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Jun 20, 2023

ABB ayuda a los icónicos barcos Maid of the Mist a volverse ecológicos

Por Paul Heney | 5 de junio de 2023 El nuevo Maid of the Mist eléctrico se sienta en el muelle,

Por Paul Heney | 5 de junio de 2023

El nuevo Maid of the Mist eléctrico se encuentra en el muelle, detrás de uno de los viejos modelos diésel.

Cualquiera que haya visitado las Cataratas del Niágara en el verano seguramente ha visto los famosos barcos Maid of the Mist surcando las aguas del desfiladero del Niágara. Los barcos, que parecen diminutos desde arriba, parecen acercarse peligrosamente al agua estruendosa de las cataratas estadounidense y canadiense, cayendo aproximadamente a 200 pies. Ahora, el operador estadounidense de los dos barcos ha decidido pasar a la tecnología del siglo XXI con embarcaciones completamente nuevas que utilizan la tecnología de cero emisiones de ABB para propulsar los transbordadores totalmente eléctricos. Estos nuevos transbordadores pueden albergar a más de 500 pasajeros cada uno y reemplazan a los antiguos buques diésel.

Design World recibió recientemente una invitación exclusiva para recorrer los nuevos barcos, incluido bajar por debajo de las escotillas y dar un paseo en la niebla.

Maid of the Mist Corp., fundada en 1846, es de propiedad y operación familiar. Este paso adelante para demostrar la viabilidad comercial de la tecnología de embarcaciones totalmente eléctricas ha atraído la atención mundial hacia la empresa. Se cree que los barcos del Niágara están entre los primeros barcos totalmente eléctricos, pero no serán los últimos. Los expertos de la industria dicen que los transbordadores de pasajeros, las barcazas fluviales, los remolcadores de puerto y las dragas se adaptan bien a la operación totalmente eléctrica.

El nuevo Maid of the Mist eléctrico se dirige hacia las cataratas.

ABB señaló que los buques marinos son uno de los mayores contribuyentes a las emisiones del transporte (3-5 % del CO₂ global y más del 5 % del SOx global), por lo que la electrificación del transporte marítimo no puede llegar lo suficientemente pronto. Hoy en día, sería difícil construir embarcaciones oceánicas 100% eléctricas. Sin embargo, a medida que los equipos se vuelven más pequeños y rentables, se abren nuevas oportunidades. Los buques marítimos autónomos y totalmente eléctricos pueden ser posibles y prácticos en los próximos años.

Nuevos horizontes en la tecnología de baterías marinas El interés mundial en la electrificación marina está siendo estimulado, por ejemplo, por las nuevas reglas de la Organización Marítima Internacional, como la regulación de azufre en el combustible de la OMI de 2020, que reducirá el límite en el contenido de azufre del combustible búnker. Por lo tanto, los operadores marítimos están interesados ​​en explorar la tecnología de celdas de combustible.

Jon Diller, director comercial de Spear Power Systems, con sede en Kansas City, explicó que las baterías utilizadas en los transbordadores se dividen entre los lados izquierdo y derecho; cada lado tiene 168 kWh de energía incorporada, por lo que es un buque de 316 kWh. Las baterías están dispuestas según el módulo de energía Spear, que utiliza una celda de bolsa rectangular de LG Chem.

"Cada módulo tiene 64 amperios por hora, lo que lo hace aproximadamente 21 veces el tamaño de la celda que hay en un teléfono celular. Tomamos dos de ellos y los ponemos en paralelo, y luego tomamos 24 y los ponemos en serie. Eso produce un módulo que tiene 11,3 kWh de energía incorporada. Esa es una unidad de 11 kWh y tiene un voltaje máximo de 100 voltios", dijo Diller. "Luego tomamos ese módulo y lo ponemos en serie con otros módulos para llegar al voltaje del sistema que se desea que funcione con el sistema de propulsión. En este caso, las unidades quieren que su rango de voltaje funcione entre 640 voltios y 420 voltios. Así que , voy con siete módulos en serie para llegar a un voltaje máximo de 100 voltios".

Desde el punto de vista de la seguridad, Diller dijo que hay un sistema de administración de batería para detener el abuso eléctrico de la batería. Evita que los operadores hagan las cosas que provocarán que la batería se incendie: sobrecargarla, cargarla demasiado rápido, cargarla cuando está congelada o cargarla después de que se haya agotado al 0 % de su carga.

La estación de distribución de energía del barco, ubicada debajo de la copia de la cubierta principal.

"Si puede evitar que la gente haga ese tipo de cosas, puede evitar un descontrol térmico interno", dijo. “Pero cada compartimento, cada batería, tendrá un escape térmico en una sección. Está totalmente desconectado de la siguiente sección”, dijo. "Por seguridad, ¿qué voy a hacer con él si se incendia? Utilizo la estructura de gestión térmica pasiva que está integrada en esta batería para limitar la propagación del evento, y luego lo mitigaré quitando el productos del evento térmico. Hay una placa de aluminio en la parte superior e inferior de cada módulo, efectivamente tanto la caja como el intercambiador de calor. Esa placa de aluminio tiene suficiente masa térmica, dada su conexión con la energía térmica de la celda, para tirar de la el calor de una celda en llamas lo suficientemente rápido como para evitar que aumente la temperatura de las celdas adyacentes hasta el punto de fuga térmica".

