Techniek&innovatie
Erik de Wit, general sales manager bij Sandfirden Technics.

Hoog rendement en betaalbare elektrische voorstuwing

Branche: Binnenvaart, Toeleveranciers | Auteur: Paul Steenhoff | Publicatiedatum:

Een binnenvaartschip met conventionele propulsie is ‘old skool’. Diesel-elektrisch varen is ‘new skool’ maar een genset op MGO of LNG is een nog slimmere keus. Dan blijken er binnen elektrische propulsie ook weer innovaties te zijn waardoor het toch nog slimmer en beter kan. Sandfirden Technics laat het zien.

Sinds Europort 2013 is Sandfirden Technics de Benelux-agent voor het Duitse Torque Marine dat met de High Torque Power Drive een plaats in de markt probeert te veroveren. “Belangrijkste verschil ten aanzien van de bestaande diesel-elektrische aandrijvingen is dat de HTP als een reductieloos systeem geleverd kan worden, dat via een DC-bus gekoppeld wordt aan een willekeurige genset of batterijpakket”, zegt Erik de Wit, general sales manager bij Sandfirden Technics in Den Oever. Reductieloos wil zeggen dat de normaal aanwezige reductiekast niet aanwezig is. De elektromotor is direct aan de schroefas gekoppeld, waarbij alleen een zogenoemde ‘flexplate’ wordt gemonteerd om de eventuele hoek tussen elektromotor en schroefas te overbruggen. Zoals bij elke andere elektrische aandrijving is een keerkoppeling niet nodig.

Modulair concept

De ontwikkelaars van het systeem zijn technisch ingenieur Claus Cristophel en Hans Helmut Schramm uit Hamburg, die in 2008 de onderneming Torque Marine hebben opgericht. De mogelijkheden van de High Torque Power Drive op een binnenschip zijn nagenoeg onbeperkt, claimt het tweetal aangezien het een modulair concept is. Wat dat betreft is de relatie met Sandfirden dan ook snel gelegd, aangezien zij al geruime tijd op basis van Scania- en Sisu-blokken gasmotoren ontwikkelen en bouwen. Zo varen beide Greenstream tankers met gasgeneratorsets die bij Sandfirden zijn gebouwd. Met gas wordt in dit geval LNG bedoeld en met LNG kan worden voldaan aan de strengste emissie-eisen. Het distributiesysteem voor het bunkeren van LNG is zich op dit moment aan het ontwikkelen.

‘Kies je voor een genset op gas gekoppeld aan een High Torque Power Drive, dan ben je bij de aanschaf meer kwijt, maar dat verdien je terug’

De Wit: “De torquemotor is een hoogpolige permanent magneet gelijkstroommotor die de bijzondere eigenschap heeft dat vanaf de eerste omwenteling het maximale koppel over wordt gebracht en vastgehouden, daar waar een hoogtoerige conventionele elektromotor een reductiekast nodig heeft om het koppel over te brengen. En iets wat er niet is, vraagt geen energie en onderhoud.”

De torquemotor is net zoals de converters in het systeem watergekoeld. De Wit: “Dat is een heel bescheiden systeem en de watermantel zorgt naast koeling ook voor geluidsreductie van een systeem dat toch al vrijwel geluidloos is. Groot voordeel voor een binnenvaarder is dat je de gensets in het voorschip kunt plaatsen waardoor je op het achterschip veel meer vrije ruimte krijgt om te wonen in alle stilte.”

Naar behoefte kunnen er per elektrische aandrijflijn vermogens vanaf 50 pk tot 1.700 pk worden geïnstalleerd, maar De Wit laat al weten dat er op dit moment al aanvragen zijn voor hogere vermogens met tweemaal 4.200 pk.

