الباحثون: إدوارد سي. شوارتز ، نائب رئيس قسم المبيعات في شركة ABB ، شركة New Builds

إدوارد سي. شوارز ، نائب رئيس قسم المبيعات ، شركة New Builds

الصورة الائتمان: خادمة من ضباب كورب

الائتمان: ABB

Previous Next

يتولى إد شوارز ، نائب رئيس ABB ، الذي يقع مقره في Miramar ، FL ، مسؤولية تطوير وقيادة فريق المبيعات الجديد الذي تم إنشاؤه حديثًا لـ ABB في أمريكا الشمالية.

وهو من رواد الشركة المؤيد لفرص بناء جديدة في الولايات المتحدة وكندا ، والأهم من ذلك هو تطوير إستراتيجية العمل الضرورية لتقديم الحلول الهجينة والكهربائية لسوق أمريكا الشمالية. بعد تخرجه من أكاديمية ميرشانت مارين الأمريكية في كينجز بوينت ، نيويورك ، حصل على بكالوريوس العلوم في الهندسة البحرية وإدارة أحواض بناء السفن في عام 2000. بالإضافة إلى ذلك ، عمل في البحرية الأمريكية بصفته ملازمًا بالاحتياطي البحري الأمريكي حتى عام 2011. عمل في البحر في مجموعة متنوعة من الأدوار الهندسية وحصل على رخصة رئيس المهندسين. قبل انضمامه إلى ABB ، عمل أيضًا في ZF Marine Propulion Systems و Voith Turbo Schneider Propulsion ، حيث قام بإدارة وتعزيز الجوانب الفنية والعملية لتلك الأقسام البحرية المعنية. نظرًا لأن ABB يحتل موقع الصدارة في السعي إلى تنظيف الأثر البيئي للسفن البحرية ، فإن Schwarz يقع على رأس الرمح ABB عندما يتعلق الأمر بتنفيذ تلك الاستراتيجية. استمع في هذا الشهر وهو يقود نقاشًا حول البيئة الخضراء والمستقبل الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود في الصناعة البحرية.

لقد نقلت عنك قولك ، "قبل كل اعتماد رئيسي للتكنولوجيا في سوق الأنهار الداخلية بالولايات المتحدة ، هناك توافق تام بين الفرص والحل." أخبرنا لماذا يكون المشغلون الداخليون جاهزون أخيرًا للتهجين و / أو كهربة الدفع.
ومثلما حل محرك الديزل بالبخار والبخار كما فعل الإبحار ، فإن الفوائد المشتركة للدفع الكهربائي تمثل الجيل القادم من القارب للسحب على الممر المائي الداخلي للولايات المتحدة ، والذي لا يعود إليه. بمجرد أن يتمتع أصحابها بفوائد محركات ديزل أخف وزنا وأكثر موثوقية توقفوا عن بناء المراجل البخارية الكبيرة والخطيرة للسفن الداخلية. بمجرد أن يبدأ مالكو السيارات الداخلية في الولايات المتحدة الأمريكية بمزايا الدفع بالديزل الكهربائي ، فلن ينظروا إلى الوراء على مساوئ أنظمة الديزل الميكانيكية. في الوقت الذي تستمر فيه المضاربة في بناء السفن والنمو الاقتصادي البطيء في ملاحقة القطاع البحري ، يجد المالكون أنفسهم تحت ضغط مستمر لتقليل التكاليف عن طريق زيادة كفاءة التشغيل. تعرض الشحن أيضًا لمزيد من التدقيق من قبل الجهات التنظيمية والهيئات البيئية فيما يتعلق ببيئتها ، حيث تمثلت انبعاثات السفن في المرتبة الأولى. تعني قواعد انبعاثات أكاسيد النيتروجين التي تم طرحها مؤخرًا أن محركات الديزل البحرية الميكانيكية التقليدية يمكنها فقط تلبية متطلبات أداء EPA Tier 4 من خلال إضافة علاج باهظ الثمن ، ضخم ، ثقيل ، معقد ويصعب الحفاظ عليه - إما إعادة تدوير غاز العادم المكلف (EGR) ، أو تخفيض محفز انتقائي (SCR) ) باستخدام اليوريا على متن الطائرة. بدلاً من ذلك ، يجب على المشغلين الداخليين التفكير في الدفع بالكهرباء بالديزل ، والذي لا يتم تفضيله بشكل متزايد من خلال الشحن العالمي فحسب ، بل يمكنه أيضًا تلبية معايير Tier 4 باستخدام محركات Tier 3 الرئيسية ، دون الحاجة إلى تخصيص مساحة أو وقت هندسي أو إيجاد مكالمات مخبأ لليوريا.

