Schuttevaer

Zoet, Zout & Zakelijk
Schuttevaer Premium

Generator op hoofdmotor wint Dame Design Award

Amsterdam

Generatoren draaien vaak langdurig onderbelast. Dat is verspilling van brandstof en sneu voor het milieu. Een door de hoofdmotor via een tandwiel, hydraulische pomp of distributieriem aangedreven (hulp)generator is dan een interessante optie om op onderhouds- en brandstofkosten te besparen.

1 / 2
Nigel Calder, schrijver van ‘Boatowner’s Mechanical and Electrical Manual’ en ‘Marine Diesel Engines’, test het Integrel-systeem in de werkplaats van Triskel Marine. (Foto Triskel Marine)

Nigel Calder, schrijver van ‘Boatowner’s Mechanical and Electrical Manual’ en ‘Marine Diesel Engines’, test het Integrel-systeem in de werkplaats van Triskel Marine. (Foto Triskel Marine)

  • Systeem gebruikt ruimte tussen beschikbaar en opgenomen vermogen 
  • ‘10 kWh accubank in uur opgeladen’ 

Door Hans Heynen
Het Britse Triskel Marine presenteerde op de onlangs in Amsterdam gehouden Marine Equipment Trade Show (METS) een nieuwe oplossing voor dit probleem, het ‘Integrel power system’, waarmee het bedrijf meteen de Overall Dame Design Award in de wacht sleepte.  
Hart van het voor grote jachten en kleine binnenvaart- en werkschepen ontwikkelde systeem vormt een driefase gelijkstroom-generator die met beugels op bestaande hoofdmotoren wordt gemonteerd en via poelies en een drijfriem met de krukas wordt verbonden. De generator levert maximaal 9 kW bij 48 volt. Dat voedt een stevig 48 volts accupakket. Een bij het systeem horende omvormer met een piekvermogen van 22 kW zet de 48 volt gelijkstroom om in 220 volt wisselstroom. Een managementsysteem controleert of de generator de hoofdmotor niet te zwaar belast en verlaagt zo nodig het vermogen van de generator.   

Omvormer
Omdat schepen vrijwel allemaal een 24 volt-systeem hebben, bevat het systeem ook nog een omvormer die van de 48 volt gelijkstroom 24 volt gelijkstroom maakt. Die stroom gaat naar de beslaande 24 volt accu’s of naar nieuw aan te schaffen 24 volt bufferaccu’s’, zegt commercieel directeur Trevor Howard. Omdat ze continu worden geladen via het 48 volt-systeem hoeven ze niet zo groot te zijn. ‘We doen dit omdat we geen splitter wilden gebruiken om direct 24 volt stroom uit de 48 volt accuset te halen. Je riskeert dan dat de 48 volt accu’s uit balans raken. Een omvormer van 48 naar 24 volt voorkomt dat.’    
Triskel Marine ontwikkelt al meer dan 10 jaar hybride systemen en werkte jaren aan het nieuwe systeem. ‘De afgelopen 10 jaar hebben we veel soorten dieselmotoren geanalyseerd en de vermogenscurves of powercurves daarvan zijn behoorlijk vergelijkbaar’, zegt technisch-directeur Kevin Wittamore. ‘Wanneer we een Integrel-systeem leveren leggen we de vermogenscurve van de hoofdmotor van het schip naast de curve van de vermogensvraag van de scheepsschroef bij verschillende toerentallen en snelheden. Dan kunnen we vrij nauwkeurig het vermogen berekenen dat de motor bij de verschillende toerentallen over heeft. Daarmee maken we dan weer een vermogenscurve voor de generator, die we in het managementsysteem inprogrammeren.’

Voorrang   
Wanneer een hoofdmotor een eigen elektronisch managementsysteem heeft, dat het brandstofverbruik aangeeft, kan het managementsysteem van de generator daar ook gebruik van maken. Een motorzeilend zeilschip zal bij de verschillende toerentallen bijvoorbeeld minder brandstof verbruiken dan zonder zeilen. ‘Omdat de motor dan minder zwaar wordt belast, is er meer vermogen over voor de generator.’ 
Het controlesysteem houdt bij het wegvaren rekening met de temperatuur van de motor. ‘De generator belast de motor pas wanneer deze op temperatuur is en voert de belasting dan langzaam op. Het controlesysteem geeft de voortstuwing bovendien altijd voorrang. Wanneer het toerental plotseling sterk omhoog gaat, stopt de generator de stroomlevering tot er weer een evenwicht is. De stroomlevering stopt ook wanneer de motor op volle toeren draait en al het vermogen nodig is voor de schroef.’  

