INDUKSJONSLADING

Her er verdens første ferge med trådløs lading

Den snart 20 år gamle fergen har verdens mest moderne ladesystem.

MF Folgefonn er verdens første ferge som lader trådløst via induksjon og elektromagnetiske felt.
EKSTRA

Den snart 20 år gamle fergen har verdens mest moderne ladesystem.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.
Lyst til å lese mer? Få fri tilgang for kun 199,- i måneden.
Bli Ekstra-abonnent »

JEKTEVIK: Folgefonn siger inn mot kaia. Det brummer litt i de gråmalte boksene på kaikanten og blå armer beveger seg ørlite.

Fergen legger seg inn til kai og de blå armene beveger seg mer.

En av dem holder en sugekopp som erstatter trosser og propellkraft for å holde fergen til kai under lasting og lossing.

Når fergelemmen går ned, har vakuumfortøyingen med en holdekraft på 200 kN, eller cirka 20 tonn, et solid grep. Da er ladingen allerede i gang.

Om lag 1,2 MW, nok strøm til å forsyne minst 200 boliger, sendes gjennom lufta – 40-50 centimeter fra ladeplaten på land og til ladeplaten i skutesida.

 - Dette er verdens første induksjonslading av skip i større skala og største induksjonslading med så store effekter, sier Ingve Sørfonn, Senior Technical Officer i Wärtsilä Norway. 

Proof of the pudding

Denne uka ble fem års arbeid markert med feilfri lading av Norled-fergen Folgefonn som går i et trekantsamband, Jektevik-Nordhuglo-Hodnanes i Hordaland.

De bevegelige armene følger skipets bevegelser slik at ladeplatene står i best mulig posisjon for optimal lading.
De bevegelige armene følger skipets bevegelser slik at ladeplatene står i best mulig posisjon for optimal lading. Foto: Tore Stensvold

Natt og dag den siste tida har prosjektteamet jobbet med installasjon og «tuning». En drøy måned er gått siden utstyret kom på plass på kaia.

En tydelig stolt Sørfonn observer Folgefonn gli inn mot kai og ladingen begynner. Det har blitt flere netter med arbeid. 

- Fergen går i rute på dagtid, så testing og justering har skjedd om natta, forteller Sørfonn, som er prosjekteier i E&A organisasjonen i Wartsila.

I tillegg til Wärtsilä, er Cavotec, Fjellstrand, Apply TB, Norled og Haugaland Kraft Nett med i prosjektet.

 Liggetiden i Jektevik er i nede i fem minutter ved flere av døgnets avganger. Da er hvert sekund til lading verdifullt.

- Berøringsfri lading har en rekke fordeler, sier Sørfonn.

INDUKSJONSLADING

  • Består av ladeplater og trossefri fortøying med vakuum
  • Spenning fra nett går inn i en primærspole og induserer et elektromagnetisk felt i ladeplaten på land og induserer strøm i sekundærspolen om bord på skipet.
  • Kommunikasjon mellom land-ferge skjer både via Wi-fi og radiolink
  • Lading skjer trådløst, med en avstand på 40-50 cm mellom ladeplater på land/ferge
  • Teoretisk effekt: 1,5 MW – i praksis ca. 1 – 1,2 MW
  • Vakuumfortøying har holdekraft på 20 tonn og kan beveges 70 cm i vertikalplanet og 60 cm horisontalt.
  • Prosjekt i regi av Wärtsilä Norway og partnere Cavotec og NCE Maritime Clean Tech partnerne Fjellstrand, Norled, ApplyTB og Haugaland Kraft Nett.
  • Støttet av Innovasjon Norge

Hva er induksjon? Les mer her. 

  • Det går raskt - ladingen kan begynne før fergen ligger helt i ro og avsluttes etter avgangsprosedyre.
  • Den er mer sikker - ingen fare for overslag eller kortslutning, galvanisk skille ved skuteside. 
  • Det er mer driftssikkert - ingen fysiske kontakter. 
  • Ladeløsningen er styrt av kraftelektronikk som vil korrigere nettforhold under lading. 

Langt løp

I 2012 startet Wärtsilä, Cavotec og partnere i klyngen Maritime Clean Tech West (nå NCE Maritime Clean Tech) induksjonslading som et utviklingsprosjekt. Etter et par år så de at teknologien var mulig å realisere. Da begynte løpet mot teknologikvalifisering og kommersialisering.

- Dette er nå klart for salg, sier Sørfonn.

Oppe på brua sitter kaptein Espen Haukanes.

