Είναι πραγματικά πιο αποδοτικοί οι ηλεκτρικοί βυθοκόροι; Πλεονεκτήματα και περιορισμοί της ηλεκτρικής και υβριδικής ισχύος σε πραγματικά έργα

Η νέα ενέργεια δεν είναι πλέον απλώς μια έννοια στη βιομηχανία βυθοκόρησης.

Τα τελευταία χρόνια, οι πλήρως ηλεκτρικοί βυθοκόροι αναρρόφησης, οι πλήρως ηλεκτρικές λέμβοι εργασίας και οι plug-in υβριδικοί βυθοκόροι έχουν εισέλθει σε πραγματικά έργα στην Ευρώπη, την Κίνα, τη Μέση Ανατολή και άλλες αγορές. Ορισμένα έχουν ήδη τεθεί σε λειτουργία, ενώ άλλα κινούνται προς υψηλότερα επίπεδα ισχύος.

Αυτό εγείρει ένα σημαντικό ερώτημα:

Είναι πραγματικά οι ηλεκτρικές βυθοκόροι πιο αποδοτικές από τις βυθοκόρους με ντίζελ;

Η απάντηση δεν είναι τόσο απλή.

Η ηλεκτρική πρόωση μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ντίζελ, τις εκπομπές ρύπων και τον θόρυβο. Ωστόσο, ένας βυθοκόρος είναι πολύ διαφορετικός από ένα συνηθισμένο ηλεκτρικό σκάφος. Η αντλία βυθοκόρησης, ο κόφτης, το υδραυλικό σύστημα και ο βοηθητικός εξοπλισμός μπορούν όλα να απαιτούν σημαντική συνεχή ισχύ. Για να καταστεί ένα ηλεκτρικό σύστημα πρακτικό για πραγματικές εργασίες βυθοκόρησης, το σκάφος μπορεί επίσης να χρειαστεί κινήσεις μεταβλητής συχνότητας, συστήματα ελέγχου κινητήρα, διαχείριση μπαταρίας, εξοπλισμό διανομής ισχύος και αξιόπιστη υποδομή φόρτισης.

Με άλλα λόγια, η αλλαγή δεν είναι απλά από κινητήρα ντίζελ σε ηλεκτροκινητήρα. Ολόκληρο το ηλεκτρικό σύστημα πρέπει να επανασχεδιαστεί.

Το Electric ECSD650 στην Αίγυπτο: Shore Power κάνει την πλήρη ηλεκτρική λειτουργία πρακτική

Το ECSD650 της Damen είναι ένα καλό παράδειγμα πλήρως ηλεκτρικού βυθοκόρου αναρρόφησης κόφτη.

Η βυθοκόρος παραδόθηκε στην Αίγυπτο και μπορεί να λειτουργήσει απευθείας από το τοπικό ηλεκτρικό δίκτυο. Η ιδέα είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για τοποθεσίες κοντά σε αξιόπιστες υποδομές ηλεκτρικής ενέργειας, όπου η βυθοκόρηση δεν χρειάζεται να φέρει ένα μεγάλο σύστημα ισχύος ντίζελ επί του σκάφους.

Τα πλεονεκτήματα είναι ξεκάθαρα.

Το σκάφος δεν χρειάζεται να μεταφέρει μεγάλες ποσότητες καυσίμου ντίζελ και η ηλεκτρική λειτουργία εξαλείφει τις εκπομπές καυσαερίων από έναν κινητήρα ντίζελ. Ο θόρυβος μπορεί επίσης να μειωθεί. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορεί να είναι πολύτιμα για έργα βυθοκόρησης κοντά σε πόλεις ή σε περιοχές με αυστηρότερες περιβαλλοντικές απαιτήσεις.

Ωστόσο, αυτό το έργο καταδεικνύει επίσης μία από τις βασικές προϋποθέσεις για την ηλεκτρική βυθοκόρηση:

Πρέπει να υπάρχει διαθέσιμο κατάλληλο τροφοδοτικό.

