BmWi - Informationsveranstaltung : Forschung und Entwicklung ur Verlagerung von Transporten auf die Binnenwasserstrassen

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Elly Wolf
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1 BmWi - Informationsveranstaltung : Forschung und Entwicklung ur Verlagerung von Transporten auf die Binnenwasserstrassen Reederei Hermann Buss Leer, Hybridanwendungen auch für Binnenschiffs-Propellerantriebe Stand der Technik sowie Möglichkeiten zur Einbeziehung alternativer Energiequellen Hannover, Page 1

2007 Hybridanwendungen auch für Binnenschiffs-Propellerantriebe Stand der Technik

2 Elektrische Antriebe nicht neu Elektrisches Antriebssystem Anno 1886 Page 2

3 Siemens delivered the first vessel with electric propulsion - ELEKTRA The steamship without chimney In 1886 Siemens got delivered the 11m long and 2m width vessel ELEKTRA for 30 passengers with a 4.5kW electric propulsion motor. All together more than 200 units of this type were delivered Page 3 SIEMENS 3 71AG 2011

width vessel ELEKTRA for 30 passengers with a 4.5kW electric propulsion motor.

4 AGENDA Gesetzliche Rahmenbedingungen der Luft-Emissionen Hybride Anwendungen der Seeschifffahrt als Vorbild für die Binnenfahrt? - Unterschiede und Gemeinsamkeiten Ausgeführte Anlagen der relevanten Leistungsgrösse Möglichkeiten der Anbindung alternativer Energiequellen an derzeit verfügbaren Anlagenkonfigurationen Page 4

- Unterschiede und Gemeinsamkeiten Ausgeführte Anlagen der relevanten

5 Emissionsrichtlinien Binnenschifffahrt Page 5

6 Emissionsgrenzwerte nach IMO Tier III kann zur Zeit nur mit aufwendigen Nachbehandlungsmassnahmen erreicht werden. Page 6

7 EEDI Referenz und Verbeserungspotential Page 7

8 AGENDA Gesetzliche Rahmenbedingungen der Luft-Emissionen Hybride Anwendungen der Seeschifffahrt als Vorbild für die Binnenfahrt? - Unterschiede und Gemeinsamkeiten Ausgeführte Anlagen der relevanten Leistungsgrösse Möglichkeiten der Anbindung alternativer Energiequellen an derzeit verfügbaren Anlagenkonfigurationen Page 8

9 SISHIP CIS ECO PROP Die ECO freundliche PROPulsion für kompakte Schiffe

10 Was ist ein dieselelektrischer Antrieb? Energieumwandlung Verbrennung Generator Gleichrichten Wechselrichten Antreiben Speichern Page 10

11 Zwei Architekturen für elektrische Antriebssysteme Konventionelles dieselelektrisches System - Feste Drehzahl der Generatoren - Synchronisierung mehrerer Generatoren - Verbraucher direkt versorgt Erweitertes dieselelektrisches System - Variable Drehzahl der Generatoren - Keine Synchronisierung mehrerer Generatoren - Verbraucher über Umrichter gespeist - Batteriekapazität für Backup oder emmissionsfreien Betrieb einfach integrierbar Batterie = = DIESEL G M GB DIESEL G = = M GB DIESEL G M GB DIESEL G = = M GB Verbraucher AC Switchboard DC- Link = Verbraucher Page 11

- Keine Synchronisierung mehrerer Generatoren - Verbraucher über Umrichter gespeist - Batteriekapazität für Backup oder emmissionsfreien

12 Vorteile für erweitertes dieselelektrisches System Optimierte Effizienz in breitem Anwendungsbereich Durch Anpassung der Drehzahl kann der Dieselmotor in einem breiten Bereich optimiert gefahren werden Keine Synchronisierung mehrerer Generatoren erforderlich Einfache Kombination mit Batteriesystemen für kurzzeitige Lastspitzen Emmissionsloser Antrieb möglich Durch ganzheitliche Integration von Diesel- und Elektroantrieb kann der Gesamtwirkungsgrad des Schiffsbetriebes verbessert werden Page 12

erforderlich Einfache Kombination mit Batteriesystemen für kurzzeitige Lastspitzen Emmissionsloser Antrieb möglich Durch

13 Hybrid Version Speed Calculation Example Planing Hull ~100% speed Hybrid Mode 100 ~70% speed Engine power [%] ~25% speed Electro Mode Diesel Mode Speed [%] Page 13

