Topologier i grensesnitt mellom båt og land

Ulike topologier i grensesnittet mellom båt og land er vist i denne artikkelen, som er skrevet av Henrik Fjeld Nilsen, vitenskapelig assistent ved UiT sommeren 2019.

Lading med kabel

Lader plassert på land

En lader plassert på land vil spare vekt og plass på båten som illustrert i figur 1. Dette sparer også kostnader på båtene som slipper å installere dyre ladere om bord. For at alle skal kunne koble seg på, må det settes en standard lade kontakt slik det er i el-bil verden. For båter som har en fast rute hvor en lader er garanter tilgjengelig slik som Birkeland til Yara er dette å anbefale [1]. Båter uten fast ruten vil dette bli for usikkert, siden det ikke er nok ladere tilgjengelig.

Ulempen med ladder på land er tung kabel som må flyttes til båten over kanten på havnen. Dette utgjør en risiko. Med mye sjø, fjære og flo blir kabelen og kontakten utsatt for mye skader hvor det kan oppstå brann eller andre farer.

Figur 1 – Ladestasjon  på land

Vakuumfortøyning

Cavotec har utviklet en vakuumfortøyning som skal brukes på en ferge i Trøndelag [2]. Denne er plassert på land og overfører ladestrøm samtidig som båten holdes på plass. Ladeutstyret er i en høy prisklasse og ligger på rundt 50 millioner på landsiden [3]. Fordelene med vakuumfortøyning er at båten lett kan fortøyes samtidig som båten blir koblet til lader uten at det trenges noen interaksjoner av personer og tunge kabler. Denne er spesifikt laget til en båt og kan bare brukes på denne båten. En kabel blir da senket ned fra en kran inn i siden på båten. Kabelen henger da vertikalt ned mot båten og kan følge bevegelsene på båten.

Lader på båt

Med en ladder plassert på båten vil det gi økt mulighet til å lade flere steder, så lenge det er nok strøm. Mange havner mangler god tilgang på strøm, derfor er det ikke alltid mulighetene for å lade flere plasser god nok. For elektriske båter handler alt om å spare vekt, siden batteriene ofte veien flere tonn. Lader plassert på båten vil øke vekten og ta plass, noe som ikke ønskelig. Kostnaden for en slik lader er også høy. El-biler har en liten nødlader som følger med bilen i bagasjerommet, det er en mulighet for små båter som ikke trenger mye effekt.

Powerdock

Kraftselskapet i Aurland klarer ikke å levere nok strøm til å lade Future of the Fjords. Da ble løsningen å bruke en batteribank, se figur 2. Steder hvor det ikke er nok tilgjengelig strøm, kan det brukes batteribank som en flytebrygge. Batteribanken kan da fylles opp sakte med strøm fra land og brukes senere til å lade båter som krever mer. Dette reduserer belastningen på nettet [4].

Figur 2 – Powerdock

Trådløs lading

Induksjonsladning gjør en kabelforbindelse mellom skip og kysten overflødig, noe som resulterer i tidsgevinster når det gjelder oppladning. Dette mulighetsbaserte ladesystemet gir store fordeler, spesielt i situasjoner hvor fartøyene ofte ligger i korte perioder i havnen. Fordi oppladningsprosessen begynner umiddelbart, kan batteriene være mindre. Dette sparer vekt ombord og muliggjør sikker overføring av store mengder energi [4].

Trådløs lading gjennom vann er allerede brukt av Equinor til å lade sine undervanns droner på hav bunnene, men her er det ingen flo og fjære. Dronen beveger seg derfor minimalt under ladding. Fraunhofer Institute for Integrated Systems and Device Technology introduserte et konsept basert på flere spoler i en horisontal og vertikal rekke, som øker muligheten for overføring av energi når båten beveger seg se illustrasjon i figur 3. Det er allerede utviklet trådløsladere med effekt opptil 1MW [5]. Det induktive ladesystemet reduserer også behovet for vedlikehold: det er ingen kabler som kan slites ut og ingen elektriske tilkoblingspunkter blir skadet eller slitt av vann / sjøvann, snø og is, men muligheten for at laddingen blir avbrutt er større. Kostnadene for montering og utstyr for en trådløs lader er også høyere, men mer universal.

