Fortgeschritten Power Generation & Control

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Das Integrel-System ist viel mehr als nur ein Generator. Es ist ein komplettes System zur Stromerzeugung, -speicherung, -umwandlung und -verteilung.

Dieser speziell für Triskel Marine gefertigte Generator konzentriert sich auf den Integrel-Generator selbst und unterscheidet sich stark von einem herkömmlichen Hochleistungsgenerator:

• Der Generator liefert kontinuierlich seine Nennleistung. Beispielsweise liefert der Generator bei einer Umgebungstemperatur von 25 ° C eine konstante Leistung von 8,3 kW.
• Die Kopplung des Magnetflusses zwischen Rotor und Stator wurde dramatisch verbessert, um einen sehr hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
• Die Wicklungen wurden geändert, um den spezifischen Spannungsbereich zu gewährleisten, den wir benötigen, und um eine ungewöhnlich hohe Ausgangsleistung bei niedrigen Drehzahlen zu erzielen. Bei geeignetem Motor stehen im Leerlauf bis zu 3,5 kW Gleichstromleistung zur Verfügung.
• Der Generator selbst hat keine eingebaute Elektronik und einen deutlich verbesserten Kühlluftstrom, um der höheren Leistungsabgabe gerecht zu werden.
• Die kundenspezifischen Motorlager wurden speziell entwickelt, um die seitlichen Belastungen des Motors zu minimieren, Stoßbelastungen zu vermeiden und die Lebensdauer des Riemens zu maximieren.
• Das Steuersystem unterscheidet sich grundlegend von dem einer herkömmlichen Lichtmaschine (siehe nächste Frage).

Integrel ist ein vollständiges System zur Stromerzeugung, -speicherung, -umwandlung und -verteilung, das tief in den Schiffsbetrieb eingebettet ist. Um dies zu erreichen, ohne die Sicherheit zu gefährden und jederzeit automatisch ausreichend elektrische Energie zu liefern, ist ein sehr intelligentes Steuerungssystem erforderlich.

Die Integrel-Steuerung empfängt Informationen in Echtzeit von mehreren Quellen rund um das Schiff (sofern verfügbar). Dies beinhaltet die Motor-ECU; das Borddatensystem des Schiffes, wie NMEA 2000; andere proprietäre Datensysteme und Integrels eigene Batteriesensoren und Systemkomponenten.

Die Steuerung verwendet diese Daten, um sicherzustellen, dass der Motor optimal belastet ist und der Vortrieb niemals beeinträchtigt wird. Es liefert auch die genaue Energiemenge, die für die Wartung der elektrischen Verbraucher erforderlich ist, und stellt sicher, dass die Batterien in einem optimalen Zustand gehalten werden. Im Hintergrund überwacht die Steuerung auch wichtige Sicherheitsparameter wie Batterie- und Generatortemperatur, Spannungs- und Stromgrenzwerte sowie den Ladezustand der Batterie.

Aufgrund der hohen Leistung des Generators muss die Belastung des Motors sehr sorgfältig gehandhabt werden. Die Steuerung überprüft, ob der Motor betriebswarm ist, bevor die elektrische Leistung langsam erhöht wird, bis der Motor auf den verbrauchsgünstigsten Punkt geladen ist. Gleichzeitig priorisiert der Regler den Vortrieb. Wenn er einen Gangwechsel oder eine schnelle Änderung der Motordrehzahl feststellt, schaltet er den Generator ab, bis der Motor wieder in einen stabilen Zustand zurückkehrt. Bei hohen Motordrehzahlen, wenn der Propeller die gesamte Motorleistung verbraucht oder bei niedrigen Drehzahlen manövriert, wird der Generator ebenfalls abgeschaltet.

Die Generatorleistung wird 100-mal pro Sekunde berechnet und angepasst, um praktisch sofort auf die sich ständig ändernde Umgebung an Bord eines einsatzbereiten Schiffes zu reagieren.

Die Leistung eines Wechselstromgenerators wird in kVA angegeben und die Leistung eines Gleichstromgenerators wird normalerweise in kW angegeben. Integrel ist ein Gleichstromgenerator und wird daher in kW angegeben. Die Zahlen, die wir bereitstellen, sind die tatsächlich am Ausgang des Controllers gemessene elektrische Leistung, dh die Menge der vom System nutzbaren Leistung. Um die in kVA angegebene Leistung mit der Leistung von Integrel zu vergleichen, multiplizieren Sie die kVA-Zahl mit dem Leistungsfaktor des Wechselstromkreises, der typischerweise etwa 0,8 beträgt. Dies bedeutet zum Beispiel, dass ein 10-kVA-Wechselstromgenerator ungefähr 8 kW entspricht.

