Hur fungerar hybrid/elektrisk framdrivning i höghastighetsfartyg (HSV)

Moderna fartygsoperatörer känner i allt högre grad igen begreppen hybrid och elektrisk från bilindustrin. Men även om grundidén är densamma, att använda en elmotor ensam eller i kombination med en förbränningsmotor, är förutsättningarna till sjöss betydligt mer komplexa. Högre effektbehov, varierande väderförhållanden, strikta säkerhetskrav och omfattande regelverk påverkar hur hybrid och elektrisk framdrivning kan tillämpas inom maritima operationer.

Trots dessa utmaningar går utvecklingen snabbt. Elektrifieringen inom sjöfarten ökar eftersom den reducerar utsläpp, sänker driftskostnader och förbättrar prestanda över fartygens livscykel.

Här får du en praktisk och lättbegriplig genomgång av hur hybrid och elektrisk framdrivning fungerar i hög­hastighetsfartyg (HSV), och varför övergången kräver ny teknisk förståelse.

Vad innebär hybrid och elektrisk framdrivning?

Även om elbilar ofta kan ersätta förbränningsmotorer direkt, gäller det inte i samma utsträckning för fartyg. Batteritekniken utvecklas snabbt, men energibehovet till sjöss är betydligt större, och laddinfrastrukturen är fortfarande begränsad.

I maritima sammanhang syftar begreppen hybrid och elektrisk vanligtvis på följande konfigurationer:

Hybrid framdrivning

Hybridfartyg kombinerar diesel- och elektrisk drift på olika sätt:

Parallel hybrid: En dieselmotor och en elmotor är mekaniskt kopplade till samma axel eller arbetar via parallella drivlinor. Fartyget kan använda diesel, el eller båda beroende på belastning, distans och uppdrag.

Diesel-elektrisk hybrid: Elmotorn driver propellern, medan dieselgeneratorer producerar el som används för framdrift och/eller laddning av batterierna.

Fullt elektrisk framdrivning

Fullt elektriska fartyg använder endast batterier:

• En elmotor driver propellern och batterierna laddas vid kaj.
• Vissa fartyg har små generatorer ombord, inte för framdrift utan för hotellast och systemkraft för att bevara batteriets räckvidd.

Relaterad läsning: Förstå kraven för service av hybrid-/elektriska HSC-fartyg

Systemet som helhet

Hybrid- och elbaserade framdriftssystem tillför ny komplexitet, men reducerar samtidigt drift och underhåll:

• färre rörliga delar
• mindre vibrationer och värme
• lägre bränsleförbrukning

Ett komplett system inkluderar vanligtvis:

• Batteri och BMS (Battery Management System)
• Elektriska motorer
• PMS/EMS (Power/Energy Management System)
• PCS (Propulsion Control System)
• HMI (Human-Machine Interface)
• IAS (alarm- och automationssystem)
• Specialanpassade växellådor och propellrar
• Digitala system för övervakning, diagnostik och fjärrsupport

Eftersom komponenter ofta kommer från olika leverantörer är systemintegration avgörande för säker och effektiv drift.

Tillgänglig teknik

Batteriet är både möjliggöraren och den största begränsningen i elektrifieringen.

Batterier delas oftast in i:

• Power-batterier – hög effekt under korta perioder

• Energy-batterier – lägre effekt över längre tid

Olika batterikemier skiljer sig åt i:

• laddhastighet
• energidensitet
• livslängd
• termisk stabilitet

Valet av batteri baseras på fartygens driftstyper och krav på räckvidd, effekt och laddning.

Läs mer: Hur digitalisering och molnteknik optimerar din marina verksamhet

Ny teknik, nya överväganden

Elektrifiering medför nya praktiska utmaningar:

• Begränsad laddinfrastruktur i många hamnar
• Högspänningsladdning kräver tillräcklig kapacitet i det lokala elnätet
• Laddning måste planeras in som en del av rutten
• Mobila eller alternativa laddlösningar finns, men inte överallt

Till skillnad från diesel, som kan levereras nästan var som helst, kräver elektrisk drift mer planering och dedikerade faciliteter.

Din operativa profil avgör

Valet mellan hybrid och fullt elektriskt beror framför allt på fartygens uppdrag.

Fullt elektrisk lämpar sig för:

• korta, förutsägbara rutter
• stabila förhållanden
• frekvent tillgång till laddning

Exempel: pendlarfärjor, sightseeingturer, hamntrafik.

Hybrid lämpar sig för:

• varierande, oförutsägbara eller långa uppdrag
• tuffa väderförhållanden och öppet hav
• fartyg som kräver hög flexibilitet

Exempel: CTV-fartyg, räddningsfartyg, patrullbåtar, arbetsfartyg.

Systemintegratören analyserar operationsprofilen och föreslår en lösning som balanserar säkerhet, prestanda, räckvidd och kostnad.

Nya möjligheter och fördelar

Elektrifiering ger stora fördelar:

• Lägre underhåll (färre rörliga delar)
• Minskad bränsleförbrukning
• Mindre buller och vibrationer
• Bättre arbetsmiljö
• Mer förutsägbara driftskostnader
• Lättare att uppfylla framtida utsläppsregler
• Högre framtida andrahandsvärde
• Datadriven driftoptimering för hela flottan

När adoptionen ökar blir tekniken billigare, mer flexibel och mer tillgänglig.

Läs mer: Minska riskerna vid förvärv av ett fartyg med noll- eller låga utsläpp

Slutsatser

Valet mellan hybrid och fullt elektrisk framdrift avgörs av driftsprofilen. Begränsningar i batteriteknik, väderförhållanden och säkerhetskrav gör att eldrift ännu inte kan ersätta diesel i alla uppdrag.

Men även delvis elektrifiering ger stora fördelar:

• bättre driftssäkerhet
• lägre kostnader
• minskat miljöavtryck
• förbättrade datamöjligheter

Med rätt systemintegrator och en framtidssäkrad konfiguration kan operatörer uppnå både ekonomiska och miljömässiga vinster, och stå väl rustade inför kommande regleringar.