Unidades híbridas: Siemens envía las máquinas

Estilo Amazon: los robots proveedores prestan servicio al equipo de ensamblaje de robots. Crédito: William Stoichevski

Estilo Amazon: los robots proveedores prestan servicio al equipo de ensamblaje de robots. Crédito: William Stoichevski

La batalla de un robot contra las emisiones: los robots articulados de Siemens de diferentes tamaños ensamblan pilas de baterías en Trondheim, Noruega. Crédito: William Stoichevski

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Alentada por el éxito de un programa de unidades híbridas, Siemens está haciendo todo lo posible en Noruega para automatizar la producción de ese habilitador central de almacenamiento de energía marina, la batería de litio. Los fletadores de buques de servicio en alta mar, los propietarios de plataformas, los operadores de transbordadores y los propietarios de buques son el mercado objetivo. La universidad técnica de Trondheim y la historia reciente de alojar fabricantes de baterías e integradores de sistemas lo han convertido en la plataforma de lanzamiento para nuevas aplicaciones que involucran las nuevas unidades y baterías BlueDrive Plus C.

El jefe de estrategia y desarrollo de negocios noruego de Siemens, Odd Moen, está lleno de ideas: "Sabes que un kilogramo de bacalao le cuesta a un arrastre 0,5 litros de combustible marino para pescar", dice, su expresión seria se vuelve más suave. "Realmente deberías poner una botella de aceite (de motor) en la mesa con tu botella de vino". De hecho, se dice que la huella de carbono del bacalao es de 356 gramos de CO2 por cada 0.256 de peces, un guiño a la pesca con combustible marino.

Con su punto de vista, Moen nos lleva a la nueva fábrica de Siemen para hacer que los sistemas de almacenamiento de energía marina, o ESS, sean el corazón de un plan para equipar y vender más unidades BlueDrive Plus C. Se dice que la nueva unidad es una opción más segura, más rentable y más ecológica para los armadores de todos los buques, excepto los más grandes. La fábrica tiene solo unas pocas semanas pero espera servir "petróleo, gas y otros buques orientados al futuro". Hace un año, la planta aglomeraba baterías a mano (no es la primera en comenzar de esa manera). Ahora, los robots hacen el trabajo mundano de construir pilas de paquetes de baterías desde detrás de la cerca de metal. Varios de estos incansables trabajadores armados de naranja se apilan y giran a un ritmo constante.

"Esperamos que el mercado se duplique en tres años", dice Moen a Maritime Technology Reporter mientras otros admiran las máquinas pulidas. Asiente con cautela para tomar fotos. Después de todo, la fabricación de ESS marinos en Trondheim ha sido, entre bastidores, un tipo de campo de batalla. De dos compañías canadienses, Corvus y PBES, solo Corvus sobrevive. PBES se retiró para encontrar vida produciendo en una nueva fábrica en Alemania.

Integrador integrado
Siemens, como integrador de sistemas y fabricante de ESS marino, tiene una ventaja obvia al no tener que esperar más en la producción de baterías. Llámalo un integrador integrado. Necesitan ser atendidos en las inmediaciones son las flotas cada vez más verdes de Noruega de ROPAX costero con batería híbrida y de energía híbrida. Moen dice que cada vez hay más pedidos de transbordadores y una creciente lista de tipos de embarcaciones más grandes. “Una pequeña cantidad de baterías produce grandes resultados. Ocho metros cúbicos de paquetes de baterías son todo lo que necesita para los enormes buques nuevos ".

Para producirlos rápidamente, Siemens envió esta misma tropa de 12 robots articulados de doble brazo y paletizado. Estábamos entre los primeros visitantes, y algunos robots todavía estaban cubiertos en su envoltura de fábrica. La producción controlada digitalmente, con control de calidad con código de barras en toda la cadena de valor, era lo que estábamos observando, ya que los robots simulaban las espaldas dobladas, cargadas y los giros de herramientas de un puñado de técnicos. Ya, los bots de Moen pueden producir suficientes baterías para 300 a 400 transbordadores por año.