الكل يريد أن يكون "أخضر" ، لكن معظمهم لن يذهبون إلى هذا الحد حتى ينتج الأخضر أيضًا. شارك بعض هذه المزايا التنافسية التي ستدفع في النهاية المشغلين الداخليين إلى التبديل.
إن اللوائح الجديدة التي تغطي الانبعاثات من السفن الداخلية الأمريكية لها آثار كبيرة على التكلفة بالنسبة للمالكين الذين يتطلعون إلى بناء سفن جديدة ، في الوقت الذي يوجد فيه شرط كبير لاستبدال أسطول نهر قديم. التكاليف التي ينطوي عليها الأمر كبيرة بما يكفي لدفع النظر في العائد على الاستثمار من التقنيات البديلة. يشتمل الخيار "التقليدي" على تثبيت محركين كبيرين من EPA Tier 4 يستكملان بنظام ما بعد المعالجة - إما خيار EGR المكلف أو SCR الذي يتميز بوجود مواسير إضافية وخزان إعادة الملء وخزان اليوريا ويحتاج إلى صيانة منفصلة. لا يوجد احتمال لاسترداد الاستثمارات في تكنولوجيا المعالجة بعد عقود الشحن. يوفر الدفع الكهربائي بدلاً من ذلك القدرة على تقليل تكاليف التشغيل الرئيسية لصيانة المحرك والوقود. يمكن استخدام السفينة التي تقضي 40٪ من وقت تشغيلها بأقل من 50٪ من حمل الدفع باستخدام محركين بدلاً من ثلاثة بالمقارنة مع نظام يعمل بالميكانيكية. هذه القدرة ينتج عنها وفورات في الوقود عندما تكون المحركات تحت حمولة جزء. ولكن الأهم من ذلك ، يمكن للمالكين تقليل إجمالي وقت تشغيل المحرك بنسبة تصل إلى 50 ٪ - مما يقلل بشكل كبير من صيانة المحرك.

هل التعديل التحديثي لتشغيل الديزل و / أو تشغيل البطارية أمر ممكن للقوارب الحالية أم أن هذا الاتجاه مناسب بشكل أساسي للمباني الجديدة؟
سوق التحديثية هو أكبر سوق في الولايات المتحدة بسبب تكلفة البناء للسفن الجديدة. يعلم الجميع أن الولايات المتحدة تبقي السفن أطول من أي سوق آخر. هذا يخلق الكثير من الاهتمام في جلب تقنيات جديدة للسفن الحالية. لا يوجد أي قيود على التعديل التحديثي باستثناء المساحة والوزن ، ولكن عادة ما يمكن تركيب هذا الجهاز في مناطق غير مستخدمة مثل الطوابق العلوية أو المساحات الأقل استخدامًا. مثال على التعديل التحديثي الناجح للغاية هو Tycho Brahe و Aurora التي تم تحويلها من عمليات محرك ديزل تقليدية إلى طاقة البطارية كجزء من استراتيجية ForSea للحد من البصمة البيئية على طول الطريق البالغ طوله 4 كيلومترات بين السويد والدنمارك. تعمل السفن على طريق عبّارة عالية الكثافة تنقل أكثر من 7.4 مليون مسافر و 1.9 مليون سيارة بين محطات الموانئ الحضرية في الدنمارك والسويد. تطلب تحويل هذه العبارات التي يزيد طولها عن 100 متر ، وكلاهما تم بنائه في عام 1991 ، تركيب بطارية بقوة 4160 كيلو وات في الساعة على كل سفينة ، فضلاً عن رفوف البطارية وأنظمة التحكم في تخزين الطاقة وتكنولوجيا توزيع الطاقة Onboard DC Grid من ABB. بالإضافة إلى ذلك ، قامت ABB بتزويد محطات الشحن الآلية على جانب الشاطئ باستخدام روبوت صناعي لتحسين وقت الاتصال وزيادة فترة الشحن إلى الحد الأقصى ، والاستفادة من المسح الضوئي بالليزر ثلاثي الأبعاد والاتصال اللاسلكي بين السفينة والشاطئ. هذا مشروع تاريخي ، ونحن مقتنعون بأنه سيُنظر إليه على أنه خطوة مهمة في ثورة الشحن البيئية ، فضلاً عن كونه علامة فارقة في طرح إستراتيجية ABB "الكهربائية والرقمية والمتصلة" للشحن.