Μετακινήστε την ίδια βυθοκόρηση σε ένα απομακρυσμένο ποτάμι ή περιοχή εξόρυξης χωρίς σταθερή σύνδεση στο δίκτυο και τα πλεονεκτήματα ενός πλήρως ηλεκτρικού συστήματος γίνονται πολύ πιο δύσκολο να αντιληφθούν.

Το Dutch De Klop Electric CSD: Η βυθοκόρηση αναρρόφησης ηλεκτρικού κόφτη είναι ήδη σε λειτουργία

Το 2026, ο Ολλανδός χειριστής Dekker Group έλαβε έναν πλήρως ηλεκτρικό βυθοκόρο αναρρόφησης κοπής που κατασκευάστηκε από την De Klop.

Το σκάφος έχει σχεδιαστεί για λειτουργίες εσωτερικής ναυσιπλοΐας και χρησιμοποιεί ένα πλήρως ηλεκτρικό σύστημα ισχύος. Διαθέτει επίσης μια σπονδυλωτή κατασκευή και είναι εξοπλισμένο με βυθισμένη αντλία και σύστημα σπάτουλας.

Αυτό το έργο είναι σημαντικό γιατί δείχνει ότι η ηλεκτρική πρόωση δεν περιορίζεται σε μικρά περιβαλλοντικά σκάφη. Τα ηλεκτρικά CSD αναπτύσσονται ήδη για επαγγελματικές εργασίες βυθοκόρησης.

Ταυτόχρονα, το περιβάλλον λειτουργίας έχει σημασία. Η Ολλανδία διαθέτει ένα ώριμο δίκτυο εσωτερικής ναυσιπλοΐας και καλά ανεπτυγμένη ηλεκτρική υποδομή, συνθήκες που κάνουν την ηλεκτρική βυθοκόρηση πολύ πιο εύκολη στην εφαρμογή.

Volta: Μια μπαταρία 2,2 MWh για κατασκευή με βάση το νερό

Το ολλανδικό έργο Volta αντιπροσωπεύει μια άλλη κατεύθυνση στον ηλεκτρικό ναυτικό εξοπλισμό.

Το πλήρως ηλεκτρικό σκάφος εργασίας είναι εξοπλισμένο με αΣύστημα μπαταρίας 2,2 MWh, ένα λεωφορείο DC και ένα έξυπνο σύστημα διανομής ενέργειας.

Το σκάφος έχει σχεδιαστεί όχι μόνο για να παρέχει δικό του εξοπλισμό αλλά και για να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε εξοπλισμό όπως εκσκαφείς που βρίσκονται σε πλωτήρες ή στην ακτή.

Αυτό δείχνει πώς τα ηλεκτρικά πλοία μπορούν να γίνουν κάτι περισσότερο από απλές πλατφόρμες μεταφοράς. Το ίδιο το σκάφος μπορεί να γίνει μέρος της ενεργειακής υποδομής ενός εργοταξίου.

Ωστόσο, η χωρητικότητα της μπαταρίας των 2,2 MWh δείχνει επίσης μια άλλη πραγματικότητα: καθώς αυξάνεται η ζήτηση ισχύος του κατασκευαστικού εξοπλισμού με βάση το νερό, η απαιτούμενη αποθήκευση ενέργειας και η ηλεκτρική υποδομή γίνονται επίσης μεγαλύτερες.

JP Schilder: Ηλεκτρική κίνηση 187 kW και μπαταρία 130 kWh

Ο ολλανδικός ηλεκτρικός βυθοκόρος JP Schilder χρησιμοποιεί ηλεκτρικό κινητήρα 187 kW και σύστημα μπαταρίας 130 kWh, με φόρτιση CCS2 DC.

Το έργο θεωρούσε την μπαταρία, τα καλώδια, το σύστημα ψύξης και την υποδομή φόρτισης ως μέρος του σχεδιασμού του σκάφους από την αρχή αντί να αντιμετωπίζει την ηλεκτροδότηση ως πρόσθετο.