- Vi merker overhodet ingenting til ladingen. Det er fordelen for oss. Vi behøver ikke å tenke på det. Oppkobling, lading og frakobling går av seg selv. Når lemmen går opp, staser ladingen, sier Haukanes.

Norled-fergen Folgefonn, bygget i 1998, er testarena for Wärtsilä og partnerne. Den gamle diesel-elektriske fergen ble ombygget til hybridferge for tre år siden. Da eksperimenterte Wärtsilä med det som den gang var ny teknologi: Batterihybrid drift. 

I oktober 2014 fikk Folgefonn installert batterier på 1000 kWh. De er blitt ladet av dieselgeneratorene om bord. Nå skjer imidlertid ladingen også via strømnettet.

- Dette er ikke den ideelle fergen å teste ut induksjonslading. Batteripakken er av førstegenerasjon og har ikke de egenskapene som andregenerasjonsbatterier med tanke på temperaturforskjeller med så mange sykler og høye effekter, sier Sørfonn.

Hestehode

Wärtsilä har sikret teknologien med patenter. Det er imidlertid ikke induksjonsladingen i seg selv.

- Det er kjente prinsipper med elektromagnetiske felt. Kjernen i teknologien er å styre kraftoverføringen og få maksimal utnyttelse av effektene. Det er komplisert når det er to  enheter som beveger seg i forhold til hverandre, både horisontalt, vertikalt, og rull, sier Sørfonn.

Han er overbevist om at dette vil bli den dominerende lademåten i framtida.

FEM-analyse viser energitetthet (fargeskala 0 (blå) til 450 (rød) J/m 3 ) og kraftflyt (kraftintenistet er proporsjonal med avstanden mellom de hvite linjene) når magnetspolene er posisjonert rett overfor hverandre.
FEM-analyse viser energitetthet (fargeskala 0 (blå) til 450 (rød) J/m3) og kraftflyt (kraftintenistet er proporsjonal med avstanden mellom de hvite linjene) når magnetspolene er posisjonert rett overfor hverandre. Foto: Wärtsilä

- Vi har et forsprang, sier han nøkternt.

FEM-analyse viser energitetthet (fargeskala 0 (blå) til 450 (rød) J/m 3 ) og kraftflyt (kraftintenistet er proporsjonal med avstanden mellom de hvite linjene) når magnetspolene er posisjonert litt til side for hverandre.
FEM-analyse viser energitetthet (fargeskala 0 (blå) til 450 (rød) J/m3) og kraftflyt (kraftintenistet er proporsjonal med avstanden mellom de hvite linjene) når magnetspolene er posisjonert litt til side for hverandre. Foto: Wärtsilä

Kontrakten på sambandet Folgefonn i dag trafikkerer, skal ut på anbud med oppstart i januar 2020. Hordaland fylkeskommune har satt som krav at alle fergestrekninger skal være null- eller lavutslipp. El-ferger eller ladbare hybridferger blir dermed å se på alle strekninger.

Kaptein Espen Haukanes slipper å gjøre noe som helst. Ladesystemet og fergens system kommuniserer og kobler seg til og fra automatisk.
Kaptein Espen Haukanes slipper å gjøre noe som helst. Ladesystemet og fergens system kommuniserer og kobler seg til og fra automatisk. Foto: Tore Stensvold

Flere el-fergeanbud er allerede tildelt, uten at ladeløsning er valgt ennå. Wärtsilä og Cavotec har derfor et lønnlig håp om å få flere order på det kombinerte lade- og fortøyingssystemer.

MF FOLGEFONN:

  • Bygget ved Trondheim Verft i 1998.
  • Lengde: 84,7 meter
  • Bredde: 15,5 meter
  • Passasjerer: 199
  • Biler: 76
  • Dieselelektrisk framdrift, hybrid (4 x 460kw / 2 x 750kw)
  • 2014: Bygget om til hybrid med batteri
  • 2017: Bygget om for induksjonslading
  • Trafikkerer Jektevik-Nordhuglo-Hodnanes  for Norled

Sofus Gedde Dahl i Cavotec sier at de merker et godt trykk fra både nasjonale og internasjonale aktører.

- Dette systemet er helt ideelt der ladetiden er kort. El-fergen Ampere har 10 minutter landligge, men de får kun ladet i 9 minutter. Med induksjonslading kunne de ladet hele tida, det vil si økt ladetiden med 10 prosent, sier Gedde Dahl.

For et rederi innebærer det at skipet trenger mindre batterikapasitet og lavere vekt. Det betyr besparelser for rederiet.