Ein Katamaran kann ein System für jeden Motor haben, benötigt es aber nicht unbedingt. Das Integrel-System organisiert sich selbst und kann problemlos mit zwei miteinander verbundenen Generatoren betrieben werden, wobei die Last nach Bedarf ohne Benutzereingriff aufgeteilt wird. Zwei Systeme sorgen für Redundanz und ausgeglichene Motorlaufzeiten. Sie können auch mehrere Batteriebänke schneller als ein einzelnes System laden und hohe Dauerbelastungen unterstützen.

Ein einzelnes System, das in einem zweimotorigen Boot eingebaut ist, funktioniert einwandfrei, das Laden mehrerer Batteriebänke dauert jedoch etwas länger. Wenn der Motor nur im Generatormodus betrieben wird, wenn nur ein Motor mit einem Integrel-Generator ausgestattet ist, summiert er sich mehr Stunden als der zweite Motor.

Der offensichtlichste Unterschied ist, dass das Integrel-System keinen separaten Motor benötigt. Dies bedeutet, dass die Montagekosten geringer sind als bei einem Stand-alone-Generator, bei dem keine durchgehenden Rumpfarmaturen und keine separaten Kraftstoff-, Abgas- oder Kühlsysteme erforderlich sind. Die Kosten für die lebenslange Wartung sind ebenfalls erheblich geringer, da Integrel nur einen regelmäßigen Riemenwechsel benötigt. Keine zweiten Motorprüfungen und Wartungspläne mehr.

Weitere wesentliche Unterschiede sind, dass das Integrel-System die Kraftstoffeffizienz des Antriebsmotors verbessert und den Kraftstoffverbrauch des gesamten Schiffes senkt. Es ist vollautomatisch und verwaltet die Stromerzeugung, -speicherung, -umwandlung und -verteilung in einem Paket.

Integrel ermöglicht es Ihnen auch, die Größe Ihrer 12- und 24-Volt-Hausbatteriebänke mit seiner leistungsstarken Batterie-Batterie-Ladefunktion zu reduzieren und die Größe und das Gewicht der Verkabelung für stromhungrige Verbraucher wie Bugstrahlruder, Ankerwinden und Winden zu reduzieren.

Ein Integrel-System ersetzt einen Generator mit bis zu 10 kVA. Der Integrel-Generator selbst ist direkt an den Antriebsmotor angebaut, benötigt nur wenig Platz und wiegt nur 15 kg. Die verwendeten Speicherbatterien befinden sich normalerweise im selben Raum wie der eigenständige Generator, den sie ersetzen. Ein 10-kWh-Bleiakku misst beispielsweise 600 x 600 x 350 mm und wiegt 260 kg. Lithium-Ionen-Akkus haben je nach Anbieter etwa das gleiche Volumen und wiegen weniger als die Hälfte.

Sie sollten die Batterien neu konfigurieren, um die 48-V-Bank zu maximieren, da dies die Akzeptanzrate der Ladung optimiert und die Ladezeiten der Batterien verkürzt. Sie hätten dann eine kleine 12-V-Pufferbank, die von einem Triskel 48-V- bis 12-V-Batterieladegerät im vollen Ladezustand gehalten wird. Ihr 12-V-Wechselrichter / Ladegerät lädt die 48-V-Bank nicht auf, sodass Sie entweder ein eigenständiges 48-V-Ladegerät oder ein 48-V-Wechselrichter / Ladegerät benötigen, die beide von Triskel bereitgestellt werden können.

Ja, es gibt hochwertige 48-V-Solarregler. Das direkte Laden der Hauptbatteriebänke über das Solar-Array ist eine gute Möglichkeit, die Energie zu nutzen, und sie kann dann über das Batterie-zu-Batterie-Ladegerät zu den Hausbänken hinuntergeleitet werden.

Kann ich jetzt, da ich eine 48-V-Batteriebank habe, einen Elco-Elektromotor anbringen, der mit seiner eigenen Welle und Stütze als Heimkehrmotor verbunden ist? Es würde benutzt, wenn mein Propeller oder Schaft am Hauptteil verschmutzt oder beschädigt wäre. Ich würde den Hauptschalter auf Neutral stellen und den Elco-Motor mit der Lichtmaschine betreiben. Funktioniert das?

Nein. Integrel erzeugt viel Leistung bei niedrigen Motordrehzahlen. Dies optimiert den Kraftstoffverbrauch des Motors, wodurch die Kraftstoffkosten niedrig gehalten werden und sichergestellt wird, dass der Motor auch bei niedrigen Drehzahlen ordnungsgemäß beladen wird. Ihr Hauptmotor wird zu einem optimal beladenen, kraftstoffsparenden, autonomen Generator.