Αυτή η προσέγγιση υπογραμμίζει ένα σημαντικό σημείο σχετικά με τις ηλεκτρικές βυθοκόρους.

Το σύστημα δεν είναι απλά:

Ηλεκτροκινητήρας + μπαταρία.

Είναι:

Ηλεκτρικός κινητήρας + μπαταρία + φόρτιση + ψύξη + έλεγχος + ενσωμάτωση δοχείου.

Όλα αυτά τα στοιχεία πρέπει να συνεργάζονται εάν το σκάφος αναμένεται να αποδώσει αξιόπιστα κατά τις τακτικές εργασίες βυθοκόρησης.

DB Avalon: Η υβριδική ισχύς δεν σημαίνει ότι όλα πρέπει να λειτουργούν με μπαταρίες

Η αμερικανική βυθοκόρος DB Avalon αντιπροσωπεύει μια διαφορετική προσέγγιση.

Είναι ένας υβριδικός βυθοκόρος με βαρέλι, εξοπλισμένος με σύστημα μπαταριών ιόντων λιθίου και δυνατότητα παροχής ισχύος στην ξηρά. Όταν είναι διαθέσιμη η κατάλληλη ισχύς στην ξηρά, το σκάφος μπορεί να λειτουργήσει ηλεκτρικά.

Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό είναι η ικανότητά του να ανακτά ενέργεια κατά τη διάρκεια ορισμένων κύκλων λειτουργίας. Η ενέργεια που παράγεται κατά τη διαδικασία χαμηλώματος και πέδησης μπορεί να αποθηκευτεί στην μπαταρία και αργότερα να χρησιμοποιηθεί κατά τις εργασίες ανύψωσης.

Το υβριδικό σύστημα επιτρέπει επίσης στο σκάφος να χρησιμοποιεί μικρότερα σύνολα γεννητριών από μια συμβατική διαμόρφωση.

Εδώ η υβριδική ισχύς αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον.

Ο σκοπός δεν είναι απλώς η εγκατάσταση ενός κινητήρα ντίζελ και μιας μπαταρίας στο ίδιο σκάφος. Αντίθετα, χρησιμοποιούνται διαφορετικές πηγές ενέργειας ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας.

Για μεγάλα σκάφη μηχανικής, αυτό μπορεί μερικές φορές να είναι πιο πρακτικό από το να βασίζεστε αποκλειστικά σε μπαταρίες.

Jan De Nul: Οι μεγάλοι βυθοκόροι κινούνται προς τα Plug-In Hybrid Systems

Ο Jan De Nul κινείται επίσης προς την υβριδική πρόωση.

Ο πρώτος plug-in υβριδικός συρόμενος βυθοκόρος αναρρόφησης έχει χωρητικότητα 2.000 m³ και συνδυάζει μπαταρίες, γεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες και κινητήρες μεταβλητής συχνότητας.

Το πιο σημαντικό είναι ότι το σύστημα χρησιμοποιεί μια ηλεκτρική αρχιτεκτονική DC μαζί με λειτουργίες διαχείρισης ενέργειας, όπως το ξύρισμα αιχμής, το απόθεμα περιστροφής και τον έλεγχο ρυθμού ράμπας.

Οι μπαταρίες μπορούν να φορτιστούν είτε από τις γεννήτριες του σκάφους είτε μέσω ρεύματος στην ξηρά.

Αυτό είναι ήδη πολύ περισσότερο από την απλή «χρήση ηλεκτρικής ενέργειας».

Είναι η διαχείριση ενέργειας.

Όταν το σκάφος απαιτεί ξαφνικά πρόσθετη ισχύ, η μπαταρία μπορεί να βοηθήσει στην κάλυψη του φορτίου αιχμής. Όταν το φορτίο μειώνεται, οι γεννήτριες ή η ισχύς στην ξηρά μπορούν να επαναφορτίσουν την μπαταρία.

Αυτό επιτρέπει στους κινητήρες να αποφεύγουν τη συνεχή λειτουργία σε μη αποδοτικές συνθήκες χαμηλού φορτίου.

