Проект, реализуемый норвежской компанией Vard, занятой судостроением, и исследовательским центром SINTEF, базируется на применении индукционной зарядки вместо традиционных медных контактов, которые легко повреждаются.
Ирина Медведева
Здесь электрический служебный катер заряжается с помощью нового индуктивного решения — вдали от берега, от ветрогенератора. Photo: Vard. Источник: norwegianscitechnews.com
Инфраструктура для подзарядки электромобилей развернута вдоль всех ключевых трасс, однако в морской сфере до сих пор нет надежной сети подзарядки на удаленных от берега участках. Норвежские ученые из SINTEF совместно с судостроителями из Vard создали индукционную (магнитную) технологию подзарядки, которая позволяет обеспечивать энергией электрические суда непосредственно в море.
Эта инициатива призвана решить серьезные экологические проблемы, сопутствующие морской зарядке, путем применения герметичных магнитных катушек вместо металлических разъемов.
Изначально технология разрабатывалась для сервисных кораблей ветряных электростанций (SOV) и судов снабжения платформ (PSV) для нефтяного сектора. Vard планирует, что в дальнейшем подобная инфраструктура покроет все побережье Норвегии.
Джузеппе Гуиди, старший научный сотрудник SINTEF, работает над прототипом нового типа зарядной вилки. Фото: Даниэль Альберт, SINTEF. Источник: norwegianscitechnews.com
«Мы перебрали множество вариантов, — рассказал Джузеппе Гвиди, ведущий научный сотрудник SINTEF. — И мы опробовали потенциальное решение, которое функционирует почти как стандартный электрический разъем. Но мы можем обойти все трудности, так как передаем энергию индуктивным способом, помещая сам соединитель в материалы, способные выдержать почти любые воздействия», — дополнил Гвиди.
Передача энергии без физических разъемов
Традиционные системы с подключением через штекеры страдают от механического истирания, коррозии в соленой воде и дорогостоящего обслуживания, что делает их ненадежными в морских условиях. Проект Ocean Charger упрощает процесс зарядки в море, заменяя уязвимые металлические коннекторы магнитной системой «включи и работай».
Эта индуктивная разработка позволяет электрическим кораблям, таким как обслуживающие суда ветропарков и нефтяных платформ, пополнять запас энергии прямо в море с помощью герметизированных катушек, устойчивых к воздействию соли и коррозии.
Пример индуктивной связи для передачи энергии на судно. Это позволяет судну держаться на безопасном расстоянии от зарядного устройства, но в то же время упрощает, делает более безопасным и быстрым процесс подключения. Рисунок: SINTEF Energy. Источник: norwegianscitechnews.com
«Перемещения и износ делают зарядку в море с использованием обычного штекера сложной задачей. Механический износ, коррозия и постоянная необходимость в обслуживании повышают риски и расходы», — отметил Хвард Волсет Лиен из Vard, который возглавляет масштабный проект Ocean Charger.
Это избавляет электрические суда от необходимости совершать долгие рейсы в порт для пополнения заряда, из-за которых батарея разряжается в пути, и делает морскую зарядку такой же удобной и эффективной, как заправка автомобиля на шоссе. Используя магнитные поля, данная система передает энергию на электрические корабли без прямого контакта с металлом, защищая ключевые узлы от агрессивной внешней среды.
Конструкция похожа на чашку в подстаканнике
Конструкция включает водонепроницаемые, герметичные катушки как на зарядной станции, так и на самом судне, которые не подвержены влиянию соли или водорослей. Подобный принцип «чашки в подстаканнике» обеспечивает надежное соединение, снижая риск повреждения оборудования на борту.
«Не требуется высокой точности при совмещении вилки и гнезда. Это почти как поставить чашку в подстаканник. Она встанет, как бы вы ее ни повернули. Просто подключи и работай», — пояснил Гвиди.
Вот как это выглядит: исследователь Джузеппе Гуиди с прототипом, разработанным и протестированным компанией SINTEF. Он достаточно мал, чтобы его можно было поднять одной рукой, но полномасштабная версия мощностью 5 МВт будет совсем другого формата: она будет примерно в три раза больше и более чем в пятьдесят раз тяжелее. Фото: Хеге Тунстад. Источник: norwegianscitechnews.com
Несмотря на очевидную простоту концепции беспроводной передачи, она опирается на сложную техническую цепочку, преобразующую энергию в несколько этапов. Электричество проходит неоднократные преобразования: от постоянного тока высокого напряжения к высокочастотным магнитным полям, после чего оно захватывается и стабилизируется уже на борту. Такой многоступенчатый процесс гарантирует безопасную и результативную подачу энергии в аккумуляторную батарею корабля.
Безопасная зарядка независимо от погодных условий
До недавнего времени морские суда с батарейным питанием сталкивались с парадоксальной проблемой. Для подзарядки им приходилось возвращаться в прибрежный порт. При этом энергия, которую тратило судно только на этот путь, зачастую разряжала большую часть батареи, только что наполненной на берегу.
Ocean Charger меняет ситуацию в отрасли, размещая эти магнитные «подстаканники» прямо на офшорных ветряных турбинах или узлах морских подстанций (OSS), чтобы корабли могли заправляться непосредственно в зоне своей работы.
Исследователи уделили особое внимание разработке электромагнитных систем, подбору обмоток катушек и материалов, позволяющих передавать высокую мощность для электрических судов при компактных размерах установки. Кроме того, интеллектуальная система управления координирует процесс так, чтобы достичь максимальной эффективности при минимальных потерях энергии.
Больше об остроумных технических решениях в области электрической энергии — читайте в статье о самой мощной в мире окислительно-восстановительной батареи, которая способна обеспечить энергией 210 000 домов в течение суток.