Diller dijo que probaron el sistema poniendo la batería a su temperatura máxima de funcionamiento y luego sobrecargaron el par de celdas centrales y el módulo central al 150 % hasta que estalló. Esto tomó 12 minutos. Cuando eso sucedió, la temperatura de la celda en llamas era de alrededor de 800 °C. Pero la temperatura de la celda adyacente registró solo 80 °C. La temperatura del módulo adyacente en la parte superior era de 60 °C y la temperatura del módulo adyacente y el fondo era de 50°C.

Explicó además que este sistema de seguridad, llamado control de propagación de celda única, no es necesario para las baterías marinas, pero sí lo es para las baterías Spear.

Carga y propulsión Los barcos Maid of the Mist parten de un muelle río abajo para dirigirse hacia la base de las Cataratas del Niágara cada 30 minutos, sirviendo a 1,6 millones de visitantes cada año. Mientras el ferry está atracado y los pasajeros embarcan y desembarcan, las baterías de iones de litio de los nuevos barcos se recargan parcialmente. La carga de siete minutos proporciona un impulso a la batería que permite que los motores de propulsión eléctrica doble de la embarcación mantengan su potencia total de 400 kW (563 hp). Cada viaje consume alrededor de 38 kWh. Las baterías todavía tienen un 80 % de energía al final de la jornada laboral, pero se cargan hasta el 100 % cada noche. Y completando un circuito un poco irónico, la electricidad necesaria para cargar los paquetes de baterías de 316 kWh proviene de energía hidroeléctrica de cero emisiones. (¡Gracias, Cataratas del Niágara!)

El Maid of the Mist se conectó en la estación de carga diurna.

Según Esteban Guerrero, maestro electricista de Maid of the Mist Corp., tienen dos estaciones de carga.

"Tenemos una estación de carga diurna y tenemos una estación de carga nocturna. La estación de carga nocturna es una carga lenta, con aproximadamente 30-40 voltios. La que usamos durante el día tiene una salida alta de 600 amperios que carga la unidad dentro de siete minutos", dijo.

Guerrero también describió cómo hay dos motores que operan propulsores en la parte trasera del bote (para propulsión), y hay dos propulsores de válvula en la parte delantera que ayudan con el control direccional. El resultado es una embarcación muy maniobrable.

Uno de los impulsores L del propulsor trasero de la nave.

Los barcos antiguos usaban un diseño diésel de eje recto común para la hélice trasera. Kyle Taylor, uno de los capitanes de la compañía, explicó que si simplemente convirtiera esa configuración en eléctrica, pero usando la misma transmisión y componentes básicos, el resultado sería mucho menos eficiente. Entonces, en lugar de eso, el equipo decidió usar unidades de azimut que operan una hélice debajo del agua. "Simplemente tenía mucho sentido para lo que estábamos haciendo aquí", dijo Taylor.

Taylor dijo que los propulsores traseros usan unidades L fabricadas por Veth Propulsion (una división de Twin Disc, Inc.) y que maximizar la vida útil y minimizar el tiempo de inactividad son preocupaciones clave de Maid of the Mist Corp.

"Estas unidades L tienen un perfil súper bajo y son fáciles de mantener", dijo Taylor. "No tenemos mucho espacio aquí, por lo que podemos gatear alrededor de ellos. El objetivo es tener un almacén lleno de unidades de motor de repuesto y todos los demás componentes para minimizar el tiempo de inactividad. Nuestras unidades Veth son equivalentes a aproximadamente 250 hp; hay una por lado, un motor eléctrico de 200 kW que hacemos funcionar a una potencia máxima del 80 %. Por lo tanto, es lo mismo que las baterías: en realidad no cargamos más de eso ni usamos componentes por encima de eso. Solo tratamos de obtener una larga vida útil Nuestras baterías están garantizadas por 10 años por nuestro contrato con Superior. Eso tiene que ser lo mismo con el motor eléctrico".

Aún más verde ABB también apoya la movilidad eléctrica para aplicaciones fuera del mundo marítimo, por ejemplo, con soluciones de carga de vehículos eléctricos públicos y privados. A principios de 2019, se habían vendido más de 10 000 cargadores rápidos de CC de ABB en 73 países. De cara al futuro, productos como el cargador de alta potencia Terra HP de la compañía están diseñados para adaptarse a las baterías de mayor capacidad del mañana.

Además, ABB está ayudando a las partes interesadas de todo el mundo a establecer servicios de autobuses eléctricos que reduzcan el impacto humano en el medio ambiente. La compañía lanzó su primer cargador rápido de CC en 2010, las primeras redes de carga de CC a nivel nacional en 2012 y las primeras redes de carga de eBus en Europa en 2016.

TEJIDOwww.abb.com