Splittet

Cavotec og Wärtsiä lanserte opprinnelig lading og fortøying som en enhet.

- Vi fant etter hvert ut at det var lite praktisk å ha det i samme fysiske enhet, men vi benytter de samme sensorer, styring og kommunikasjon, sier Gedde Dahl.

Mooring-utstyr og ladearm er produsert av Cavoetc, mens resterende ladesystemet er produsert lokalt av Wärtsilä.

Fortøyings- og ladesystem har et relativt lite fotavtrykk. I tillegg kommer en container med batteribank for ikke å overbelaste nettet til Haugaland Nett for mye.
Fortøyings- og ladesystem har et relativt lite fotavtrykk. I tillegg kommer en container med batteribank for ikke å overbelaste nettet til Haugaland Nett for mye. Foto: Tore Stensvold

Selve det bevegelige utstyret tar liten kaiplass og er lett flyttbart. 

- Alt dette kom på en trailer, løftet på plass og skrudd fast i løpet av en arbeidsdag. Dette kan vi flytte like lett, sier Sørfonn.

Produksjonstid

Han sier at de kan starte levering av systemet raskt.

- Leveringstiden er avhengig av produksjonskapasitet på de mekaniske delene, sier Sørfonn.

Vakuumplaten er på 2,33 m3 og fortøyingen har en holdekraft på 200 kN, tilsvarende ca. 20 tonn.
Vakuumplaten er på 2,33 m3 og fortøyingen har en holdekraft på 200 kN, tilsvarende ca. 20 tonn. Foto: Tore Stensvold

Folgefonn får dumpet strømmen i en kombinasjon nett/batteribank. For ikke å belaste nettet altfor mye, lades batteribanken, som står i en container på kaia, jevnt og trutt. Når Folgefonn legger til, leveres cirka 25-50 % av kraften fra nett og batteribank.

Ladeplaten er laget i et plast-sandwichmateriale. Alle andre deler er i plast eller andre ikke-ledende materialer. Systemet er i henhold til EU-krav vedrørende elektromagnetiske felt i transportmidler.

Displayet har mage menyer som kan vise alt fra ladestatus til energiflyt og altannet kaptein og maskinsjef måtte ønske.
Displayet har mage menyer som kan vise alt fra ladestatus til energiflyt og altannet kaptein og maskinsjef måtte ønske. Foto: Tore Stensvold

Ikke optimal ferge

Under overfarten kan kaptein og maskinsjef følge med på energibruk.

Induksjonsladesystem med fortøyingssystem på kaia ved Jektevik. Utstyret kan relativt enkelt flyttes.
Induksjonsladesystem med fortøyingssystem på kaia ved Jektevik. Utstyret kan relativt enkelt flyttes. Foto: Tore Stensvold

Folgefonn bruker cirka 500 kW under overfarten – fordelt på 200 kW på thrustere foran og 300 kW på aktre. I og med at fergen går i et trekantsamband med hyppige avganger og kun lading i Jektevik, må ferga også bruke dieselgeneratorene om bord til å skjøte på.

- Dette er nok i den ideelle ferga og sambandet å teste ut på. Hadde man bygd om hele anlegget fra start av, kunne fergen vært optimalisert, både skrog, propeller, energiflyt og hatt store nok batterier til å klare seg helelektrisk, sier maskinsjef Bjørn Dalsgård.

Begrensinger og standarder

Batteripakken på 1 MWh fra Corvus er allerede «gammel» teknologi. Det er den som setter begrensning for ladingen på grunn av store og mange syklinger over dagen.

På kaia er 1,8 MW teknisk begrensning. Det er bare snakk om å dimensjonere utstyr for å endre ladekapasiteter.

Teknologisjef Ingve Sørfonn i Wärtsilä Norway har jobbet flere netter for å finjustere teknologien. Nå er den klar for markedet.
Teknologisjef Ingve Sørfonn i Wärtsilä Norway har jobbet flere netter for å finjustere teknologien. Nå er den klar for markedet. Foto: Tore Stensvold

- Vi vil foreløpig standardisere på effektløsninger fra 1,5 og 2,5 MW. Vi tror det dekker behovet for mange fergestrekninger foreløpig, sier Sørfonn.

Standardisering er et problem når man innoverer. Alle komponenter er standardisert, men det finnes ikke en standard for induksjonslading.

- Vi har hatt veldig tett og godt samarbeid med alle offentlige instanser, fra Statens strålevern til Direktoratet for sikkerhet og beredskap (DSB) og Sjøfartsdirektoratet, sier Sørfonn.

Kommentarer (0)

Kommentarer (0)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå