Un numero crescente di compagnie di navigazione sta implementando sistemi di propulsione elettrica nelle proprie navi, il che ha portato ad un notevole aumento della domanda di sistemi di propulsione marina elettrici. I sistemi di propulsione elettrica sono definiti come motori elettrici che convertono l'energia elettrica fornita loro in potenza meccanica per ruotare eliche e/o idrogetti. Una comprensione del motore elettrico di propulsione marinaè importante non solo per i costruttori navali ma anche per gli integratori di sistemi e gli operatori navali al fine di trarre vantaggio da questa tecnologia in rapida crescita che offre significativi risparmi di carburante rispetto ai tradizionali sistemi di propulsione diesel. Lo scopo principale di un motore elettrico di propulsione marina è fornire energia di propulsione alle imbarcazioni (ad esempio barche, navi, piattaforme offshore, ecc.) rispetto all'energia ausiliaria alle apparecchiature a bordo delle navi. A differenza dei motori ausiliari e delle fonti di energia ausiliarie che forniscono energia alle apparecchiature a bordo dell'imbarcazione, i motori elettrici propulsivi di propulsione marina forniscono l'unico mezzo di movimento dell'imbarcazione (propulsione) e forniscono anche i mezzi necessari per virare l'imbarcazione quando non è in movimento (manovrabilità).
I motori elettrici di propulsione marina sono generalmente utilizzati con sistemi elettrici o ibridi, ricevendo energia elettrica tramite batterie, generatori o supporti di accumulo dell'energia. Il funzionamento di un motore elettrico di propulsione marina rappresenta un impatto diretto sull'efficienza di un'imbarcazione; il suono prodotto durante il funzionamento di un'imbarcazione è direttamente associato al funzionamento di un motore elettrico di propulsione marina; l'affidabilità operativa complessiva di una nave è direttamente influenzata dalle prestazioni del motore elettrico di propulsione marina. Le applicazioni che coinvolgono la propulsione marina richiedono motori progettati per produrre una coppia elevata (forza/velocità) a bassi regimi (giri al minuto). I motori elettrici di propulsione marina possono fornire la quantità massima di coppia per spingere un'imbarcazione nell'istante in cui il motore elettrico di propulsione marina viene alimentato. I motori elettrici di propulsione marina possono fornire un'uscita di tensione controllata e quindi fornire una coppia costante per spingere l'imbarcazione.
I motori elettrici di propulsione marina sono in grado di produrre una coppia elevata a bassi regimi e quindi la stessa potenza sarà disponibile per spingere l'imbarcazione per lunghi periodi di tempo. I motori elettrici di propulsione marina devono funzionare in modo stabile grazie all'uscita di coppia variabile, che si verifica ogni volta che il carico sul motore elettrico di propulsione marina cambia costantemente in base alle caratteristiche prestazionali del motore elettrico di propulsione marina, ad esempio resistenza all'acqua, velocità e peso dell'imbarcazione (i motori di propulsione marina hanno carichi costantemente variabili).
Adattamento agli ambienti marini difficili Gli ambienti marini rappresentano sfide uniche per il motore di propulsione elettrico a causa della corrosione dell'acqua salata e dell'umidità, delle vibrazioni della sala macchine e dei cambiamenti di temperatura (da caldo a freddo), creando così molte sfide. Pertanto, al fine di fornire prestazioni a lungo termine ai motori di propulsione elettrica in ambienti marini, le considerazioni di progettazione del produttore includeranno gli effetti dell'ambiente marino, come l'utilizzo di materiali non corrosivi per la costruzione del motore, l'utilizzo di isolamenti rinforzati sui motori di propulsione marina elettrici e la fornitura di strutture di alloggiamento/involucro sigillate per i motori di propulsione marina elettrici. Inoltre, un'altra considerazione fondamentale quando si progetta un motore di propulsione marina elettrico è che i motori di propulsione marina elettrici richiedono una gestione efficace del raffreddamento perché i motori di propulsione marina elettrici dissipano il calore durante il normale funzionamento, sia che si trovino nella sala macchine chiusa che immersi sott'acqua.
Vantaggio ambientale dei motori elettrici di propulsione marina
Il vantaggio sia per l’efficienza energetica che per l’ambiente creato dai motori elettrici di propulsione marina è che sono molto più efficienti nel convertire l’energia in energia operativa rispetto ai tradizionali sistemi di propulsione marina. Questo fattore riduce significativamente la quantità totale di energia elettrica consumata dal motore elettrico di propulsione marina quando utilizzato su un'imbarcazione elettrica o ibrida, aumentando quindi la distanza complessiva che l'imbarcazione elettrica o ibrida sarà in grado di percorrere prima di rimanere senza energia elettrica.
I sistemi di propulsione marina elettrica sono anche rispettosi dell'ambiente perché il rumore e le vibrazioni prodotti da un sistema di propulsione elettrica sono notevolmente inferiori a quelli di un sistema di propulsione meccanica tradizionale, creando quindi una notevole riduzione del livello di rumore subacqueo che a sua volta crea un aumento del comfort dei passeggeri e migliora la protezione dell'ecosistema marino.
Compatibilità con le odierne tecnologie di propulsione
Il controllo di un motore elettrico di propulsione marina può essere ottenuto con altissima precisione grazie alla sua compatibilità con i sistemi di controllo odierni (cioè sia elettrici che meccanici). Pertanto, il motore elettrico di propulsione marina può essere utilizzato per fornire energia al sistema di propulsione di una nave elettrica o ibrida, consentendo funzionalità quali il posizionamento dinamico, l'attracco automatizzato e la gestione dell'energia rigenerativa.
Con l’attuale evoluzione dell’automazione e della digitalizzazione delle navi, i motori elettrici di propulsione marina sono un componente chiave di un sistema marino intelligente e interconnesso.
Esempi di categorie di imbarcazioni che utilizzano motori elettrici di propulsione marina includono:
•Traghetto elettrico o ibrido;
•Navi da diporto e yacht;
• Barca da lavoro/nave di servizio da lavoro;
•Nave da trasporto per vie navigabili interne;
•La piattaforma marina autonoma e gestita a distanza.
L'uso di motori elettrici di propulsione marina, grazie alla loro versatilità, sia sulle navi commerciali che da diporto, sarà importante nello sviluppo di nuovi progetti di imbarcazioni poiché vengono implementati requisiti meccanici/emissioni più severi e la necessità di un trasporto marittimo rispettoso dell'ambiente continua ad aumentare.
Il futuro dei motori elettrici per la propulsione marina includerà lo sviluppo di nuovi sistemi elettrici che utilizzano sia nuove tecnologie nel funzionamento dei motori elettrici che nuovi materiali di costruzione dei motori elettrici, e nuovi mezzi di controllo dei motori elettrici miglioreranno sia l’efficienza che l’affidabilità dei motori elettrici di propulsione marina.
Mentre l’industria marina continua ad evolversi verso tecnologie di propulsione più pulite e intelligenti, i motori elettrici per la propulsione marina contribuiranno in modo determinante al successo complessivo della trasformazione completa dell’industria marina, e non solo al valore individuale dei motori di propulsione elettrici a livello di imbarcazione.
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