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Le système primaire d’alimentation électrique des navires est basé sur le système de courant alternatif (AC) depuis longtemps. Cependant, les ingénieurs maritime, comme ceux de l’aviation, s’interrogeaient sur l’efficacité du système de secteur AC à bord, qui était précédemment considéré comme acquis, et ont essayé de trouver un système de distribution d’énergie électrique plus efficace et économique. En suivant cette tendance née dans les industries de véhicules électriques (automobile), comme avec les voitures fonctionnant sur batteries et piles à combustible, l’industrie navale adopte le système à courant continu (DC) pour le système de distribution électrique et pour le groupe propulseur dans les navires, en association avec le réseau de bord à énergie AC.

Réinjecter l’énergie – Sources & alimentations régénératives
Alors que les fabricants de tous types d’équipements mécaniques s’efforcent d’utiliser efficacement l’énergie, la technologie d’alimentation régénérative a joué un rôle majeur dans la réduction des coûts de fonctionnement. La régénération d’énergie est le processus de réinjection de l’énergie créée par un moteur lors de l’arrêt ou du freinage, puis sa conversion en électricité avant de la réinjecter sur le réseau local. Les véhicules électriques et hybrides sont les premiers exemples qui viennent généralement à l’esprit, mais d’autres applications concernant les arrêts et les démarrages fréquents—comme les palans, les grues, les ascenseurs, les engrenages et les centrifugeuses—peuvent également recycler une énergie significative.

Cela est également vrai dans les tests électroniques. Avec un rendement énergétique de pointe haute performance pour ces tests d’alimentations, les utilisateurs d’alimentations doivent tenir compte des coûts de fonctionnement au cours de la durée de vie du produit, lequel dépasse souvent l’investissement initial. De nos jours, les fournisseurs d’alimentations et de sources régénératives ventent non seulement le faible coût d’acquisition de leurs solutions, mais aussi de nombreuses solutions plus récentes qui proposent un encombrement restreint, une faible dissipation de chaleur et une maintenance minimale.

Les alimentations bidirectionnelles régénératives de EA sont uniquement adaptées à l’industrie maritime avec le respect des systèmes de contrôle d’alimentation dédiés aux inverseurs photovoltaïques et aux batteries de secours, ainsi qu’au test de batteries sous-marine pour des contrôles hybrides.

Produits utilisés dans le maritime & l’offshore

Solutions pour les applications

Propulsion électrique

Les navires transportent plus de 80 pourcent des marchandises mondiales, selon la Conférence des Nations Unies sur le commerce et le développement. Et le transport à travers les océans continuera d’augmenter dans les années à venir – de 3,8 pourcent par an à partir de 2022. Cependant, les navires produisent une énorme quantité de gaz d’échappement, tels que des oxydes de soufre, des oxydes d’azote, des particules et des poussières fines, ainsi que du dioxyde de carbone (CO2). La plupart des porte-conteneurs et navires de croisières, des pétroliers et des navires cargo fonctionnent au diesel lourd. Et ils en consomment des quantités astronomiques : Ensembles, les 90 000 navires dans le monde brûlent 370 millions de tonnes de carburant chaque année – et produisent 20 millions de tonnes d’oxyde de soufre. Par conséquent, l’électrification est nécessaire afin de supprimer ces polluants lourds de l’industrie du transport maritime et c’est la voie à suivre.

Les trois principales pistes d’électrification des navires :

  • Moteur diesel – électrique : les moteurs diesel génèrent l’électricité. L’électricité entraîne ensuite le moteur électrique, qui active l’hélice du navire.
  • Moteur hybride : des batteries sont embarquées, en plus du moteur à combustion interne. D’un côté, elles peuvent être activées en complément sur une courte durée lorsqu’un pic d’alimentation est nécessaire. D’un autre côté, elles peuvent stocker le surplus d’énergie issu du générateur diesel. Cela permettrait au navire de naviguer en n’utilisant que l’électricité sur un temps donné.
  • Moteur entièrement électrique : Il n’y a aucun moteur à combustion interne à bord, toute l’énergie provient des batteries.

Reference: Infineon

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW
  • Densité de puissance élevée

Protection de corrosion cathodique

La protection de corrosion cathodique dans les navires est également alimentée par des alimentations DC programmables afin d’empêcher que la dégradation de l’acier de la structure du navire. La protection cathodique des navires est souvent implémentée par des anodes galvaniques fixées à la coque et à l’ICCP (anode à courant imposé) pour les grands navires. Comme les navires sont régulièrement sortis de l’eau pour des inspections et la maintenance, il est assez simple de remplacer les anodes galvaniques. Ces anodes sont généralement conçues de manière à avoir une durée réduite dans l’eau et installées à ras de la coque afin d’essayer de minimiser l’immersion. Les navires plus petits, sans coque métallique, comme les yachts, sont équipés d’anodes galvaniques afin de protéger des zones comme les moteurs hors-bord. Comme avec toute protection cathodique galvanique, cette application repose sur un branchement électrique solide entre l’anode et l’objet à protéger.

