Casestudie - Utfordringer med et hybrid/elektrisk sightseeingfartøy

De siste årene har det vært en global bevegelse mot nullutslippsløsninger. Den maritime næringen er ikke noe unntak. Vi kan bare berømme myndigheter, miljøorganisasjoner og bedrifter som i økende grad investerer i bærekraftig teknologi. Dette skiftet er ikke bare drevet av miljøhensyn, men også av den økende etterspørselen etter renere alternativer i markeder der maritim virksomhet spiller en viktig rolle.

Midt i denne transformative perioden har Rødne, en av Norges ledende sightseeingfergerederier, bestilt en ny hybridhurtigferge for å møte etterspørselen etter bærekraftig sightseeingturisme i Bergensområdet. Dette banebrytende hybridfartøyet, som etter planen skal leveres i 2025, er en del av den målrettede innsatsen for å fortsette innføringen av miljøvennlige alternativer på norske vannveier.

I denne artikkelen skal vi se nærmere på de tekniske vurderingene og nyvinningene ved det ennå ikke navngitte hybridfartøyet. Vi vil rette oppmerksomheten mot fremdriftssystemet som er designet og implementert av Servogear. Vi vil heretter referere til det ennå ikke navngitte fartøyet som "RygerX", i tråd med Rødnes navnekonvensjoner.

Driftsprofilen til et sightseeingfartøy

Når man skal designe et moderne lavutslippsfartøy, er det avgjørende å forstå driftsprofilen. For RygerX vil den bestå av en høyhastighets transportetappe til det utpekte området, Mostraumen. Vel fremme vil det ha en rekke etapper med lav hastighet og opphold i rolige naturomgivelser, før det returnerer i høy hastighet.

Med en så dynamisk driftsprofil er det en delikat balansegang mellom effekt og effektivitet. RygerX skal etter planen også oppgraderes til å bli helelektrisk når ladeinfrastrukturen er bygget i havnen. Dette påvirker vurderingene og spesifikasjonene for flere viktige systemer.

For effektiv elektrisk fremdrift ønsker du et lavt turtall og en høy propellhøyde. En dieselmotor kan ikke drives effektivt ved så lave turtall, noe som må beregnes og designes rundt.

Ragnhild Opsahl Steigen, CTO i Rødne, hadde dette å si om deres overveielser:

"Vi valgte Servogears CPP-løsning til vårt nye fartøy etter å ha vurdert flere faktorer. Servogear tilbyr den mest energieffektive løsningen på markedet, og de har en dyp forståelse for vår driftsprofil. Deres forpliktelse til å sikre servicetilgjengelighet styrket vår beslutning ytterligere.

Ved å samarbeide og anerkjenne verdien av felles innsats, var vi i stand til å skreddersy løsninger som er sømløst tilpasset våre operasjonelle behov."

- Ragnhild Opsahl Steigen, CTO i Rødne.

Designet

Skroget er avgjørende for et effektivt fartøy, og det er også her mange av designoverveielsene har sitt utspring. Propell, braketter, ror og propelltunnel må komplimentere skrogdesignet. For å gjøre fartøyet så energieffektivt som mulig, er propelltunnelen designet/skreddersydd for dette spesifikke skroget. Ved sjøsetting vil det nye fartøyet bli drevet av 2 x Danfoss-elektromotorer og 2 x Volvo Penta-dieselmotorer, parallellkoblet til et par Servogear CPP-propeller (propeller med regulerbar stigning), gjennom 2 x Servogear PTI-girkasser.

Forberedt på en elektrisk fremtid

Siden det nye fartøyet etter planen skal oppgraderes til å bli helelektrisk i fremtiden, ble det lagt ned mye arbeid i å finne den optimale løsningen for å oppnå en optimal balanse mellom høyhastighetseffektivitet og sightseeingmuligheter. RygerX skiller seg fra mange andre sightseeingfartøyer siden det er bygget i henhold til HSC-notasjonen (High Speed Code), noe som betyr at hastigheten er over 20 knop.

Designet må også legge til rette for at oppgraderingen blir en relativt enkel prosess. Ta ut dieselmotoren og drivstofftanken og sett inn flere batterier og en ny elektrisk motor. Den nye elmotoren må ha samme turtall og dreiemoment som den erstattede dieselmotoren, men ellers trenger man bare å konstruere et kompatibelt fundament. Fartøyene skal beholde de fleste av sine øvrige komponenter, samt klassifisering og sertifiseringer.