Harde cijfers

Schippers vallen niet voor mooie praatjes maar willen gewoon harde en bewezen cijfers zien. Daarom werd eind 2009 het 55 jaar oude motorschip ‘Enok’ omgebouwd met de High Torque Power Drive. Reden om te kiezen voor dit oude schip was dat het verbruik over zeer lange tijd was vastgelegd, het schip de juiste vorm had en vanaf de werf al dubbelschroefs was uitgevoerd. De Wit: “Uit de test bleek dat het schip na ombouw onder dezelfde omstandigheden en belasting, 25 procent minder MGO verbruikte. Een aanzienlijke kostenreductie dus, waarbij we het verminderde onderhoud en de emissies wat betreft lucht en geluid nog buiten beschouwing laten.”

Uit de test bleek ook een verbeterde manoeuvreerkracht doordat vanaf twintig toeren het volledige koppel is bereikt. “Twintig toeren per minuut is het minimum omdat anders de smering van de schroefaslagers in gevaar komt”, legt De Wit uit. Een laag toerental bij een volledig koppel betekent ook dat men met een laag toerental over het volledige stuurvermogen beschikt, waardoor er gecontroleerd gemanoeuvreerd kan worden. De overgang van voor- naar achteruit verloopt ook sneller door de afwezigheid van een keerkoppeling die niet onder vollast kan schakelen. “Van vol voorruit naar vol achteruit neemt tien seconden in beslag”, zegt de Wit. Uit de test bleek dat er vijf seconden nodig zijn om de schroef op het maximale toerental van ongeveer 250 toeren per minuut te brengen.

Op de Enok werd bij vol vermogen 73 dBA gemeten in de machinekamer, wat ten aanzien van conventionele aandrijving een behoorlijke reductie betekent waardoor er ook bespaard kan worden op geluidsisolerende maatregelen. Verder kwam uit de test naar voren dat de warmteontwikkeling vrijwel nihil is waardoor aanleg van een motorkamerventilatiesysteem bescheiden kan blijven. Uiteraard hebben de gensets wel gewoon hun frisse lucht nodig.

Interessante optie

Over de kosten kan De Wit zeggen dat dat voor ieder type schip op zich bekeken moet worden aan de hand van het vaarprofiel en brandstofverbruik. “Voor nieuwbouw geldt dat een High Torque Power Drive een interessante optie is. De inzet van meerdere kleinere generatorsets is goedkoper dan een conventioneel schip voorzien van dieselvoortstuwingsmotoren en daarnaast nog eens generatorsets. Kies je voor een genset op gas gekoppeld aan een High Torque Power Drive, dan ben je bij de aanschaf meer kwijt, maar dat verdien je terug. Je brandstofverbruik daalt, je hoeft uitlaatgassen niet na te behandelen en de elektromotoren zijn onderhoudsvrij. Verder heb je geen reductiekasten meer nodig hebt en het onderhoud van de gensets neemt af. Als een motor op LNG loopt, verdubbelt de standtijd van de motorolie. Van ongeveer 500 uur bij varen op MGO ten opzichte van 1.000 uur bij LNG.”

Voor retrofit geldt een ander verhaal. “Dat is altijd duurder en voor binnenvaart geldt dat subsidie de drempel aardig kan verlagen, gezien de benarde situatie van de binnenvaart op dit moment”, zegt De Wit. “Maar met subsidie zien wij hele goede mogelijkheden voor retrofit.”

Deel deze pagina
Meer spoed is goed

Door het direct vrijkomen van het volledige koppel bij een toerental van 20 rpm, heeft het zin om bij aandrijving door een High Torque Power Drive ook de schroef aan te passen. Door het ontbreken van de typische koppelkromme kan de spoed van de schroef worden vergroot en daarmee het stuwvermogen van de schroef bij lagere toerentallen. Met andere woorden, met minder toeren wordt sneller de op dat moment benodigde stuwkracht bereikt.

Probeer TW

Geïnteresseerd in techniek? Kies dan voor Technisch Weekblad (TW)

TW biedt technici het laatste nieuws, achtergronden en opinie op het gebied van techniek en innovatie. TW lees je in print en altijd en overal online op je pc, tablet of smartphone. Voor studenten en starters onder de 35 jaar met een technische opleiding, is TW helemaal gratis! 

Naar de website van TW voor het laatste nieuws

Meer informatie over een abonnement

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland