Motor elétrico de propulsão marítima: conhecimento básico para embarcações elétricas e híbridas modernas

Um número crescente de companhias marítimas está implementando sistemas de propulsão elétrica em suas embarcações, o que levou a um grande aumento na demanda por sistemas de propulsão marítima elétrica. Os sistemas de propulsão elétrica são definidos como motores elétricos que convertem a energia elétrica que lhes é fornecida em energia mecânica para girar hélices e/ou jatos de água. Uma compreensão do motor elétrico de propulsão marítimaé importante não apenas para os construtores navais, mas também para os integradores de sistemas e operadores de embarcações, a fim de aproveitar esta tecnologia em rápido crescimento que proporciona economias significativas de combustível quando comparada aos sistemas tradicionais de propulsão a diesel. O objetivo principal de um motor elétrico de propulsão marítima é fornecer energia de propulsão às embarcações (isto é, barcos, navios, plataformas offshore, etc.) em comparação com a energia auxiliar aos equipamentos a bordo das embarcações. Ao contrário dos motores auxiliares e das fontes de energia auxiliares que fornecem energia aos equipamentos a bordo da embarcação, os motores elétricos propulsivos de propulsão marítima fornecem o único meio de movimento da embarcação (propulsão) e também fornecem os meios necessários para virar a embarcação quando não está em movimento (manobrabilidade).

Os motores elétricos de propulsão marítima são geralmente usados ​​com sistemas elétricos ou híbridos, recebendo energia elétrica através de baterias, geradores ou meios de armazenamento de energia. A operação de um motor elétrico de propulsão marítima representa um impacto direto na eficiência de uma embarcação; o som produzido durante a operação de uma embarcação está diretamente associado ao funcionamento de um motor elétrico de propulsão marítima; a confiabilidade operacional geral de uma embarcação é diretamente influenciada pelo desempenho do motor elétrico de propulsão marítima. As aplicações que envolvem propulsão marítima requerem motores projetados para produzir alto torque (força/velocidade) em baixas RPMs (rotações por minuto). Os motores elétricos de propulsão marítima podem fornecer a quantidade máxima de torque para impulsionar uma embarcação no instante em que um motor elétrico de propulsão marítima é energizado. Os motores elétricos de propulsão marítima podem fornecer saída de tensão controlada e, portanto, fornecer torque constante para impulsionar a embarcação.

Os motores elétricos de propulsão marítima são capazes de produzir alto torque em baixas RPMs e, portanto, essa mesma potência estará disponível para impulsionar a embarcação por longos períodos de tempo. Os motores elétricos de propulsão marítima devem funcionar de forma estável por meio de saída de torque variável, que ocorre sempre que a carga do motor elétrico de propulsão marítima muda constantemente com base nas características de desempenho do motor elétrico de propulsão marítima, por exemplo, resistência à água, velocidade e peso da embarcação (os motores de propulsão marítima têm cargas constantemente variáveis).

Adaptação a ambientes marítimos adversos Os ambientes marítimos oferecem desafios únicos ao motor de propulsão elétrico devido à corrosão da água salgada e à umidade, à vibração da casa de máquinas e às mudanças de temperatura (de quente para frio), proporcionando assim muitos desafios. Portanto, a fim de fornecer desempenho de longo prazo dos motores de propulsão elétricos em ambientes marítimos, as considerações de projeto do fabricante incluirão os efeitos do ambiente marinho, como o uso de materiais não corrosivos para a construção do motor, o uso de isolamento reforçado em motores elétricos de propulsão marítima e o fornecimento de estruturas de alojamento/invólucro seladas para motores elétricos de propulsão marítima. Além disso, outra consideração crítica de projeto ao projetar motores elétricos de propulsão marítima é que os motores elétricos de propulsão marítima exigem um gerenciamento de resfriamento eficaz porque os motores elétricos de propulsão marítima dissipam o calor durante a operação normal, estejam eles na sala de máquinas fechada ou submersos.

Vantagem ambiental dos motores elétricos de propulsão marítima

O benefício para a eficiência energética e para o ambiente criado pelos motores elétricos de propulsão marítima é que eles são muito mais eficientes na conversão de energia em energia de trabalho do que os sistemas de propulsão marítima tradicionais. Este fator reduz significativamente a quantidade total de energia elétrica consumida pelo motor elétrico de propulsão marítima quando usado em uma embarcação elétrica ou híbrida, aumentando assim a distância total que a embarcação elétrica ou híbrida será capaz de percorrer antes de ficar sem energia elétrica.

Os sistemas elétricos de propulsão marítima também são ecológicos porque o ruído e a vibração produzidos a partir de um sistema de propulsão elétrica são consideravelmente menores do que os de um sistema de propulsão mecânica tradicional, criando assim uma redução considerável no nível de ruído subaquático que, por sua vez, cria um aumento no conforto dos passageiros e aumenta a proteção do ecossistema marinho.

Compatibilidade com as tecnologias de propulsão atuais

O controle de um motor elétrico de propulsão marítima pode ser alcançado com altíssima precisão devido à sua compatibilidade com os sistemas de controle atuais (isto é, tanto elétricos quanto mecânicos). Assim, o motor elétrico de propulsão marítima pode ser utilizado para fornecer energia ao sistema de propulsão de uma embarcação elétrica ou híbrida, permitindo recursos como posicionamento dinâmico, atracação automatizada e gerenciamento de energia regenerativa.

Com a evolução atual da automação e digitalização de embarcações, os motores elétricos de propulsão marítima são um componente chave de um sistema marítimo inteligente e interconectado.

Exemplos de categorias de embarcações que utilizam motores elétricos de propulsão marítima incluem:

•Balsa elétrica ou híbrida;

• Embarcação e iate de lazer/recreio;

•Barco de trabalho/embarcação de serviço de trabalho;

•Embarcação de transporte hidroviário interior;

•A plataforma marítima autônoma e operada remotamente.

O uso de motores elétricos de propulsão marítima, devido à sua versatilidade em embarcações marítimas comerciais e recreativas, será importante no desenvolvimento de novos projetos de barcos, à medida que requisitos mecânicos/de emissões mais rigorosos são implementados e a necessidade de transporte marítimo ecológico continua a aumentar.

O futuro dos motores eléctricos para propulsão marítima incluirá o desenvolvimento de novos sistemas eléctricos que utilizem tanto novas tecnologias na operação de motores eléctricos como novos materiais de construção de motores eléctricos, e novos meios de controlo de motores eléctricos aumentarão tanto a eficiência como a fiabilidade dos motores eléctricos de propulsão marítima.

À medida que a indústria naval continua a evoluir para tecnologias de propulsão mais limpas/mais inteligentes, os motores eléctricos para a propulsão marítima serão um contribuidor importante para o sucesso global da transformação completa da indústria naval, e não apenas para o valor individual dos motores de propulsão eléctricos ao nível da embarcação.