Renault og Qualcomm er under utvikling av induktiv ladding på motor veier. Her skal de flere enn en bil kunne lade samtidig som de kjører i 100 km/t. Dette er noen som kan utvikles videre til å bruke på kaier. Slik at det legges langs siden på kaier/flytebrygger og flere båter kan lade trådløst samtidig [6].

Figur 3 – Trådløs lading

Bytte av batteri

Bytte av batteri eller “Batteri swap”, er et program som virker skrinlagt av bil produsenter, men kan være en mulighet for båt industrien. Dette er prøvd ut på Tesla og Renault, men er gått bort fra av produsentene. Better Place bygget stasjoner for å bytte batteri på biler [7]. Selskapet laget stasjoner som byttet batteriet like hurtig som å fylle drivstoff, men dette var ikke lønnsomt til biler. Båter er ikke bygd like kompakt som biler og har da bedre mulighet for å erstatte batteriet med et full ladet, der en enkel illustrasjon er vist i figur 4.

Ferger eller båter med fast ruter og kort stop tid kan ha 2 batterier og bytte på disse når de legger til kai. Dette må da gjøres ved hjelp av en automatisk kran. Bytting av batteriene vil gi en hurtig fullt oppladet båt. Batteriene vil kunne lades under beste vilkår på land og ha bedre mulighet til å laddes uten fossilt brennstoff.

Figur 4 – Battery swap

Kombinerte metoder

Dette virker som en av de mest funksjonelle metodene. Her kombinere man batteri bytte og ladding via kabel eller trådløst. Dette er et prosjekt Transportutvikling AS er med på i trønderlag, de skal utvikle fremtidens nullutslipps hurtigbåt. I samarbeid med Siemens, Lilloe-Design AS, Stadt Towing Tank AS, Profjord og FosenNamsos Sjø AS er disse først ute i Norge og kanskje verden ved å tilby en løsning som inngår å kombinere landbasert ladding og batteri bytte [8] [9]. Det er flere ruter til hurtigbåten, der en er kort. Her skal det benyttes lading via land. De andre rutene er lange og med dagens batteri teknologi er det ikke nok kapasitet til hele ruten. Hurtigbåten skal ha korte stopp på stoppestedene, og derfor skal det brukes batteri bytte. En kombinasjon av batteri bytte og trådløs ladding vil være gunstig. På steder hvor det ikke skal byttes batteri lades båten trådløs for å få mest mulig strøm overført på minimal tid.

Konklusjon

Hvilke topologier for lading som kommer best ut er avhengig av om det er store båter, små private båter eller om de har faste eller ikke faste ruter. Båter med kort stoppe tid på forskjellige plasser vil dra mest nytte av trådløslading der tiden er minimal. Lange ruter med kort stoppe tid, vil batteri bytte alene eller kombinert være mest gunstig. Minst komplisert og mest brukt er ladding med kabel fra land.

Bibliografi

  1. «Yara,» [Internett]. Available: https://www.yara.com/knowledge-grows/game-changer-for-the-environment/. [Funnet juni 2019].
  2. «Cavotec,» [Internett]. Available: http://www.cavotec.com/en/your-applications/ports-maritime/e-charging. [Funnet Juni 2019].
  3. Teknisk ukeblad, vol. 19, nr. 03.
  4. «Teknisk ukeblad,» [Internett]. Available: https://www.tu.no/artikler/problemet-ble-nytt-produkt-bygger-flytebrygge-med-batteribank-for-elektriske-turistbater/413206. [Funnet Juni 2019].
  5. «est-floattech,» Juni 2019. [Internett]. Available: https://www.est-floattech.com/inductive-charging-system/.
  6. G. Guidi, J. A. Suul, F. Jenset and I. Sorfonn, “Wireless Charging for Ships: High-Power Inductive Charging for Battery Electric and Plug-In Hybrid Vessels,” in IEEE Electrification Magazine, vol. 5, no. 3, pp. 22-32, Sept. 2017.
  7. «electric-vehiclenews,» [Internett]. Available: http://www.electric-vehiclenews.com/2017/05/renault-qualcomm-demonstrate-dynamic.html. [Funnet juni 2019].
  8. «elbil.no,» [Internett]. Available: https://elbil.no/husker-du-better-place/. [Funnet juni 2019].
  9. Stig Nerdal, Daglig leder, Transportutvikling AS. [Intervju]. 8 juli 2019.
  10. «Transportutvikling,» [Internett]. Available: https://transportutvikling.no/hjem/?Article=71. [Funnet juni 2019].

Comments are closed.