Γιατί οι ηλεκτροκινητήρες μεταβλητής συχνότητας είναι τόσο σημαντικοί για τους ηλεκτρικούς βυθοκόρους;

Αυτό είναι ένα από τα θέματα που παραβλέπονται πιο εύκολα στην ηλεκτρική βυθοκόρηση.

Για ένα βασικό ηλεκτρικό σκάφος, μπορεί να φαίνεται ότι όλα έχουν λυθεί, εφόσον ο κινητήρας μπορεί να ξεκινήσει και να λειτουργήσει.

Ένας βυθοκόρος είναι διαφορετικός.

Το φορτίο σε μια αντλία βυθοκόρησης αλλάζει ανάλογα με τον πολτό που μεταφέρεται. Το φορτίο του κοπτήρα αλλάζει ανάλογα με τις συνθήκες του εδάφους. Η αντίσταση του αγωγού μπορεί επίσης να ποικίλλει ανάλογα με τη συγκέντρωση του υλικού και την απόσταση εκκένωσης.

Εάν ο ηλεκτροκινητήρας έχει μόνο απλό έλεγχο εκκίνησης και διακοπής λειτουργίας ή περιορισμένη ρύθμιση ταχύτητας, η διαχείριση της απόκρισης ισχύος μπορεί να γίνει δύσκολη.

Για τους χειριστές βυθοκόρησης, αυτό έχει σημασία.

Ο χειριστής μπορεί να χρειαστεί να προσαρμόσει τον κόφτη, την αντλία και άλλο εξοπλισμό σύμφωνα με τις συνθήκες του εδάφους και τη συγκέντρωση του πολτού. Εάν η απόκριση του κινητήρα είναι πολύ απότομη, το σκάφος μπορεί να αισθάνεται λιγότερο ομαλό στη λειτουργία του και ο ακριβής έλεγχος γίνεται πιο δύσκολος.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια σωστά σχεδιασμένη ηλεκτρική βυθοκόρηση απαιτεί συνήθως ένα αποτελεσματικό σύστημα ελέγχου κινητήρα και μετάδοσης κίνησης μεταβλητής συχνότητας.

Υπάρχουν ήδη μεγάλης κλίμακας παραδείγματα βυθοκόρησης που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία.

Σε μια εφαρμογή βυθοκόρησης που δημοσιεύτηκε από την Danfoss, μια αντλία βυθοκόρησης 1,6 MW και μια ενισχυτική αντλία 3,2 MW κινούνταν από κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος μεταβλητής συχνότητας. Οι κινητήρες μεταβλητής συχνότητας επέτρεψαν την προσαρμογή της ταχύτητας της αντλίας σύμφωνα με το πραγματικό φορτίο και συνέβαλαν στη γρήγορη μείωση της ταχύτητας σε μη κανονικές συνθήκες φορτίου.

Η αρχή είναι σημαντική:

Ένας ηλεκτρικός βυθοκόρος δεν χρειάζεται απλά ρεύμα. Χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να ελεγχθεί ομαλά και με ακρίβεια.

Αλλά οι μονάδες μεταβλητής συχνότητας και τα ηλεκτρικά χειριστήρια προσθέτουν επίσης κόστος

Εδώ είναι που τα οικονομικά γίνονται πιο περίπλοκα.

Εάν συγκρίνετε μόνο την τιμή ενός κινητήρα ντίζελ με την τιμή ενός ηλεκτροκινητήρα, μπορεί να φανεί ότι η ηλεκτρική πρόωση θα πρέπει να είναι φθηνότερη.

Ένας μηχανικός βυθοκόρος δεν μπορεί να υπολογιστεί με αυτόν τον τρόπο.

Ένα πλήρες σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να περιλαμβάνει:

Ηλεκτροκινητήρες, μπαταρίες, κινητήρες μεταβλητής συχνότητας, μετασχηματιστές, πίνακες διανομής, συστήματα ελέγχου, συστήματα ψύξης, συστήματα διαχείρισης μπαταριών, εξοπλισμός φόρτισης και συστήματα ηλεκτρικής ασφάλειας.