En el producto, observamos que los canales delgados para el refrigerante de la batería parecen indicar una técnica de producción de calidad Siemens del continente. "¿No es China?" le pedimos. "No", viene la respuesta. Moen, que tiene algo del aire de un cirujano de MASH, se esfuerza por explicar las nuevas transferencias de temperatura de agua y células de la batería Siemens, así como la supervisión y el control inalámbricos de estos sistemas. ¿Por qué inalámbrico? "De lo contrario, sería una gran cantidad de cables de señal", dice. Uno de estos módulos pesa 60 kilogramos, pero puede reemplazar "toneladas" de gigantescas piezas de motores de barcos. De hecho, las unidades BlueDrive Plus C también permiten la alimentación de la embarcación solo con batería para cruces más cortos en ferry.

La batalla de un robot contra las emisiones: los robots articulados de Siemens de diferentes tamaños ensamblan pilas de baterías en Trondheim, Noruega.
Crédito: William Stoichevski Precursores
Integrar baterías en los sistemas de energía a bordo no es nuevo para Siemens. Lo nuevo es la demanda: docenas, posiblemente cientos de ferries más una gama de pedidos de embarcaciones pequeñas y medianas, y una tubería de nuevos buques conceptuales.

La compañía ha estado en Trondheim durante 110 años, y la mitad de sus 600 empleados son ingenieros (aunque muchos, invariablemente, pertenecerían a una cohorte de ingenieros noruegos especializados que podrían ser más técnicos que ingenieros). No obstante, los empleados de Siemens tienen muchos nuevos M.Scs y Ph.Ds aquí, y la cercana universidad NTNU es una base de reclutamiento de impulso híbrido. Afuera, Moen señala un edificio pintado de rojo donde la compañía está desarrollando energía eléctrica para desarrollos remotos de campos petroleros submarinos. Los años de desarrollo de la conmutación eléctrica de Siemens lo hacen posible, incluidos los accionamientos marinos.

De hecho, el primer buque de suministro de plataforma propulsado eléctricamente de Siemens apareció en Noruega en 1998 después de un desafío del propietario del barco que tardó tres años en responder. Moen recuerda que si bien redujo el uso de combustible en un 35 por ciento, despegando las deficiencias expuestas de los proveedores: “Cómo acelerar el aprendizaje de la cadena de suministro se convirtió en un enfoque en el camino, al igual que con el primer ferry impulsado por GNL. Lo entregamos así como el primer buque pesquero de palangre (híbrido) ".

Mejor con pilas
Hace tres años, Edda Freya, "el buque de construcción en alta mar más respetuoso con el medio ambiente", generó un ahorro de combustible del 30 por ciento, dice el fletador Equinor, a pesar de tener seis motores diesel que impulsan sus hélices y cargan sus cuatro paquetes de baterías.

Antes de eso, era el "primer barco pesquero eléctrico del mundo", uno que permitía más espacio para el arrastre de un pescador y, si se usaba en toda la flota, usaría 180,000 t menos de combustible al año mientras emitía 540,000 t menos CO2 "después de cargar toda la noche por unos seis euros ". Esa primera embarcación utilizó un ESS con "las baterías de dos Teslas" para reducir las facturas de combustible en un 90 por ciento (suponiendo precios de electricidad de 1.2 EUR por kilovatio hora). "Si produjeses electricidad en una (planta de energía a gas) difícilmente (notarías)".

En cuanto al biocombustible: "No estamos en contra del biocombustible, pero una compra de leña para la flota pesquera como combustible tendría que caer el 50 por ciento de todos los árboles actualmente talados", dice Moen, y agrega: "Los buques pesqueros representan el 17 por ciento de todas las compras de combustible marino (en Noruega).

Crucero de alto perfil
Mientras tanto, Siemens como integrador de sistemas obtuvo la máxima calificación por habilitar al ganador del Barco del Año 2019, Color Hybrid, estableciendo el tono para los cruceros con sus 5 MWh de potencia media a 12 nudos propulsados por batería. El buque también cuenta con un 20 por ciento menos de gases de efecto invernadero.

Esta primera encarnación de embarcaciones enchufables mostró que el sistema híbrido eléctrico diesel BlueDrive Plus C de Siemens podría marcar la diferencia en una búsqueda en toda la industria de embarcaciones de bajas emisiones. Ya se requerirán perfiles operativos de cero emisiones para navegar por los fiordos noruegos; vapor en un número de puertos europeos o capas de áreas libres de emisiones.