Dette påvirker både hensyn og spesifikasjoner. For eksempel kan en større propell føre til redusert behov for batterikapasitet og vekt. En slik gevinst kan imidlertid gå tapt i form av tid og ressurser som går med til å redesigne systemet og skifte ut andre komponenter, som propellaksel, tunnel, girkasse og propellbraketter.

Les mer: Effektiv fremdrift i et grønt miljø - hva er alternativene?

Veien til suksess

Det har vært et tett samarbeid mellom operatøren Rødne, Servogear og designeren/verftet, Brødrene Aa. Det er alltid mye gjensidig respekt og beundring i et partnerskap som dette. Men ingenting blir tatt for gitt. Som et stort verft har Brødrene Aa mange leverandører, og det finnes andre alternative fremdriftssystemer.

Men den høye effektiviteten og de lave utslippene som Servogear-løsningen gir, anses av mange som enestående. En slik effektivitet var et krav fra den fremtidsrettede operatøren Rødne. Nøkkelen her er å takle utfordringene med å samtidig imøtekomme kravene til sightseeing og høy hastighet. Noen vil kanskje hevde at disse målene utelukker hverandre, men det finnes både data og eksempler som viser at det går an å både få i pose og sekk.

Vi bør understreke hvor viktig det er med god kommunikasjon mellom alle sentrale parter fra designfasen og fremover i et prosjekt som dette. Det legges ned mye arbeid i beregninger og prosjektering allerede før kontraktsinngåelse for å sikre at kundens spesifikasjoner oppfylles.

"Med Servogear investerer vi ikke bare i banebrytende teknologi, men vi inngår også et partnerskap som sikrer optimal ytelse, effektivitet og pålitelighet i hele fartøyets levetid.

Vårt mangeårige forhold til Servogear begynte i 1982, da vi installerte det første Servogear-fremdriftssystemet i vårt høyhastighetsfartøy Clipper, noe som gjenspeiler vår forpliktelse til å levere det ypperste."

- Ragnhild Opsahl Steigen, CTO i Rødne.

Designprosessen

Servogear mottar motstandskurven/dataene samt skrogets generelle arrangement/linjetegninger. Dette danner grunnlaget for ytelsesberegningene og utformingen av fremdriftssystemet. Simuleringer og beregninger, ved ulike hastigheter, gjennomføres for å optimalisere systemets effektivitet. Det legges stor vekt på utformingen av maskinrommet for å finne plass og velge den beste plasseringen av drivverket.

Deretter tas den tiltenkte driftsprofilen med i ligningen, og de innledende beregningene fullføres. Du har nå de nødvendige dataene for å starte prosjekteringsprosessen.

Illustrasjon - Kreditt: Brødrene Aa

Optimalisering av fremdriftslinjen

Det vil alltid være noen kompromisser, men med en CPP (Controllable Pitch Propeller) har du større spillerom når det gjelder effektivitet og effekt. CPP kan på mange måter sammenlignes med et ekstra sett med "drivverk" til fartøyet ditt. En fast propell har ikke denne dynamikken. Dårlig vær, sterk vind og strøm med en fast propell kan sammenlignes med en bil som klatrer opp en bratt bakke og bare kjører i 5. gir. Det vil være tregt og ineffektivt.

CPP er derfor avgjørende for et fartøy som ønsker å optimalisere effektiviteten på tvers av en dynamisk driftsprofil. I RygerX' tilfelle øker ligningen i kompleksitet på grunn av den planlagte oppgraderingen av fartøyet.

Les mer: Hvorfor CPP er det foretrukne valget for vindparkfartøy

Oppsummering

Vi håper at denne gjennomgangen har gitt deg et innblikk i Rødnes nye fartøy og designhensynene bak det hybride fremdriftssystemet.

Det er også viktig å understreke den gode kommunikasjonen mellom kunden Rødne, verftet Brødrene Aa og leverandørene av fartøyets systemer, selv fra et tidlig designstadium. Høy effektivitet og lave utslipp er bare mulig å oppnå når det bygges fra grunnen av, noe som krever både engasjement og dedikasjon fra flere parter gjennom hele prosessen.

Vi gleder oss til å se en døpt RygerX på vannet og i drift neste år. Vi tror den vil oppfylle, om ikke overgå, både brukernes og eiernes forventninger når det gjelder ytelse og effektivitet. Du bør fortsatt være optimistisk når det gjelder bransjens evne til å drive innovasjon og få ned utslippene og driftskostnadene.