48 of 24 volt
De keuze voor een 48 volt-systeem heeft diverse voordelen volgens Wittamore. ‘Je kunt dunnere kabels gebruiken als met 24 volt en een compactere generator bouwen. Tegelijkertijd is 48 volt nog een veilige spanning. Je hoeft bij spanningen onder de 50 volt aan minder strenge veiligheids- en certificeringseisen te voldoen dan bij een systeem met hogere voltages, zoals bijvoorbeeld 96 volt.’   
Daarbij komt dat 48 volt populairder wordt in de scheepvaart. ‘Fabrikanten van elektrische zeillieren, zoals Lewmar en leveranciers van kleine elektromotoren voor jachten gebruiken die spanning om die redenen ook vaak.’ 
Wanneer de hoofdmotor niet draait en geen andere generator bijstaat, waarschuwt het systeem wanneer de accubank weer moet worden opgeladen. ‘Dan kun je de hoofdmotor ook in zijn vrij laten lopen. Dan heb je nog steeds een redelijk efficiënte generator. De wikkelingen van de generator zijn zodanig aangepast dat hij al bij lage toerentallen zijn volle vermogen levert. Het managementsysteem voert dan een speciaal laadprogramma uit’, zegt Wittamore. ‘Een 10 kWh accubank hebben we vorige week in een uur voor 96% opgeladen. De laatste 4% wordt dan stationair draaiend geladen. ‘Dan levert de generator nog altijd 3,5 kW.’   
    
Rotor
Triskel Marine koos niet voor een generator met een permanent-magneet-rotor. ‘We hebben het overwogen en getest, maar dat maakte het te gecompliceerd. Het elektronische controlesysteem bij de uitgang zou twee keer zo groot worden en er was waterkoeling nodig. Daarom kozen we voor een traditionelere borstelloze asynchrone generator. Dat werkt ook efficiënt en zonder waterkoeling. Deze luchtgekoelde generator kan 250 graden hebben, maar we begrenzen de maximale temperatuur op 170 graden. Dan voldoet hij namelijk ook aan de Amerikaanse regels voor de maximaal toegestane temperatuur van de bekabeling. Wel gebruiken we voor de veiligheid kabels die tegen temperaturen van 250 graden kunnen. De temperatuur aan de achterkant van de generator, waar de kabelverbindingen zitten, komt overigens niet boven de 40 graden uit, door de continue luchtstroom van de koelvinnen.’  

AC, DC, kW en kVA

AMSTERDAM Het vermogen van een wisselstroom- of AC-generator wordt meestal aangegeven in kVA. Het vermogen van een gelijkstroom- of DC-generator in kW.
 
Eén kVA is vergelijkbaar met 0,8 kW. Het door de Integrel opgegeven uitgaande vermogen van 9 kW van de DC-generator is volgens commercieel-directeur Trevor Howard dan ook vergelijkbaar met het vermogen van een 10 kVA AC-generator.  
Een compleet systeem kost rond 30.000 pond, inclusief omvormers, accusets, regelpaneel 
en bevestigingsbeugels. Daarbij wordt uitgegaan van een behoorlijk vermogen aan accu’s, twee grote lithium-ion accu’s of minimaal vier traditionele 12 volt accu’s.
Reacties (3)

Om te reageren op dit bericht moet u ingelogd zijn. Klik hier om in te loggen. Indien u nog geen account heeft kunt u zich hier registreren om te kunnen reageren op Schuttevaer.nl. Uw reacties worden altijd ondertekend met uw volledige persoonsnaam.

  • Hein Danser

    Ik heb al jaren een 48 v. Dynamo op de hoofdmotor en een accupakket van 44 KWh. 3 omvormers en laders. Dus hoe kan zo bedrijf een prijs winnen, wie kontroleerd dat??

  • W de Wijs

    Ja ik dacht ook al gelijk : dat bestaat al.

  • G.M. Noldes

    Hiep hiep hoera we hebben weer een wiel.

    dit soort systemen bestaan minstens 10 a 15jaar.

    Vaar zelf al vier jaar met zo'n systeem. Met 43,2 kw aan accu's, 9,6 kw dc generator met viertraps regeling en omvormers in drie fase configuratie (dus gewoon drie fase 380 volt uit de accu) met een piekvermogen van 27 Kva.
    Dat alles op 24 volt dus zo (zonder verlies door op of neer om te vormen) op elk (binnen) schip toe te passen.
    accu's van LifeLine (ontwikkeld voor de USA army)
    dynamo van Delstar (Canadees) borstel loos hoog rendement en kan continu die 9,6 kw leveren.
    viertraps regelaar van Sterling Power (Engels)
    Omvormers van Studer (Zwitsers)
    Dit zit allemaal in de hogere prijsklasse en is een duizend of 8 a 9 goedkoper als bij Damen, En dan ook nog veel meer accu capaciteit en piek vermogen hebben.

    Dus het innovatieve zit hem denk ik in de duurdere prijs ppffffffffff

Lees ook