Ohne Integrel (oder einen eigenständigen Generator) müssen die meisten Kreuzer den Hauptmotor vor Anker laufen lassen, um die Batterien einer herkömmlichen Lichtmaschine aufzuladen. Dies belastet den Motor nicht optimal, ist eine teure Art der Stromerzeugung und aufgrund der geringen Belastung nicht gut für den Motor.

Nein. Das Mischen von Batterietypen führt zu falschem Laden und möglichen Schäden an der Batterie. Im Idealfall sollten alle Batterien zur selben Zeit eingelegt sein, vom selben Hersteller stammen und exakt vom selben Typ sein. Sie laden und entladen sich dann gleichmäßig, balancieren richtig und erzielen eine möglichst lange Lebensdauer.

Das Integrel-Steuerungssystem unterstützt sowohl fortschrittliche Blei-Säure- als auch einige Lithium-Ionen-Batterien. Wir werden Sie bezüglich des Batterietyps beraten, wenn Sie Ihr System spezifizieren.

Der Schlüsselfaktor bei der Auswahl von Batterien ist, dass sie hohe Laderaten aufweisen müssen, um den Zeitaufwand für das Aufladen zu minimieren und die hohe verfügbare Leistung optimal zu nutzen. Bei dem Integrel-Generator handelt es sich um eine Software, die auf 170 A und 9 kW beschränkt ist. Damit können wir eine typische 48-V-Bank mit der 1-C-Rate aufladen, der vom Batteriehersteller normalerweise angegebenen Ampere-Stunden-Rate.

Grundsätzlich gibt es zwei Kernparameter, wobei der schwierigere in jeder Anwendung der entscheidende Faktor ist:

1. Die maximale DC-Last zwischen Integrel-Laufperioden. In der Regel möchten Sie die ungünstigsten Nachtlasten berechnen, bei denen es sich in vielen Anwendungen um Klimaanlagenlasten handelt. Wenn Sie fortschrittliche AGM-Blei-Säure-Batterien verwenden, verdoppeln Sie diese für die Batteriekapazität und multiplizieren Sie sie bei Verwendung von Lithium-Ionen mit 1.2, um eine minimale Batteriekapazität festzulegen.
2. Die Ladungsakzeptanzrate der Batterien. Wenn die Batterien die Leistung des Integrel-Systems nicht aufsaugen können, verlieren Sie viele Vorteile des Systems. Sie benötigen wirklich mindestens 10 kWh Blei-Säure-Batterien, um das System zu optimieren, und selbst dann wird die Ladungsakzeptanzrate nachlassen, wenn die Batterien zu mehr als 50 Prozent geladen sind. Mit Lithium-Ionen möchten wir die Laderate nicht über der 1C-Rate halten, was einer Laderate entspricht, die der Nennkapazität der Batterien entspricht, sodass eine Nennkapazität von ~ 7,5 kWh gut zu der Leistung von 7-8 kW passt des Integrel-Systems.

Der Wechselrichter sollte so dimensioniert sein, dass er der maximalen Wechselstromlast entspricht. Dies ist nicht die Summe aller möglichen Wechselstromlasten, sondern die Summe der Lasten, die wahrscheinlich gleichzeitig eingeschaltet sind. Zum Beispiel wird ein Elektroherd bis zu 5 kW verbrauchen; ein elektrischer Wasserkocher 3,5 kW; ein Heizlüfter 2 kW; ein Föhn oder ein Tauchsieder 1,5 kW. Es ist unwahrscheinlich, dass alle diese Geräte gleichzeitig eingeschaltet sind, sodass ein Boot, das mit all diesen Geräten ausgestattet ist, wahrscheinlich einen Wechselrichter mit 6 oder 8 kW benötigt. Der Wechselrichter zieht Strom direkt aus dem 48-V-System, wobei 8 kW 160 A bei 50 V sind, was innerhalb der Leistungsfähigkeit des Systems liegt.

Wir verwenden Gleichstrom, weil er es uns ermöglicht, unabhängig von der Drehzahl des Generators nutzbare elektrische Energie zu erzeugen. Es ist auch sehr flexibel in der Verwaltung und direkt mit dem Batteriespeicher kompatibel. Die meisten Boote haben Gleichstromsysteme an Bord und wir können diese mit einem Minimum an Umwandlungsverlusten warten.

Es wurde 48 Volt gewählt, da es als „Niederspannung“ eingestuft und sicher zu handhaben ist. Wenn Sie versehentlich ein Live-Terminal berühren, wird es Ihnen nichts anhaben. Mit 48 Volt können wir auch Kabel mit relativ kleinem Durchmesser verwenden, die kostengünstiger und einfacher zu installieren sind.