Όλα αυτά τα στοιχεία αυξάνουν την αρχική επένδυση.

Η διαφορά γίνεται πιο εμφανής σε μεγαλύτερες βυθοκόρους.

Καθώς τα επίπεδα ισχύος αυξάνονται, αυξάνονται και οι απαιτήσεις για κινητήρες, κινητήρες, ηλεκτρικά συστήματα διανομής, ψύξης και προστασίας.

Επομένως, η οικονομική σύγκριση δεν πρέπει να βασίζεται απλώς στις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας έναντι του πετρελαίου.

Η πιο χρήσιμη σύγκριση είναι το συνολικό κόστος του συστήματος και του κύκλου ζωής.

Οι μπαταρίες είναι ένας άλλος σημαντικός περιορισμός

Η χωρητικότητα της μπαταρίας καθορίζει πόσο χρόνο μπορεί να λειτουργήσει μια πλήρως ηλεκτρική βυθοκόρηση πριν την επαναφόρτιση.

Ένας βυθοκόρος που εργάζεται πολλές ώρες την ημέρα έχει πολύ διαφορετικές ενεργειακές απαιτήσεις από έναν που λειτουργεί συνεχώς για δέκα ή δώδεκα ώρες.

Οι αντλίες βυθοκόρησης και οι κοπτήρες μπορούν να είναι καταναλωτές υψηλής ισχύος. Επομένως, η λειτουργία μεγάλης διάρκειας απαιτεί πολύ μεγαλύτερο σύστημα μπαταρίας.

Η αύξηση της χωρητικότητας της μπαταρίας αυξάνει επίσης το βάρος και καταλαμβάνει πολύτιμο χώρο στο σκάφος.

Ο χρόνος φόρτισης γίνεται τότε μέρος του προγράμματος παραγωγής.

Ένας βυθοκόρος ντίζελ μπορεί να ανεφοδιαστεί με καύσιμα και να επιστρέψει στην εργασία του σχετικά γρήγορα. Ένας ηλεκτρικός βυθοκόρος πρέπει να έχει επαρκή ισχύ φόρτισης και αρκετό χρόνο για επαναφόρτιση.

Για το λόγο αυτό,Η υποδομή φόρτισης αποτελεί ουσιαστικά μέρος του συστήματος ηλεκτρικής βυθοκόρησης.

Τι γίνεται εάν δεν υπάρχει αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια στο χώρο;

Αυτός μπορεί να είναι ένας από τους πιο πρακτικούς περιορισμούς όταν εξετάζονται οι ηλεκτρικοί βυθοκόροι για παγκόσμια έργα.

Ορισμένα έργα βυθοκόρησης βρίσκονται σε λιμάνια, πόλεις ή βιομηχανικές περιοχές με καλή πρόσβαση σε ηλεκτρική υποδομή.

Άλλα βρίσκονται σε απομακρυσμένα ποτάμια, λίμνες, τοποθεσίες εξόρυξης ή περιοχές εξόρυξης άμμου.

Αυτές οι τοποθεσίες ενδέχεται να μην έχουν επαρκή χωρητικότητα δικτύου.

Εάν ένα έργο χρειάζεται να κατασκευάσει έναν σταθμό μετασχηματισμού, μια εγκατάσταση φόρτισης και ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας ειδικά για τη βυθοκόρηση, αυτό το κόστος υποδομής πρέπει να συμπεριληφθεί στον υπολογισμό του έργου.

Σε τέτοιες περιπτώσεις, η πετρελαιοκίνηση εξακολουθεί να έχει ένα σημαντικό πρακτικό πλεονέκτημα.

Φέρτε καύσιμα στην τοποθεσία και το σκάφος μπορεί να συνεχίσει να εργάζεται.

Ηλεκτρικό ή Υβριδικό; Το έργο καθορίζει την απάντηση

Τα έργα του πραγματικού κόσμου που βρίσκονται ήδη σε λειτουργία δείχνουν ότι δεν υπάρχει ενιαία λύση για κάθε βυθοκόρο.

