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Navi ibride, un obiettivo troppo ambizioso?

la digitalizzazione nel settore della costruzione navale.

In uno dei suoi articoli precedenti, Jan Van Os, vicepresidente della Marine Industry Strategy per Siemens PLM Software, spiega come la digitalizzazione nel settore della costruzione navale supporti l’opportunità di creare navi più sostenibili.

 

I fatti e le cifre ci sono, l’Organizzazione marittima internazionale ha adottato regolamenti che mirano a ridurre le emissioni di gas serra della metà, per livelli del 2008, entro il 2050.

Spinti da queste nuove regolamentazioni, i player industriali del settore navale non hanno altra scelta se non quella di trovare alternative efficaci per ridurre il loro impatto sulle emissioni, pur continuando a immettere rapidamente i loro prodotti sul mercato.

Detto questo, proviamo a pensare da dove le emissioni possono essere ridotte e come. Sembra chiaro che il powertrain della nave è la principale fonte di emissioni di gas di scarico.

Re-immaginare il gruppo propulsore di una nave è un lavoro enorme, e optare per la sua ibridazione è ancora più ambizioso.

Sospinti da queste nuove regolamentazioni, i player industriali del navale non hanno altra scelta se non quella di trovare alternative efficaci per ridurre il loro impatto sulle emissioni, pur continuando a immettere rapidamente i loro prodotti sul mercato.

Detto questo, proviamo a pensare da dove le emissioni di gas possono essere ridotte e come. Sembra chiaro che il powertrain della nave è la principale fonte di emissioni di gas di scarico.

Re-immaginare il gruppo propulsore di una nave è un lavoro enorme, e optare per la sua ibridazione è ancora più ambizioso.

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Navi ibride, troppo ambizioso quindi?

Portare la tecnologia ibrida nel settore navale è qualcosa di molto ben visto, come spiegato in un rapporto della Lappeenranta University of Technology dalla Finlandia (RIF.1). Quello che ho appreso da ciò è che:

In primo luogo, sì, i sistemi elettrici hanno un ruolo importante da giocare nel futuro della tecnologia energetica e sì, la tecnologia di navi ibride può trarre vantaggio dallo stoccaggio rapido delle batterie.

Ho anche capito che, sì, forse l’ibridazione della nave è ambiziosa, ma è già qualcosa che è già stato adottato da 20 anni nei rompighiaccio, dove sono stati implementati i primi sistemi elettro-diesel a causa di dinamiche di guida avanzate.

La lettura di questo documento ci porta alla conclusione che le navi adatteranno in misura crescente il loro accumulo di energia nei prossimi anni per:

  •  Riduzione di emissioni per la protezione del clima e del mare;
  •  Maggior risparmio di carburante, minori costi operativi;
  •  Migliori prestazioni dinamiche.

Quindi, sì, l’ibridazione è più che un’opzione. È la strada da seguire.

Arrivare sul mercato con le navi ibride è una sfida e la soluzione è la digitalizzazione. Nello stesso articolo che ho menzionato prima, Jan Vas Os spiega quanto la digitalizzazione possa essere la chiave del successo per lo sviluppo di navi sostenibili.

Ibridazione più veloce grazie alla digitalizzazione

Quindi, torniamo all’ibridazione powertrain che abbiamo menzionato all’inizio integrandola nell’ambito della digitalizzazione.

Uno dei primi passi della creazione del Digital Twin, è quello di passare attraverso la simulazione.

Il primo passo è quindi optare per la simulazione del sistema. Questa è la fase iniziale in cui è possibile iniziare facilmente a definire l’architettura del gruppo propulsore in un breve periodo di sviluppo.

Ripensare i sistemi powertrain significa “ottimizzare non solo i nostri motori, ma riconsiderare l’architettura dell’intero sistema”. Questa non è una nostra dichiarazione, ma una frase di Hyun Sook Yoo, Senior Researcher presso Hyundai Heavy Industries.

 

Durante la loro collaborazione, si sono concentrati sull’ottimizzazione della progettazione del motore e della strategia di controllo, al fine di portare una nuova generazione di propulsore ibrido sul mercato. Il team sta convertendo i propri modelli di motore esistenti in Simcenter Amesim con funzionalità in tempo reale e integrazione di navi ibride. Hyun Sook Yoo ha spiegato che “la divisione macchine e motori HHI sta migliorando l’intero sistema motore, oltre a sviluppare sistemi elettrici che integrano la tecnologia “IoT” con le parti elettriche.”

Utilizzando Simcenter Amesim, il team è stato in grado di:

  • Convalidare il modello del motore ad alta frequenza rispetto al modello di base in operazioni stabili e transitorie;
  • Generare un modello di motore a valore medio per la convalida Hardware-In-the-Loop (HiL);
  • Integrare il modello del motore sull’architettura ibrida della nave per l’analisi con differenti casi di carico.

L’implementazione di Simcenter Amesim nella divisione macchine e motori di HHI ha avuto successo perché consente ai progettisti di motori di ottenere risultati di simulazione in breve tempo, e consente inoltre di semplificare il processo di modellazione, dalla progettazione del motore all’integrazione della nave.

D’altro canto, Simcenter Amesim è uno strumento essenziale per HHI per valutare in modo efficiente il consumo di carburante e le emissioni di NOx della loro imbarcazione ibrida rispetto a diversi casi di carico, per comprendere come meglio adattarsi all’obiettivo di emissioni fissato dall’IMO.

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