أمرت شركة "ميد أوف ذا ميست" السياحية في شلالات نياجارا بسفينتين جديدتين للركاب تبحرا على الطاقة الكهربائية الخالصة ، بفضل تقنية ABB. يجسد ذلك نظام الدفع ومكوناته للقراء.
يعد مشروع Maid of the Mist ثورة حقًا لأن السفينة لن يتم تزويدها بأية محركات - إنها جميعها كهربائية حقًا ، وحقيقة أن الكهرباء تأتي من سد المائي المحلي تعني سفينة حقيقية خالية من الانبعاثات. تم تكليف ABB بتوفير حل متكامل تمامًا يستمد الطاقة من الأداة المساعدة ويديرها ويقدمها إلى محركات الأقراص L ودواسات الدفع. بالإضافة إلى دمج اتصال شحن البطارية من الشحن إلى الشاطئ ، ستزود ABB مشروع بناء Maid of the Mist الجديد بألواح تبديل ومحركات وبطاريات (من Spear) ومحركات الدفع لكلتا المجموعتين من الدفعات المؤخرة والقوس ، والتحكم المتكامل النظام ، وكذلك نظام ABB Ability Marine للتشخيص عن بعد لمراقبة المعدات عن بُعد والصيانة التنبؤية. ABB Ability هي الرائدة في تقديم الحلول والخدمات الرقمية من ABB.

فيما يتعلق بسفن الركاب Maid of the Mist ، أعطنا فكرة عن الفرق في تكلفة هذه السفن إذا اختار المشغلون ، على سبيل المثال ، حل EPA tier 4؟
من المحتمل أن تكون سفينة Maid of the Mist قادرة على استخدام محركات المستوى 3 المضاعفة (أقل من 800 حصان لكل منها) وبالتالي تظل أدنى من متطلبات المستوى 4. ولكن حتى بالمقارنة مع حلول الدفع من المستوى 3 ، هناك فائدة مالية للمالك للحصول على بطارية كاملة. عندما يتخذ المالك القرار الحاسم لتشغيل البطارية الكهربائية بالكامل ، فإنهم يستمتعون بمزايا كل من التصميم والتشغيل الأولي. هناك فائدة في ليس فقط إزالة المحركات ولكن أيضًا في جميع قنوات العادم المصاحبة والأساسات وخطوط العمود ، والتوصيلات الكهربائية والتبريد وخطوط الوقود والمضخات المضاعفة وخزانات الوقود. إن نظام ABB الجديد لهذه الأنواع من السفن (ABB Onboard Microgrid) هو حل جديد صغير الحجم ، ABB يجعل كفاءات مماثلة قابلة للتحقيق بالنسبة للسفن الصغيرة ذات الطاقة المنخفضة التي تعمل على مسافات قصيرة استمتعت بها السفن الكبيرة لسنوات عديدة. يعمل Microgrid على اللوحة على تقليل البصمة والوزن للمعدات الكهربائية الموجودة على متن الطائرة من خلال التخلص من الحاجة إلى المحولات الضخمة ولوحات التبديل الرئيسية. هذا يترك مساحة أكبر على السفن ويوفر مرونة أكبر في وضع النظام على متن الطائرة ، وبالتالي توفير المال أثناء التصميم. النظام شبه مكتمل بالكامل ومكتفي بذاته. هذا يوفر الوقت المكلف خلال فترة بناء السفينة.

