida das pessoas a bordo).
Geralmente é dividido em duas redes, bombordo e estibordo , que normalmente são independentes, mas podem se reabastecer em caso de falha em um lado. Esta configuração permite obter redundância a vários níveis: produção, distribuição, propulsão.
Um pod é uma nacela orientável instalada sob o casco de um navio contendo um motor elétrico que aciona uma ou duas hélices. Essa técnica, que só pode ser prevista na propulsão elétrica, pois o volume do pod deve ser limitado, é recente.