Pour l’ICCP sur les navires, les anodes sont généralement constituées d’un matériau relativement inerte tel que du titane platinisé. Une alimentation DC est présente dans le navire et les anodes sont montées à l’extérieur de la coque. Les câbles de l’anode pénètrent dans le navire via le raccord du joint de compression et routés vers la source d’alimentation DC. Le câble négatif de l’alimentation est simplement attché à la coque pour compléter le circuit. Les anodes ICCP du navire sont encastrées, réduisant les effets de glissement sur le bateau, et placées à un minimum de 5 ft en-dessous de la ligne de charge légère dans une zone où les dommages mécaniques sont limités.

La densité en courant nécessaire pour la protection dépend de la vélocité et est considérée lors de la sélection de la capacité en courant et de l’emplacement de l’anode sur la coque. Certains navires peuvent nécessiter un traitement spécifique, par exemple les coques en aluminium munies de fixations en acier créeront une cellule électrochimique où la coque en aluminium peut agir comme une anode galvanique et la corrosion est accentuée. Dans ce cas, des anodes galvaniques en aluminium ou en zinc peuvent être utilisées pour décaler la différence de potentiel entre la coque en aluminium et les fixations en acier. Si les fixations en acier sont grosses, plusieurs anodes galvaniques peuvent s’avérer nécessaires, voire même un petit système ICCP.

Reference: Wikipedia

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW

Silencieux magnétique – Démagnétisation

Un navire avec une coque en acier est comme un gros aimant flottant entouré d’un large champ magnétique. Comme le navire se déplace sur l’eau, ce champ se déplace également et s’ajoute ou se soustrait au champ magnétique terrestre. Du fait de ces effets de distorsion sur le champ magnétique terrestre, le navire peut agir comme un système de déclenchement des munitions ou des systèmes sensibles aux ondes magnétiques, qui sont conçus pour détecter ces distorsions. Le système de démagnétisation est installé à bord du navire afin de réduire l’effet du navire sur le champ magnétique terrestre. Pour réaliser cela, le changement du champ terrestre relatif à la coque du bateau est “annulée” par le contrôle du flux de courant électrique traversant des bobines de démagnétisation enroulées à des endroits spécifiques dans la coque. Celles-ci, à tour de rôle, réduisent la possibilité de détection par ces munitions ou dispositifs sensibles aux ondes magnétiques.

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW
  • Densité de puissance élevée

Ci-dessous, est illustrée une technique classique par activation d’une bobine afin de compenser les composantes verticales permanente et induite du champ magnétique du navire (zone Z). Puisque le navire change d’hémisphères, la polarité du courant de la bobine doit être ajusté dynamiquement.

Mines maritimes – Traçage de la signature magnétique du navire

Les mines modernes affectent l’océan en détectant les interférences magnétiques d’un navire au sein du champ magnétique terrestre, cela s’appelle la signature magnétique des navires. Cette signature est la principale méthode utilisée pour déclencher une mine ou une torpille. Si la signature est détectée et analysée, alors le navire est identifié et le signal magnétique devient un déclencheur pour la torpille ou l’explosion des mines, puis donne une position et une catégorisation (principalement sous marine). Pour réduire cette menace, le navire est équipé d’un système de démagnétisation intégré (DG). Ce système réduit la signature avec un champ de contre-action généré par un système de jeu connecté à l’amplificateur de puissance de la bobine de boucle.

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW
  • Densité de puissance élevée

Sous-marin électrifié

Les piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEM) de Siemens Marine représentent l’avenir en termes de génération d’énergie électrique indépendante de l’air extérieur dans les sous-marins. Puisque les piles ne nécessitent que de l’hydrogène et de l’oxygène comme carburant, les périodes de plongée peuvent être considérablement prolongées. Cela rend les sous-marins équipés de ces piles à combustible faible température bien supérieurs aux sous-marins classiques, qui doivent remonter fréquemment à la surface pour recharger leurs batteries. Ces nouvelles conceptions sont beaucoup plus efficaces et n’émettent aucun gaz d’échappement. Grâce à leur mécanisme d’action électrochimique, qui crée uniquement de l’eau et de la chaleur en plus de l’électricité, la cellule combustible PEM ne crée aucun bruit. Sa conception robuste, à faible signature et non-magnétique a été spécialement conçue pour une utilisation sur le long terme et dispose d’une durée de service prolongée de plusieurs années – le tout avec une prise en charge du cycle de vie efficace et abordable.

Reference: Siemens

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW

Marine

La protection cathodique marine couvre de nombreuses zones, les jetées, les ports, les structures offshore. La variété des différents types de structures engendre une variété de systèmes pour fournir la protection. Les anodes galvaniques sont préférées, mais l’ICCP peut également être souvent utilisée. Du fait de la large variété de géométrie de structure, de compositions, et d’architectures, des entreprises spécialisées sont souvent nécessaires pour développer des systèmes de protection cathodique spécifiques à la structure. Parfois, des structures marine nécessitent une modification rétroactive pour être protégées efficacement.

Reference: Wikipedia

Les avantages EA :
  • Tension de sortie jusqu’à 2000V
  • Puissance de sortie jusqu’à 30 kW
  • Mise en parallèle jusqu’à 2MW