【一期一艇】全电动港口拖船——“Sparky”号
全电动港口拖船“Sparky”号船舶概况2022年,荷兰达门造船厂向新西兰奥克兰港(POAL)交付了一艘全电动港口拖船——“Sparky”号。这艘RSD-E 2513型拖船是由越南达门宋金船厂(Damen Song Cam)建造。RSD-E 2513型拖船是一款非常易于操纵的高性能拖船,它可以用于大多数典型的港口作业,例如靠泊和离泊、拖曳和一般港口作业。奥克兰港是新西兰最大的集装箱和国际贸易码头。该港口管理着该国一半以上的进出口,是游轮的主要停靠点。奥克兰港的目标是到2040年实现零排放,考虑到该水道每年运送近100万个20英尺集装箱的进出口货物,这个目标并非易事。“Sparky”号拖船作为先行者向运营商和港口展示了达成目标的途径。在未来几年,预计会看到更多的全电动拖船和工作船在港口和内河航道运营。“Sparky”号拖船长24.73米,宽13.13米,重70吨,吃水深度为6.5米,配备Kongsberg US255方位推进器,3米的四叶螺旋桨。该船有70吨的系柱拉力,共有80个电池架,可容纳2240块电池,总电量为2784千瓦时。“Sparky”号拖船还有两台1000kW的备用发电机组,以防突发状况或电源不足。其电力系统具有高度冗余性。电气系统因电池排列成串而具有内置冗余性,即使一串电池组中的某一块电池发生故障,其他电池仍然能够继续工作。“Sparky”号拖船的DC电源系统控制八个电池组,两个备用机组和两个直流岸电快速充电器。此外,还有由PMS管理的两个双向微电网单元和一个交流岸上连接。该船的直流、交流电源管理系统(AC/DC PMS)由总部位于捷克布拉格的ComAp公司开发。另外,“Sparky”号拖船还配备具有专利的双尾鳍技术,以确保在作业时的航向保持性,以及航行的可预见性。▼ “Sparky”号拖船技术参数表“Sparky”号拖船在一个充电循环内可完成2-3次靠泊任务。在快充模式下,两小时内可完成复充。据奥克兰港口预计,通过纯电运行,“Sparky”号每年可节省约465吨二氧化碳排放量,预计运营成本仅为传统柴油拖船成本的三分之一。“Sparky”号拖船在2022年国际拖船和打捞奖中被评为“年度最佳拖船”,并成功入选《时代》周刊的最佳发明名单,并被提名为2023年年度船舶奖。锂电池系统“Sparky”号拖船的锂电池系统包含八个电池系统,分为两个电池室。每个系统包含10个组串,每个组串包含28个模块。总共安装了2240个模块,总计2784kWh。每个组串都有单独的组串控制器,每个系统(一组10个组串)都有一个BMS单元,用于监视和控制电池。BMS具有四个重要功能,包括电气管理和安全保护、热管理、容量管理以及诊断和数据收集。电池模块内置于坚固的铝制框架中,带有减震器。塑壳断路器能够在全短路电流下断开,并集成有通风系统,可在电池模块周围提供足够的气流,以实现冷却。另外,还有一个外部冷却系统,可以冷却电池室中的空气,目的是将电池架进气口附近的空气温度保持在22°C左右。Echandia E-TUG储能系统(ESS)“Sparky”号拖船使用基于钛酸锂(LTO)电池的Echandia E-TUG储能系统(ESS)。该系统基于日本东芝公司的SCiBTM钛酸锂电池技术。之所以选择钛酸锂电池,是因为它特别适合高功率运行和快速充电。拖船需要高峰值功率才能在恶劣的条件下执行拖曳和牵引任务。Echandia LTO的主要优势之一是高峰值功率。它可以轻松提供10 MW的连续峰值功率。其次,拖船最重要的是寿命和运行稳定性。日复一日,拖船需要准备好在港口履行职责。建立一个在整个船舶生命周期内持续的系统,不仅可以最大限度地减少运营停顿,而且对初始投资非常有利。根据操作曲线,Echandia LTO可以具有25000次的循环寿命。按照满电运行2-3小时,每天充放电大约3次,可以供拖船持续运营20年以上。而且,LTO电池的尺寸也非常紧凑。后续计划2023年3月,达门造船厂与西班牙Boluda Corporación Marítima的子公司Boluda Towage签署了一项合作协议,旨在将零排放拖船带到欧洲。双方计划推出首款零排放拖船,采用达门RSD-E 2513型。这两家公司目前正在努力确定最符合其运营状况的潜在港口。2023年10月,欧洲安特卫普-布鲁日港向达门造船厂订购了六艘新拖船,包括五艘柴油动力RSD 2513,配备达门船舶NOx还原系统,以及一艘电动拖船RSD-E 2513。这些船只将在2024年底至2025年初交付。参考文献[1]https://echandia.se/projects/tugboat-sparky/.[2]https://echandia.se/insights/article/what-batteries-are-used-in-sparky-the-tugboat/.[3]https://www.ship-technology.com/news/damen-rsd-e-tug-2513-song-cam-shipyard/?cf-view.[4]https://interestingengineering.com/transportation/sparky-the-electric-tugboat-is-able-to-move-nearly-80-tons-on-a-single-charge.[5]https://www.damen.com/vessels/tugs/electric-tugs/rsd-tug-2513-electric.[6]https://www.comap-control.com/insights/sparky-empowering-the-first-fully-electric-full-sized-tugboat-in-the-world/.