Al operar en esas áreas, el cerebro redundante de Siemens para embarcaciones híbridas "enchufables", el sistema Siemens Mind Sphere Cloud, ofrece un pronóstico de tiempos de carga óptimos. Las regiones con potencia limitada (y generalmente altos precios de la electricidad) en ciertos momentos forman parte de un pronóstico de electricidad que incluye los efectos de los pronósticos del clima sobre la disponibilidad de carga (como en las condiciones y el suministro).

Tecnología de batería BlueVault
Para este proveedor integrado, la lista de tipos de embarcaciones está creciendo. Las filas de gabinetes de baterías en un transbordador de automóviles que servirán en la costa oeste de Noruega son un guiño a la redundancia de energía necesaria en tramos de costa expuestos.

A medida que Siemens R&D se pone en práctica, un módulo de potencia de 6 kWh es una prueba más de que las baterías y las unidades ahora están disponibles para diferentes perfiles operativos. A los propietarios de embarcaciones se les dice que pueden tener baterías de mayor duración y ciclos de carga más cortos.

"Las baterías están a punto de volverse cada vez más importantes para la industria marina", dice Moen, con el "Por qué" abierto a la interpretación: competencia, áreas operativas restringidas y tal vez conciencia. Sin embargo, la vida útil del sistema, incluso con los precios de la batería cayendo "10 por ciento anual", necesita mejorar desde el 80 por ciento de la capacidad de la batería que queda cuando se declara el "fin de uso". Y con esto, el "argumento de la contaminación" se va "por la ventana", como lo expresa un experimentado observador de la industria naviera. Sin embargo, el argumento de las emisiones sigue siendo bueno.

Beneficios híbridos
Se necesitaron años de investigación para saber que las unidades de disco podrían controlar la potencia para proporcionar un mejor ahorro de combustible que los motores de gas natural licuado y de combustible de duelo. La instalación de Duel-fuel y LNG también resultó más costosa de instalar.

Las menores emisiones de CAPEX y de gases de efecto invernadero que se dice que derivan de las unidades híbridas se combinan con un aumento incremental en la potencia disponible, ya que se fabrica un motor de combustión ajustable para proporcionar una salida de potencia oportuna. Es un punto de venta para los capitanes, aunque los propietarios de barcos podrían estar más familiarizados con el aspecto de "menos desgaste" de estas unidades. Ambos son argumentos de costo, pero como con menos ruido, LNG ofrece estos beneficios en espadas. Sin embargo, la tecnología híbrida de Siemens ahora tiene más de 40 referencias de clientes en un orden mucho más corto que lo que sucedió con la ampliación con GNL.

Esta nueva serie de tecnología, las baterías BlueVault y BlueDrive Plus C, necesitarán menos baterías. "Todavía estamos aprendiendo, pero hemos sido pioneros en el uso de baterías", dice Moen, un guiño a los esfuerzos de integración de baterías de Siemens de Australia a Noruega que han arrojado al menos 25 referencias de ferry de pasajeros, una piedra angular de la batería. negocio híbrido. Cinco años después, el MF Ampere fue el primero de una serie de nuevas construcciones y modernizaciones de transbordadores totalmente eléctricos pagados por un gobierno noruego dispuesto a tomar una iniciativa marina verde en el mundo.

Hay mucho en juego. Un estudio revela que aproximadamente la mitad de todos los transbordadores en Noruega (aproximadamente 223) pueden convertirse en electricidad o híbridos. Una diapositiva que nos muestra Moen sugiere que se pueden obtener ahorros anuales de 100,000 t de combustible y 300,000 t de CO2 si 127 transbordadores fueran totalmente eléctricos e híbridos. "Los políticos lo entendieron", dice Moen, y agrega que la lógica de la energía de la batería era clara.

Por supuesto, al igual que con el hidrógeno, hay un agujero deslumbrante en todo el argumento de "vamos a ponernos las pilas ahora", y esa es la "capacidad baja de la red para cargar".

"Todos los lavavajillas (locales) se apagarían", advierte Moen, explicando que, "Tradicionalmente, se actualizarían las líneas de transmisión, pero colocar las baterías en las chozas en el muelle permitiría cargar las baterías de la energía disponible y luego transferirlas a (un transportar). Una red inteligente utiliza la red existente ".