Engine power [%] 80 60 40 ~25% speed Electro

14 Hybrid Version System Characteristics By combining electrical with mechanical power, maximum speed can be achieved with reduced 250,0 propulsion diesel size 2000 Hybrid Mode 200,0 Shaft- Power, req. DMode- Power, avail. HyPower, avail. EM-power avail. Shaft- Torque, req. DMode-Torque, avail. HyMode Torque avail. EM-torque, avail Power Propeller Torque Propeller Shaft-Power [kw] 150,0 100, Shaft Torque [Nm] Diesel Mode , Electro Mode 0, Page 14 shaft-speed [rpm] The electric power to the shaft depends on the torque intake of the propeller

15 Optimierung des Gesamtsystems durch effiziente Nutzung der elektrischen Komponenten Konventionelles DE- System Basis Industriekomponenten SISHIP DRIVE LV Erweitertes DE- System Automobilbasis SISHIP ECO PROP Gewichtsreduktion Größenreduktion Reduzierung von Engineeringaufwand Page 15

Industriekomponenten SISHIP DRIVE LV Erweitertes DE- System

16 Erfahrung mit diesem System Van Carrier Page 16

17 Komponenten ELFA Single Converter 2 nd Generation Maße: Gewicht: Ausgangsleistung: 495 x 415 x 180mm 30 kg max. 250 kva Page 17

18 Komponenten Permanent Magnet Motor / Generator TYPE A 1FV5139 Motor / Generator 140 kw (cont.) Maße(LxWxH): 560 x 245 x 245mm Gewicht: 120 kg TYPE B 1FV5168 Motor / Generator 200 kw (cont.) Maße: Gewicht: 560 x 310 x 310mm 180 kg Page 18

19 Standard- Konfigurationen für SISHIP ECO PROP 1. Dieselelektrisch Leistungsbereich bis ca. 2 x 360 kw 2. Hybrid Leistungsbereich 700 kw 4000 kw Diesel Engine 100 kw 280 kw E- Motor Page 19

20 1. Dieselelektrische Konfiguration Eco Prop Antriebseinheit 250 kw Page 20

21 1. Dieselelektrische Konfiguration Page 21

22 2. Hybride Konfiguration 140 kw E-power kombiniert mit ZF 4650 Page 22

23 Hybrid Konfiguration Basic - loitering Funktion Page 23

24 Hybrid Konfiguration Advance DC link 750V - loitering Funktion - Shaft Generator Funktion - zero emission Funktion - Hybridfunktion Page 24

25 AGENDA Gesetzliche Rahmenbedingungen der Luft-Emissionen Hybride Anwendungen der Seeschifffahrt als Vorbild für die Binnenfahrt? - Unterschiede und Gemeinsamkeiten Ausgeführte Anlagen der relevanten Leistungsgrösse Möglichkeiten der Anbindung alternativer Energiequellen an derzeit verfügbaren Anlagenkonfigurationen Page 25

26 Referenzen Passagierschiff für Mississippi 2 x 200 kw DE Antrieb Batterieintegration Ablieferung 2008 Page 26

27 Referenzen 40m Car Ferry 4 x 120 kw DE Propulsion Delivery 2009 Page 27

28 Referenzen 50m Passagierschiff für Binnensee 2 x 180 kw DE Antrieb 3 x SISU 66 CTIM 4-V Ablieferung 2012 Page 28

29 Referenzen 50m Segelyacht 2 x 250 kw DE Antrieb Ablieferung 2011 Page 29

30 Referenzen 65m Hochsee Küstenwachschiff 2 x 180 kw Hilfsantrieb für Hybridbetrieb 2 x ZF 9300 Getriebe für 1800kW Hauptdiesel Hybrid Propulsion Control System Ablieferung 2012 Page 30

31 AGENDA Gesetzliche Rahmenbedingungen der Luft-Emissionen Hybride Anwendungen der Seeschifffahrt als Vorbild für die Binnenfahrt? - Unterschiede und Gemeinsamkeiten Ausgeführte Anlagen der relevanten Leistungsgrösse Möglichkeiten der Anbindung alternativer Energiequellen an derzeit verfügbaren Anlagenkonfigurationen Page 31

32 Prinzip SISHIP Eco Prop Control Unit (S7) Control System Bus V DC DC Interface Battery / Solar Cell / Fuel Cell G M Battery Ships Network 230V/400V AC AC Stromkreis DC Stromkreis Control Circuits Rectifier/ Inverter Page 32

33 Generatorenkombinationen 130kW 130 kw 260 kw = diesel engine 200 kw / 3200rpm = diesel engine 210 kw / 1800rpm = diesel engine 400 kw / 2400rpm = 180kW 180 kw 360 kw Page 33

34 Contact: Kay Tigges I IS IN 1 MAS T Lindenplatz Hamburg +49 (40) kay.tigges@siemens.com

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