Inginerii norvegieni au creat un nou propulsor electric naval, care produce aproape 30.000 CP în silenţiozitate absolută

Valorile de zeci de mii de cai-putere sunt oarecum uzuale pentru navele mari, iar cele mai mari motoare navale cu combustie trec şi puţin peste 110.000 CP, funcţionând în doi timpi la o asemenea scară. Asemenea motoare îşi transmit de obicei forţa către elicea propulsoare prin ax cardanic imens. Însă în ultimii ani tot mai multe nave noi construite vizează şi reglementări viitoare de emisii, iar atunci devine mult mai logică separarea propulsiei într-una ce-şi generează forţa mecanică de propulsare prin electricitate. Furnizarea de electricitate poate avea loc în prezent prin generatoare electrice, iar la etape viitoare navele pot fi modernizate cu sisteme de baterii sau alte soluţii nepoluante, precum funcţionarea cu amoniac verde sau etanol. Astfel, cererea de electromotoare mari navale a devenit tot mai mare, iar dacă în segmentul puterilor mai mici există o diversitate mare de soluţii, atunci în cel al puterilor mari, soluţiile sunt mai puţine la număr. Acum inginerii norvegieni de la Kongsberg au creat un nou propulsor electric naval, care produce aproape 30.000 CP în silenţiozitate absolută.

Foto: Noul electromotor de propulsie navală norvegian, de aproape 30.000 CP

Silenţiozitatea absolută e foarte importantă pentru acest motor, întrucât el e destinat mai ales vaselor mari de croazieră, care navighează adeseori prin zone arctice protejate, unde e nevoie de limitări mari ale vibraţilor şi zgomotului subacvatic transmis de navă, pentru a perturba cât mai puţin mediul din jur.

Noul electromotor de propulsie e unul de tip „pod” în limbaj internaţional. Asta înseamnă că electromotorul de tracţiune e integrat într-o structură de forma unei gondole, care iese în afara carenei navei şi e fixată de carenă printr-o structură inelară care-i permite rotirea la 360° în jurul axei sale, oferind astfel un control desăvârşit pentru manevrare.

Astfel, tot electromotorul de tracţiune, cu toate elementele sale e integrat în interiorul acelui corp, iar elicea e fixată direct de axul rotorului, fără să aibă nici măcar un reductor. Este, deci, un motor „direct drive”, unde o turaţie a rotorului e egală cu o turaţie a elicei, întrucât ele sunt conectate mecanic direct. Iar electromotorul primeşte din corpul navei doar electricitatea pe care o transformă în forţă mecanică.

Cititorii noştri fideli ar putea recunoaşte o construcţie similară de la motoarelor Azipod de la ABB şi adevărul e că anume compania elveţiano-suedeză ABB era singura dominantă în acest segment al puterilor mari. De acum încolo, însă, aici sunt prezenţi şi cei de la Kongsberg, şi ei nu puteau veni pur şi simplu cu un motor similar cu ceea ce există pe piaţă, trebuind să inoveze.

Foto: Motor Azipod de la ABB

Dacă analizăm doar puterea, de 22 MW, sau 29.912 CP, pare că inovaţia e moderată, întrucât şi ABB ajunge exact în aceeaşi regiune de putere. Ba chiar ABB livrează cu succes asemenea motoare, inclusiv pentru cea mai mare navă de croazieră construită în ultimii ani, Icons of the Seas, propulsată de 3 Azipod-uri de 20 MW fiecare. O altă navă de croazieră emblematică, Quantum of the Seas, foloseşte două electromotoare Azipod de 20,5 MW.

Însă Kongsberg avea până acum gama de electromotoare cu construcţie similară, numită Elegance Pod, ce ocupa doar nişa de până la 7 MW putere. Acum, însă, inginerii norvegieni au creat motorul de 22 MW, plus altele 4 intermediare până la această valoare. Şi marele avantaj al noilor motoare e că acestea funcţionează cu magneţi permanenţi.

ABB foloseşte magneţi permanenţi doar la motoarele mai mici, însă la 22 MW foloseşte un motor sincron cu excitaţie permanenţă, adică EESM, de tipul celui pe care-l folosesc şi noile modele BMW din familia Neue Klasse pe puntea spate. Cei de la Kongsberg, însă, au folosit un motor sincron cu magneţi permanenţi, reuşind să-l facă mai dens energetic şi să-i confere câteva zecimi de procent de randament în plus.

La un motor naval uriaş e nevoie de o dimensiune cât mai mică a corpului său, întrucât acest corp generează rezistenţă hidrodinamică, care trebuie învinsă prin consum de energie. Cu cât mai suplu şi mic e acest corp, cu atât mai mici vor fi pierderile de energie în timp. Norvegienii au construit noul lor motor astfel încât disiparea căldurii să aibă loc direct către structura exterioară a motorului şi spre apă. La un motor de 22 MW, chiar şi pierdere de doar 1% înseamnă 220 kW de energie disipată în căldură, iar ea trebuie evacuată eficient. Şi cel mai eficient mod de a face asta e prin convecţie către apa din jur, dacă se poate asigura că nu rămâne prea multă căldură nedisipată în interior.

Această realizare de aici a unui electromotor cu magneţi permanenţi de 22 MW, într-un diametru de doar în jur de 2 metri, este cea mai admirabilă, de fapt. Or, în Europa nici cele mai mari turbine eoliene, care folosesc magneţi permanenţi în generatoarele lor, nu au putere de 22 MW, iar diametrele lor sunt uriaşe. Aici, însă, s-a reuşit o realizare remarcabilă, creându-se un electromotor de aproape 30.000 CP care nu e cu mult mai mare în dimensiuni decât motorul unui camion.

Ei bine, cât de dificil le va norvegienilor să convingă constructorii şi operatorii de nave că noul lor electromotor e unul care poate concura de la egal la egal? Kongsberg are o reputaţie excelentă, iar silueta suplă a motorului va economisi cu siguranţă cantităţi mari de energie în timp. Şi Kongsberg nu e chiar un novice în acest segment, or, compania norvegiană produce azi aceste motoare deoarece a achiziţionat divizia Commercial Marine de la Rolls-Royce în 2019, cu tot cu patente, experienţă şi fabrici, iar gama Elegance Pod a fost elaborată cândva de Rolls-Royce. Mai mult decât atât, în 2002 spre exemplu, Rolls-Royce a livrat motoare Mermaid de 21,5 MW pentru nava Queen Mary 2. Deci acum peste 20 de ani era prezent în acest segment. Pe atunci Rolls-Royce folosea motoare EESM pentru asemenea puteri, cum a face şi ABB acum.

Prin urmare, lansarea de acum a celor de la Kongsberg nu e doar o revenire în forţă în acest segment, ci una prin care şi tehnologia aplicată e una nouă, foarte ambiţioasă, cu motoare PSM similare celor de pe majoritatea maşinilor electrice ultra performante de azi.