Valtakunnan sähkö syöttö laivoihin yleistyy

Sähkönsyöttöaseman taajuusmuuttaja pääosassa

Automaatio- ja sähköistysratkaisuja toimittava VEO* on suunnitellut ympäristöystävällisen ja suorituskykyisen tehonmuuttajan STX Europen Turun telakalle. Jännitteen ja taajuuden muuttamiseen käytetään Vaconin yli 8000 A:n taajuusmuuttajaa.

Suurissa laivoissa kuluu paljon sähköä, ja ne tarvitsevat energiaa myös telakalla ja satamassa. Tavallisesti telakalla olevat laivat tuottavat tarvitsemansa sähkön dieselpolttoaineesta omilla generaattoreillaan, mikä aiheuttaa pakokaasupäästöjä ja melua. Vuonna 2010 tulee voimaan EU-direktiivi, joka määrää satama-alueella käytettäväksi erittäin vähärikkistä polttoainetta. Se on kuitenkin kallista, mikä tekee valtakunnanverkon sähköstä kilpailukykyistä. Verkkosähkö on myös vähäpäästöistä ja melutonta.

Valtakunnansähkö ei kuitenkaan sovellu sellaisenaan laivojen käyttöön, sillä monien valtamerialusten oman sähköverkon taajuus on 60 Hz, kun Euroopassa maasähkön taajuus on 50 Hz. Aluksissa käytetään myös eri jännitettä kuin maaverkossa. Näin laivan sähkölaitteet toimivat eri tavalla, jos taajuus ja jännite muuttuvat. Esimerkiksi pumppujen tuotto muuttuu, kun taajuus muuttuu.

Tehonmuuttaja rakennusaikaiseen sähkönsyöttöön

STX Europen Turun telakalla rakennetaan isoja risteilyaluksia, joiden sähkönsyöttöön käytettiin aiemmin telakan omaa n. 1,5 MW:n dieselaggregaattia. Kun sen teho ei enää riittänyt, telakalla alettiin harkita vaihtoehtoisen ratkaisun etsimistä. STX Europe vakuuttui vaasalaisen VEO:n mahdollisuuksista kehittää tehonmuuttaja laivojen rakennusaikaiseen sähkönsyöttöön.

STX Europen Turun telakan sähkötyönjohtaja Timo Lahdenranta kertoo, että investoinnin lähtökohtana oli löytää dieselaggregaatin tilalle tehokkaampi maasähkön syöttölaitteisto, joka olisi myös aggregaattia helppokäyttöisempi ja vaatisi vähemmän huoltoa ja valvontaa. ”Lisäksi halusimme vähentää laivan omien dieselgeneraattoreiden käyttöä rakennusaikaisessa sähkönsyötössä, koska niiden käyttö vuorokauden ympäri jatkuvasti on kallista, se sitoo henkilöresursseja ja on ympäristön kannalta haitallista”, Lahdenranta toteaa.

VEO:n staattinen tehonmuuttaja VPC (VEO Power Converter) käyttää muuntaja- ja taajuusmuuttajatekniikkaa. Jännitteenalennus- ja jännitteennostomuuntajat ohjaavat staattista jännitteenmuutosta ja taajuusmuuttajat staattista taajuudenmuutosta. Kaikki VPC:n vakiotoimitukseen kuuluvat järjestelmäkomponentit on testattu tehtaalla ja asennettu sähköasemarakennukseen.

Tehonmuuttajatoimitukseen kuuluvat jännitteenalennusmuuntaja, kompensaatiolaitteisto, kiskosillat, kojeisto, taajuusmuuttajat, suotimet, kuristimet, jäähdytyslaitteisto, ohjaus- ja hälytysjärjestelmä, syöttöverkon suojaus ja jännitteennostomuuntaja (esim. 440 V/11 kV/60 Hz).