Το πλήρως ηλεκτρικό ECSD650 στην Αίγυπτο δείχνει πώς η ισχύς στην ξηρά μπορεί να κάνει ένα ηλεκτρικό CSD πρακτικό.

Το ηλεκτρικό CSD De Klop στην Ολλανδία δείχνει ότι η βυθοκόρηση αναρρόφησης με πλήρως ηλεκτρικό κόφτη εισέρχεται ήδη σε επαγγελματικές εφαρμογές εσωτερικής ναυσιπλοΐας.

Το έργο Volta δείχνει πώς ένα μεγάλο σύστημα μπαταριών μπορεί να μετατρέψει ένα ηλεκτρικό σκάφος σε κινητή ενεργειακή πλατφόρμα.

Ο βυθοκόρος JP Schilder δείχνει μια άλλη προσέγγιση, χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό κινητήρα 187 kW και σύστημα μπαταρίας 130 kWh για τακτικές εργασίες βυθοκόρησης.

Το DB Avalon δείχνει πώς οι μπαταρίες, οι γεννήτριες, η ισχύς στην ξηρά και η αναγεννητική ενέργεια μπορούν να συνεργαστούν σε ένα υβριδικό σύστημα βυθοκόρησης.

Το plug-in υβριδικό βυθοκόρο χοάνης 2.000 m³ του Jan De Nul δείχνει πώς τα μεγαλύτερα σκάφη κινούνται προς πιο εξελιγμένες ηλεκτρικές αρχιτεκτονικές και συστήματα διαχείρισης ενέργειας.

Συνολικά, αυτά τα έργα δείχνουν μια σαφή τάση:

Τα ηλεκτρικά και υβριδικά συστήματα βυθοκόρησης είναι ήδη πρακτικά, αλλά η οικονομική τους αξία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις συνθήκες του έργου.

Ένα πλήρως ηλεκτρικό σύστημα μπορεί να είναι ελκυστικό όταν είναι διαθέσιμη αξιόπιστη ισχύς στην ξηρά, οι ώρες εργασίας είναι προβλέψιμες και οι εκπομπές και ο θόρυβος είναι σημαντικά ζητήματα.

Η υβριδική ισχύς μπορεί να παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία για μεγάλα έργα βυθοκόρησης υψηλής ισχύος που απαιτούν μεγάλες περιόδους λειτουργίας.

Για απομακρυσμένα έργα χωρίς αξιόπιστη ηλεκτρική ενέργεια, η συμβατική πρόωση ντίζελ μπορεί να είναι ακόμα πιο πρακτική.

Η τελική απόφαση θα πρέπει επομένως να βασίζεται στο πραγματικό έργο και όχι στη λέξη "νέα ενέργεια".

Πόσο βαθιά θα λειτουργήσει ο βυθοκόρος;

Πόσες ώρες την ημέρα θα λειτουργεί;

Ποια είναι η απαιτούμενη ισχύς της αντλίας;

Πόσο μακριά πρέπει να αποφορτιστεί το υλικό;

Είναι διαθέσιμη η ηλεκτρική ενέργεια από την ξηρά;

Πόση ισχύς φόρτισης είναι διαθέσιμη;

Τι χωρητικότητα μπαταρίας απαιτείται;

Είναι απαραίτητος ένας οδηγός μεταβλητής συχνότητας;

Πόση επιπλέον επένδυση θα απαιτήσει το πλήρες ηλεκτρικό σύστημα;

Αυτές οι ερωτήσεις πρέπει να απαντηθούν πριν από την επιλογή του συστήματος ισχύος.

Για έργα βυθοκόρησης,το καταλληλότερο σύστημα ισχύος δεν είναι απαραίτητα το νεότερο. Είναι αυτό που παρέχει τη σωστή ισορροπία μεταξύ του ενεργειακού κόστους, της επένδυσης σε εξοπλισμό, του λειτουργικού ελέγχου και των πραγματικών συνθηκών του χώρου.