لكن الوفورات الحقيقية في التكاليف تأتي أثناء العمليات عن طريق تقليل العديد من التكاليف الرئيسية للتشغيل مثل صيانة المحرك وتكاليف الوقود. كما أنه يحسن مساحة السفينة وتخطيطها مما يسمح في هذه الحالة لمزيد من الركاب بالاستمتاع بالسطح العلوي دون أن تتكدس المداخن في الفضاء وتطرد العادم والحرارة. أخيرًا ، إذا كنت تعمل في مجال تقديم الخدمات لعامة الناس ، فلا يمكن للمرء التقليل من شأن هذا التحول في النموذج حيث سينفق جيل الألفية أموالهم أو دعمهم. أي شخص يعيش معه أو يعمل مع أو يعرف جيل الألفية ، يدرك أيضًا أنه يعيد تشكيل ما هو مهم في ثقافة المستهلك - ويشمل ذلك القضايا البيئية.

إن أكبر نقطتي شائكة لاستخدام البطاريات على السفن التجارية كانت ، حتى وقت قريب ، الوزن و / أو البصمة المادية لهذه الوحدات اللازمة لتوفير قوة الدفع المطلوبة. لقد قطعنا شوطا طويلا ، أليس كذلك؟ أخبرنا قليلاً عن التقدم المحرز على تلك الجبهة.
تعد البطاريات البحرية متأصلة إلى حد ما في "أنظمة ESS" - حاويات مليئة بالبطاريات التي توفر حلاقة الذروة لمحطات الطاقة. حتى وقت قريب ، كانت البطاريات البحرية تستخدم طائرات خلفية ثقيلة غير مرنة كأساس لأنظمتها. تستخدم البطاريات الأكثر تطوراً في السوق اتصالات سهلة مع أرفف خفيفة قابلة للتكيف. هذا يساهم في خفض الوزن والبصمة. نتوقع تطورات كبيرة في غضون سنتين أو ثلاث سنوات من التطور في كيمياء البطارية ، ولكن الأسطورة القائلة بأن البطاريات يجب أن تكون كبيرة وثقيلة قد تم ضبطها بالفعل.

سيتم تشغيل كل من سفن MoTM من خلال مجموعة من البطاريات بسعة إجمالية تبلغ 316 كيلو واط في الساعة ، موزعة بالتساوي بين بدن طوفين. إن وجود نظامي طاقة مستقلين تمامًا على متن الطائرة سيزيد من مرونة العمليات من خلال التكرار. هل يمكن تشغيل حزم البطارية مع وحدة واحدة فقط إذا كانت الأخرى غير متوفرة لأي سبب من الأسباب؟ هل هذا يكفي لدفع السفينة بأمان وإذا كان الأمر كذلك ، إلى متى؟
هذا الترتيب الزائد مهم جداً لنظام يعمل بالكهرباء بالكامل (بدون محرك). كل بدن يضم ما يكفي من القوة وكل من الدفعات الصارمة والقوس لدفع السفينة بشكل مستقل. وهذا يسمح للتكرار الحقيقي. طالما أن السفينة قادرة على إعادة الشحن ، يمكن أن تعمل السفينة مع خسارة 50 ٪ من النظام.