Vaconin DriveSynch-ohjatut taajuusmuuttajat

Vacon toimitti VEO:n tehonmuuttajaan yli 8000 A:n laitteen, joka muodostuu kahdesta nestejäähdytteisestä yli 4000 A:n taajuusmuuttajayksiköstä. Ne kuuluvat suuritehoisimpiin Vaconin tähän mennessä toimittamiin taajuusmuuttajaratkaisuihin. Tämän maasyöttöjärjestelmän näennäisteho on yli 6 MVA:a.

Nestejäähdytteisiä taajuusmuuttajia ohjataan Vaconin DriveSynch–tekniikalla, joka mahdollistaa luotettavan, vikasietoisen käytön myös siinä tapauksessa, että toinen piiri vikaantuu.

Odotukset ovat täyttyneet

Maasyöttöjärjestelmä otettiin käyttöön STX Europen Turun telakalla vuoden 2008 lopussa. Maasyöttöjärjestelmä on käytössä ympäri vuoden Suomen karuissa sääoloissa koko laivan varustelujakson ajan, joten laivan omia dieselgeneraattoreita tarvitsee käyttää merkittävästi vähemmän, jolloin päästöjä ja melua syntyy vähemmän. Merkittävä etu on myös siinä, että tehonmuuttajalla voidaan aluksen laitteita käyttää oikealla jännitteellä ja oikealla taajuudella.

”Toimitus tapahtui korkeasuhdanteen aikaan, ja aikataulu oli kireä, mutta VEO:n venymiskyvyn ansiosta laitteisto oli käyttökunnossa sovittuun aikaan”, Lahdenranta kertoo. ”Maasyöttöjärjestelmä on täyttänyt odotukset. Pieniä haasteita on ollut maasähköverkon ja laivan kelluvan verkon yhteensovittamisessa, mutta tähänkin ongelmaan VEO on tarjonnut ratkaisun.”

STX Europen Turun telakalla Turussa sijaitseva maasyöttöjärjestelmä on sähköasema pienoiskoossa. Rakennuksen kokonaispituus on n. 15 m. Royal Caribbean Internationalin rakenteilla oleva Oasis of the Seas on pituudeltaan 361 m.

Maasyöttöjärjestelmien käyttö kasvaa

VEO:n suunnittelema maasyöttöjärjestelmä on joustava, suorituskykyinen ja energiaa tehokkaasti hyödyntävä ratkaisu erilaisiin tehonmuuttajatarpeisiin. Sama periaate toimii myös pienimuotoisempana. Oletettavaa on, että maasyöttöjärjestelmien käyttö lisääntyy. Tämä pätee erityisesti satamissa ja telakoilla, kun EU:n direktiivi satama-alueella käytettävästä vähärikkisestä polttoaineesta astuu voimaan vuonna 2010.

Tehonmuuttajan tärkeimpiin komponentteihin kuuluvaa Vaconin taajuusmuuttajaa voidaan käyttää myös muuntyyppisissä keinoverkoissa. Taajuusmuuttajaa voidaan esimerkiksi käyttää aina kun tarvitaan epätyypillistä lähtötaajuutta (esim. 400 Hz). Esimerkiksi laitevalmistajille tehonmuuttaja mahdollistaa laitteen testaamisen sellaisella jännitteellä ja taajuudella, jotka poikkeavat valmistusmaan jännitteestä ja taajuudesta.

”Taajuusmuuttajalla toteutettu maasähkön syöttöjärjestelmä on nykyaikainen, vaivaton ja helppohoitoinen ratkaisu silloin kun taajuutta pitää muuttaa. Voimme suositella tätä ratkaisua muuhunkin vastaavanlaiseen käyttöön”, toteaa STX Europen Timo Lahdenranta.

*VEO (Vaasa Engineering Oy) toimittaa automaatio- ja sähköistysratkaisuja energian tuotantoon, siirtoon, jakeluun ja käyttöön.

Kuvat: Valokuvaamo Saaristo
Tekstit: Vacon Oyj

Lisätiedot: VEM motors Finland Oy Markku Parpala Puh. 0207 613 717