Damen a lansat în operare un remorcher electric în portul Antwerp-Bruges, cu baterii care rezistă 30.000 cicluri şi pot fi încărcate în circa 15 minute

Producătorul naval Damen a anunţat construcţia şi punerea în operare în portul Antwerp-Bruges a unui remorcher cu propulsie electrică şi cu baterii cu caracteristici foarte curioase şi diferite faţă de cele despre care mai auzim în ultimii ani la construcţia unor feriboturi şi nave electrice. Bateriile noului remorcher pot fi încărcate până aproape de 100% în doar 10 minute, iar durata lor de viaţă este de 30.000 de cicluri, ceea ce corespunde cu durata de viaţă a ambarcaţiunii, deci ele nu vor mai trebuie înlocuite vreodată!

Remorcherele portuare sunt ambarcaţiuni indispensabile în porturile mari, având rolul de a tracta navele uriaşe în proximitatea portului, ajutându-se pe acestea să acosteze cu precizia necesară. O caracteristică specifică a acestora e puterea foarte mare de care au nevoie, în comparaţie cu dimensiunea lor compactă, or, ele trebuie să fie mici încât să nu ocupe spaţiu suplimentar prea mult în operaţiunile lor, dar totodată să aibă forţă mare de tractare a unor nave uriaşe, ce pot ajunge până la aproape 400 metri lungime, chiar dacă de multe ori remorcherele portuare pot opera şi în echipe.

Ei bine, remorcherul celor de la Damen, despre care vorbim azi, e de model RSD-E Tugs 2513, el fiind anunţat încă în 2020. Însă plasarea în producţie şi fabricarea a mai durat ceva timp, astfel încât abia acum sunt lansate în operare primele exemplare. De fapt, exemplarul livrat acum portului belgian a fost construit la un şantier naval Damen din Vietnam şi este abia al doilea care a fost fabricat în toată lumea, dar primul livrat unui port european, celălalt fiind un exemplare pre-serie, livrat portului Auckland din Noua Zeelandă. Totodată, acest remorcher va fi şi primul remorcher electric portuar dintr-un port din Europa, întrucât nimeni n-a mai îndrăznit să producă şi să livreze o ambarcaţiune cu propulsie electrică până acum.

Aşadar, e clar că noul remorcher trebuie să posede calităţi excepţionale, dacă a fost încadrat într-o asemenea misiune dificilă. În primul rând, are o forţă de tracţiune de 70 tone, datorită unei puteri de 10 MW, deci apoape13.600 CP!

Marea problemă e că bateriile trebuie să poată livra o putere maximă de 10 MW către motoare. Dacă s-ar fi instalat baterii obişnuite litiu-ion sau LFP, ar fi fost nevoie de o capacitate de minim 20.000 MWh, ceea ce ar fi însemnat un volum foarte mare ocupat şi mai ales o greutate prea mare pentru o ambarcaţiune atât de mică.

Remorcherul electric al celor de la Damen, însă, are doar 2,8 MWh capacitate în bateriile sale şi în acelaşi timp e capabil să livreze 10 MW putere şi să accepte puteri de până la 10 MW încărcare! Blocurile de baterii sunt 8 la număr, divizate în două camere de pe navă. Fiecare bloc conţine 10 seturi de baterii, iar fiecare set conţine 28 de module. În total, sistemul de baterii al navei are 2.240 module, care însumează cei 2.800 kWh de capacitate.

Marele secret aici e în compoziţie acestor baterii. Ea nu e una litiu-ion obişnuită, şi nici LFP, ci una numită LTO, descifrată ca lithium-titanium-oxide sau titanat de litiu. Această compoziţie nu e una absolut nouă în industrie, fiind cunoscută încă din timpurile când era lansat primul automobil electric compatibil cu autostrăzile, Mitsubishi i-MiEV, versiunea japoneză a acestuia folosind o asemenea baterie. Marele ei avantaj rezidă din structura nanocristalelor de litiu-titanat din anod, care permit migrarea nestingherită a electronilor în timpul procesului de încărcare şi descărcare a bateriei, iar astfel sunt atinse aceste valori uriaşe de putere, comparativ cu capacitatea ei.

Dezavantajul acestei baterii până acum era densitatea energetică mai mică, atât la nivel de greutate, care pornea cândva de la doar 30 Wh/kg, cât şi volum. Deci, ca să se asigure o capacitate decentă, era nevoie de baterii mai mari şi mai grele decât cele litiu-ion, însă acum există deja exemple de baterii care trec de 100 Wh/kg şi ajung la 177 Wh/L în densitatea volumetrică. Anume asta a făcut posibilă instalarea acestor baterii pe noul remorcher electric.

Şi structura nanocristalelor de litiu-titanat, menţionată mai sus, favorizează şi lipsa dendritelor şi degradării acestei baterii în timp, iar astfel Damen anunţă că bateriile pot rezista 30.000 cicluri. De fapt, furnizorul bateriilor pentru acest remorcher electric e compania suedeză Echandia, ea elaborând şi producând bateriile şi convingându-i pe cei de la Damen să le aplice pe acest remorcher.

Suedezii au făcut şi calcule exacte cu solicitările reale de energie şi putere ale unui asemenea remorcher, dar şi ciclu de lucru. În mod normal, un asemenea remorcher are maxim 5 sarcini alocate pe timp, care durează între 30 minute şi un pic mai mult de o oră. Puterea maximă realist necesară e de 3,95 MW, deci 10 MW sunt o mare rezervă implantată pe acest remorcher. Suedezii au analizat exact şi ce variaţii de solicitări de putere şi consum de energie există în aceste misiuni, arătând în ce proporţie de timp un remorcher îşi foloseşte 20%, 40%, 60% sau 100% şi ce cantitate de energie se consumă în acele intervale. Astfel, au constatat că în mediul consumul de electricitate pentru o misiune ar fi de 1.698 kWh, iar bateria de 2.800 kWh a fost considerată potrivită cu toate rezervele calculate în ea.

Deci remorcherul va trebui încărcat după fiecare misiune, iar pentru că poate accepta până la 10 MW putere, încărcarea de la 10 la 90% va dura până la 15 minute, dacă portul are asemenea prize, ca să-i furnizeze conexiuni ce însumează 10 MW. Suedezii au luat în considerare că multe porturi ar putea să nu aibă asemenea conexiuni, iar în baza standardelor care sigur există în prezent, porturile ar putea avea nevoie cam de 2 ore pentru încărcarea unui asemenea remorcher, la puteri ceva mai mici.

Şi pentru că rezistă 30.000 de cicluri, iar media de sarcini pe zi, şi deci cicluri de încărcare, este de 3, bateriile remorcherului vor rezista 10.000 zile, ceea ce înseamnă cam 27 ani! Chiar dacă ambarcaţiunea va fi folosită mai intens, asemenea remorchere au de obicei o durată de viaţă de circa 20 de ani chiar şi cu motoare diesel, deci durata de viaţă a bateriilor e suficientă pentru toată durata normală de viaţă a remorcherului!

Portul Antwerp-Brugen va alimenta acest remorcher cu electricitate contractată de la furnizori din surse regenerabile, iar altfel îşi va reduce amprenta de CO2 a operaţiunilor sale. În următorii ani acestui remorcher electric din portul belgian i se vor alătura şi alte exemplare similare, or, până în 2050 portul şi-a luat angajamentul să aibă zero absolut în emisiile activităţii sale.