Elektrificatie en Power Quality aan boord van jachten

Christan van Dorst, Manager Technical Engineering, HyTEPS

Sector Jachten

Bestaande en nieuwe regelgeving op het gebied van uitstoot en milieu zal in de nabije toekomst verstrekkende gevolgen hebben voor de jachtsector. Hierdoor zien we dat de jachtbouwindustrie hard werkt aan elektrische en hybride voortstuwingssystemen.

De groeiende vraag naar elektrische en hybride aandrijfsystemen wordt grotendeels beïnvloed door wereldwijde en Europese milieuregelgeving die gericht is op het verminderen van CO2-emissies en het bevorderen van duurzaamheid. Wetgeving zoals de broeikasgas-strategie van de International Maritime Organization (IMO) streeft naar een vermindering van de totale jaarlijkse broeikasgasemissies van de internationale scheepvaart met 50% tegen 2050. Bovendien stimuleert regionale regelgeving in de Europese Unie, waaronder de EU Green Deal, die van Europa tegen 2050 het eerste klimaatneutrale continent wil maken, ook de invoering van schonere energiebronnen in het maritieme verkeer. En dus ook jachten.

Elektrische en hybride aandrijfsystemen zijn noodzakelijk om jachten te laten voldoen aan steeds strengere milieuvoorschriften. Hoewel er nog geen concrete wettelijke verplichtingen bestaan op het gebied van elektrische aandrijving, is dit op veel wateren al de enige toegestane mogelijkheid. De integratie van batterijen, gelijkstroomnetten en complexe elektronische apparatuur in primaire en secundaire systemen aan boord brengt echter nieuwe, complexe uitdagingen met zich mee. Fluctuaties in de stroomvoorziening kunnen leiden tot prestatieproblemen of schade. Vermogenselektronica kan aanzienlijke hoeveelheden warmte genereren, wat effectieve koelsystemen vereist. Ook kan vermogenselektronica elektromagnetische interferentie veroorzaken, wat problemen met andere boordsystemen, zoals navigatie- en communicatieapparatuur, kan veroorzaken.

Het waarborgen van een stabiele, betrouwbare stroomvoorziening voor vermogenselektronica is cruciaal. Het is ook belangrijk om ervoor te zorgen dat het gelijkstroomnet en de batterijen compatibel zijn met andere boordsystemen. Deze moeten bijvoorbeeld worden geïntegreerd met energiebeheersystemen, navigatieapparatuur en andere elektronische installaties. Regelmatig onderhoud is essentieel voor het behoud van batterijen en gelijkstroomnetten. Zo moet het bijvoorbeeld mogelijk zijn om vlamboogstudies uit te voeren op zowel wisselstroom als gelijkstroom. Het effectief beheren van de energiestroom van en naar batterijen is eveneens cruciaal. Het is essentieel om te zorgen voor voldoende laadcapaciteit en overladen of diepe ontlading te voorkomen, wat de levensduur van de batterij kan verkorten.

Recente ontwikkelingen op het gebied van accreditatie voor jachten richten zich op duurzaamheid en technologische innovatie. Internationale classificatiebureaus ontwikkelen normen voor ontwerp, bouw, uitrusting en exploitatie van pleziervaartuigen, met bijzondere aandacht voor veiligheids- en milieuaspecten. Classificatiebureaus hanteren strikte richtlijnen voor de veiligheid en betrouwbaarheid van elektrische systemen. Lloyds, DNV, Benelux Veritas en RINA hebben kwaliteitsnormen voor scheepscapaciteiten vastgesteld die aanvaardbare vervormingsniveaus definiëren. Net als de netstandaarden zijn deze gericht op spanningsvervorming in verband met harmonische stroominjectie. De komende jaren worden ook nieuwe richtlijnen van andere normcommissies vertaald naar eisen voor de maritieme sector. Zo wordt er momenteel gewerkt aan de wijziging van de IEEE-norm 519-1992, die betrekking heeft op harmonische standaarden.

Simulaties van elektrische netwerken zijn essentieel voor accreditatie door classificatiebureaus. Ze stellen ingenieurs in staat om de prestaties van elektrische netwerken onder verschillende omstandigheden en in verschillende configuraties te beoordelen. Dit helpt om te controleren of ontwerpen voldoen aan de normen en eisen van classificatiebureaus. Bovendien komen ontwerpfouten of kwetsbaarheden aan het licht voordat een netwerk is gebouwd of geïmplementeerd. Kortom, simulaties zijn cruciaal in het proces van accreditatie door classificatiebureaus, omdat ze helpen bij het waarborgen van veiligheid, betrouwbaarheid en naleving van de regelgeving. Op basis van de resultaten kan er bijvoorbeeld worden gekozen voor het gebruik van progressieve en actieve harmonische filters en DC-AC sinusomvormers. Deze spelen een belangrijke rol bij het garanderen van schone, betrouwbare stroom. 12 V of 24 V DC opgeslagen in batterijen wordt omgezet in 230 V AC, zodat maritieme systemen op zee blijven werken.

Inbreiding op zee

Het op een slimme manier identificeren en oplossen van PQ-problemen verbetert de betrouwbaarheid en veiligheid van systemen aan boord, en speelt een rol bij het optimaliseren van de levensduur en efficiëntie van batterijen. Doorlopend inzicht in meetgegevens maakt het mogelijk om meer vermogen uit elektrische systemen te halen. Deze aanpak, die we ‘inbreiding’ noemen, vereist echter gespecialiseerde kennis en apparatuur. Dit kan uitdagingen met zich meebrengen op jachten, die zijn uitgerust met complexe elektrische systemen. Denk aan verschillende soorten belastingen en stroomsystemen, zoals generatoren, omvormers en batterijen. Navigatie-, communicatie- en entertainmentsystemen kunnen elektromagnetische interferentie veroorzaken, die PQ beïnvloedt.

Een jacht is een dynamische omgeving die voortdurend in beweging is en onderhevig is aan sterk veranderende externe omstandigheden. Dit maakt het monitoren van PQ veel complexer dan in elektrische omgevingen die tot op zekere hoogte gestandaardiseerd zijn. Afhankelijk van de gebruikte apparatuur en systemen variëren de belastingen aan boord sterk. Dit kan aanzienlijke fluctuaties in de stroomkwaliteit veroorzaken, zoals spanningsdips, harmonischen en flikkeringen, die allemaal zorgvuldig moeten worden gecontroleerd.

Om te voldoen aan de wettelijke en veiligheidsnormen voor accreditatie door classificatiebureaus moet PQ nauwlettend worden gecontroleerd en beheerd. Professionele metingen, analyses en aanbevelingen maken dat een stuk eenvoudiger. Om maritieme batterijsystemen te ontwerpen, installeren en onderhouden die veiligheid, efficiëntie en betrouwbaarheid aan boord garanderen, is het essentieel om geïnformeerd advies in te winnen en samen te werken met ervaren experts die bekend zijn met de unieke uitdagingen van het installeren van vermogenselektronica in een maritieme omgeving.

Neem contact met ons op

Benieuwd naar de mogelijkheden voor uw organisatie? HyTEPS helpt u graag verder! Vul het formulier in en we zullen zo snel mogelijk contact met u opnemen.  

HyTEPS Engineer

    Scroll naar boven