حصل مشروع الابتكار الأوروبي FLAGSHIPS على 5 ملايين يورو من الاتحاد الأوروبي لدعم نشر سفينتين يعملان بخلايا وقود الهيدروجين بدون انبعاثات تعملان تجاريًا في فرنسا والنرويج. في فرنسا ، سيعمل قارب الضغط الهيدروجيني الذي تديره شركة Compagnie Fluvial de Transport (CFT) كسفينة خدمات على أحد الأنهار الأكثر طلبًا ، وهي الرون. تحديد مصطلح السفينة "فائدة". هل سيكون هذا حقًا زورقًا للعمل؟
هذا هو معلم رئيسي في الصناعة البحرية الداخلية. يبدو في بعض الأحيان أن السوق الداخلية في وقت لاحق تعتمد تقنيات جديدة - في هذه الحالة ، فإن الشركة الداخلية في طليعة تقنية الانبعاثات الصفرية. المشروع عبارة عن نوبة قديمة لقارب دفع لنقل البضائع ونقل البوارج. يدفع اثنين من الصنادل وأطوال القافلة يصل إلى 180 متر (حوالي 600 قدم). يتم تشغيل السفينة يوميًا داخل مراكب التلاعب بميناء ليون والعملية الأسبوعية لنقل المراكب بين ميناء ليون ودوكس فولشيرون. إنها تشبه إلى حد كبير عملية الأسطول الأمريكي النموذجي في نهر المسيسيبي السفلي والتي تعمل في بعض الأحيان مثل وحدة السحب - حسب حجم السفن ، وهذه هي العملية الأكثر شيوعًا لسفينة الدفع السريع في الولايات المتحدة. ستستفيد ABB و Ballard Power Systems من تقنيات خلايا الوقود الحالية التي تعمل على نطاق كيلووات وتحسينها لإنشاء حل رائد على نطاق ميجاوات مناسب لتشغيل السفن الكبيرة. مع قدرة التوليد الكهربائية التي تبلغ 3 ميجا واط (4000 حصان) ، فإن النظام الجديد سوف يتناسب مع وحدة واحدة لا يزيد حجمها عن المحرك البحري التقليدي الذي يعمل على الوقود الأحفوري.

يقرر نظام الديزل الكهربائي مقدار الطاقة المطلوبة. وبالتالي ، وبالنسبة للمشغلين الأكبر ، يمكن القضاء على احتمال تسمية أحد النقيبين أو غيرهم باسم "خنزير غاز الأسطول". من جانبها ، تطالب ABB بقدر توفير الوقود بنسبة 30 بالمائة. اللحم من هذه الأرقام بالنسبة لنا.
الذهاب مع الدفع الكهربائي الآلي يجلب العديد من المزايا بما في ذلك الأتمتة. يسمح نظام التشغيل الآلي الخاص بنا للكابتن بتشغيل سفينته بالطريقة المعتادة ، ثم يقرر النظام تلقائيًا مقدار الطاقة المطلوبة ويبدأ تشغيل المحركات أو إيقافها وفقًا لذلك.

من المهم أن يكون الكابتن متاحًا بكل قوة التثبيت لإجراء مناورة سريعة لسفينته. لكننا سنبدأ أيضًا في رؤية Captains يغير الطريقة التي يشغلون بها السفن بمجرد حصولهم على القبعة الفورية من الطاقة الكاملة بسرعة صفر والتي تأتي من المحرك. الأسواق الأخرى ، التي تم تقديمها إلى "سرعة استجابة دواسة الوقود والتوافر السريع للطاقة الاحتياطية" ، تبدأ في تشغيل السفن بشكل طبيعي بطريقة أكثر كفاءة وفعالية. في مثال على الحياة الحقيقية ، قمنا بحساب مالك لتوفير حوالي 15-25 ٪ من تخفيض الوقود باستخدام نظام ديزل كهربائي. وقد أبلغوا عن انخفاض بنسبة 50 ٪ في الوقود المستخدم. عندما أجرينا مقابلات مع الكابتن ، أوضحوا أنه نظرًا لثقتهم في توفر الطاقة الاحتياطية بسرعة كبيرة ، فقد قاموا بتشغيل السفينة في أحمال منخفضة بشكل متكرر أكثر في الماضي. الهدف ليس فقط تثبيت القدرة الحصانية ولكن الأداء الفعلي بالضبط عند الحاجة - هذه هي الكفاءة التي يمكن أن يجلبها النظام الكهربائي المصمم جيدًا للمالك.

قدمت ABB بالفعل أكثر من 1300 سفينة تتميز بالدفع الكهربائي بالديزل. متى سنرى أول قارب داخلي يستخدم هذه التقنية؟
قريبا جدا. نجري محادثات مشجعة للغاية مع مالكيها الذين يعتقدون أن التكنولوجيا مناسبة تمامًا للتشغيل. في نهاية المطاف ، فإن أصحاب السفن التي تحتاج إلى معرفة القيمة. هذه محادثات نجريها اليوم. لقد كانت الصناعة تقبل بشكل كبير التعلم عن الدفع الكهربائي ، وطرح أسئلة التحقيق والبحث الآن عن فرص للتنفيذ. نتوقع تمامًا أن نرى ETBs تبحر في عام 2020.