Slik kan elektriske skip lade i åpen sjø

Det er utfordrende å sette opp ladestasjoner til sjøs. Men noen har allerede begynt med dette. Deriblant skipsbyggerkonsernet Vard.

– Bevegelse og slitasje gjør at lading til sjøs er sårbart for en klassisk pluggbasert kobling. Det er mekanisk slitasje, korrosjon og et krevende vedlikehold. Det øker både risiko og kostnader.

Det sier Håvard Vollset Lien i Vard. Han leder det store prosjektet Ocean Charger.

Vi snakker i første omgang om elektriske vedlikeholdsfartøy. De passer på vindparkene til havs, såkalte SOV (Service Operation Vessels), forteller han. 

Men man kan også tenke seg bruk for andre typer skip. Det kan for eksempel være  forsyningsskip i oljebransjen, såkalte Plattform Supply Vessels (PSV).

Magnetisk magi erstatter den sårbare pluggen

Været og bølger kan vi gjøre lite med, men hva med selve koblingspluggen? Kan vi finne en smartere løsning der?

Det er nettopp dette forskere og ingeniører i Ocean Charger-prosjektet har jobbet med.

– Vi har sett på mange løsninger her, sier Giuseppe Guidi, forsker i Sintef. 

– Og vi har testet en mulig løsning. Den fungerer nesten som en vanlig elektrisk kontakt, men der vi slipper alle problemene. Det er fordi vi overfører effekten induktivt slik at vi kan kapsle inn selve pluggen i materialer som tåler omtrent hva som helst, forklarer han.

Konseptet er i prinsippet magisk enkelt: I stedet for å bruke klassiske kontakter som korroderer, bruker de magnetfelter.

Lading uten fysisk kobling av kontakter med nakent metall gir god beskyttelse mot ruskete omgivelser.

Som å sette en kopp i en koppholder

På kabelen som kommer fra ladestasjonen, monteres en spole. Ladestasjonen kan for eksempel være en vindturbin.

Den er trygt innkapslet i et vanntett materiale som ikke påvirkes av salt eller alger. På skipet monteres en tilsvarende spole. Også den godt beskyttet.

Forskerne i Sintef har designet og testet det som er selve hjertet i ladesystemet: den induktive lade-spolen. 

Her blir strømmen overført uten fysisk kontakt via et magnetisk felt når spolene er nær hverandre.

Tilkoblingen blir stabil hver gang

– Det vil ikke bli nødvendig å treffe nøyaktig når denne pluggen senkes ned i hullet som er mottakeren, forteller Guidi.

– Det er nesten som å sette en kopp i en koppholder. Den vil passe uansett hvilken vei den er snudd. Veldig «plug and play», forteller han.

Med en slik ny plugg blir det en raskere, sikrere og mer stabil tilkobling – hver gang.

Puslespill med mange komponenter

Å få strømmen trådløst over til batteriet på et skip høres kanskje ganske enkelt ut. I praksis krever det en hel kjede av tekniske løsninger. De må spille på lag, være kostnadseffektive, sikre og praktiske.

Strømmen må først gjøres om fra vekselstrøm til likestrøm og sendes med høy spenning gjennom en fleksibel kabel.

Deretter må den konverteres til høyfrekvent strøm som kan overføres via magnetfelt. Om bord må strømmen fanges opp, gjøres om igjen og sendes trygt inn i batteriet.

For at dette skal fungere effektivt, må man bruke spesialkabler, smart styring og komponenter som tåler både høy effekt og røffe forhold. 

Særlig to områder har vært utfordrende

Det er først når alle disse brikkene faller på plass at magnetisk koblet hurtiglading til sjøs blir mulig.

Guidi forteller at det er særlig to områder de har jobbet med. 

Det ene er det elektromagnetiske designet. Det handler om hvordan spolen er viklet og hvilke materialer som brukes, slik at systemet kan gi høy effekt på en liten flate.

Det andre er styringssystemet. Det trengs et intelligent reguleringssystem for å sikre at energitapet blir minimalt.

Sikker lading uansett vær

Målet har vært å oppnå en virkningsgrad som er på samme nivå som lading med elektrisk kontakt, men da med den enorme fordelen av at den er vedlikeholdsfri og robust. 

Og dette har de lykkes med.

– Det som er det geniale med lading til sjøs på denne måten, er at elektrisk energi produsert lokalt utnyttes direkte til lading av skipene. Det sikrer at veldig lite energi går til spille, forteller  Lien.

Til og med når vinden ikke blåser, kan ladingen sikres gjennom mellomlagring av strøm i en såkalt «OSS-hub».

Fungerer som et elektrisk knutepunkt

– OSS-huben fungerer som et elektrisk knutepunkt ute i havet. Den samler strøm fra vindturbinene og gjør det mulig å lade fartøy direkte offshore, uten å gå til land, sier Lien.

På sikt ser prosjektleder Håvard Vollset Lien i Vard for seg at denne typen ladeløsninger kan brukes til å etablere en infrastruktur for lading langs hele norskekysten.

– Kanskje blir det en dag et helt vanlig syn at elektriske servicefartøy og kystfartøy lader batteriene sine til havs og ute ved skipsleia, sier han.

Artikkelen er produsert og finansiert av Sintef

Sintef er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse artiklene fra Sintef:

• 

  – Lokalprodusert mat til forsvaret er den nye beredskapen

• 

  Fikk nye vernesko – kunne droppe smertestillende

• 

  Nytt superstoff baner vei for oljefri skipsfart

• 

  – Vi kan skape nye stoffer av klærne du kaster

• 

  Når gjerder ikke er nok: Hvordan unngå å kollidere med dyr?

• 

  Enormt basseng i Trondheim: Aldri er det stilt så høye krav til betong

Les flere saker fra Sintef her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER