Ngày càng có nhiều công ty vận tải biển triển khai hệ thống động cơ điện vào tàu của họ, điều này dẫn đến nhu cầu về hệ thống động cơ điện hàng hải tăng mạnh. Hệ thống động cơ điện được định nghĩa là động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện cung cấp cho chúng thành năng lượng cơ học để quay cánh quạt và/hoặc tia nước. Một sự hiểu biết về động cơ đẩy điện hàng hảilà quan trọng không chỉ đối với các công ty đóng tàu mà còn đối với các nhà tích hợp hệ thống và nhà khai thác tàu nhằm tận dụng công nghệ đang phát triển nhanh chóng này giúp tiết kiệm nhiên liệu đáng kể khi so sánh với các hệ thống động cơ diesel truyền thống. Mục đích chính của động cơ đẩy hàng hải bằng điện là cung cấp lực đẩy cho tàu (tức là thuyền, tàu thủy, giàn khoan ngoài khơi, v.v.) so với nguồn điện phụ cho thiết bị trên tàu. Không giống như động cơ phụ và nguồn năng lượng phụ cung cấp năng lượng cho thiết bị trên tàu, động cơ đẩy tàu thủy điện cung cấp phương tiện chuyển động duy nhất của tàu (động cơ đẩy) và cũng cung cấp phương tiện cần thiết để quay tàu khi không chuyển động (khả năng cơ động).
Động cơ đẩy điện hàng hải thường được sử dụng với hệ thống điện hoặc hybrid, nhận năng lượng điện thông qua pin, máy phát điện hoặc phương tiện lưu trữ năng lượng. Hoạt động của động cơ đẩy tàu thủy điện có tác động trực tiếp đến hiệu suất của tàu; âm thanh phát ra khi tàu thuyền hoạt động có liên quan trực tiếp đến hoạt động của động cơ điện đẩy tàu thủy; độ tin cậy vận hành tổng thể của tàu bị ảnh hưởng trực tiếp bởi hiệu suất của động cơ đẩy điện hàng hải. Các ứng dụng liên quan đến động cơ đẩy hàng hải yêu cầu động cơ được thiết kế để tạo ra mô-men xoắn (lực/vận tốc) cao ở tốc độ RPM thấp (vòng quay mỗi phút). Động cơ đẩy hàng hải bằng điện có thể cung cấp lượng mô-men xoắn tối đa để đẩy tàu ngay khi động cơ đẩy bằng điện hàng hải được cấp điện. Động cơ đẩy tàu thủy điện có thể cung cấp điện áp đầu ra được kiểm soát và do đó sẽ cung cấp mô-men xoắn không đổi để đẩy tàu.
Động cơ đẩy tàu thủy điện có khả năng tạo ra mô-men xoắn cao ở tốc độ RPM thấp và do đó, công suất tương tự này sẽ có sẵn để đẩy tàu trong thời gian dài. Động cơ đẩy tàu thủy điện phải hoạt động ổn định thông qua công suất mô-men xoắn thay đổi, xảy ra bất cứ khi nào tải trên động cơ đẩy điện tàu thủy thay đổi liên tục dựa trên đặc tính hoạt động của động cơ đẩy điện tàu thủy, ví dụ như khả năng chống nước, tốc độ và trọng lượng của tàu (động cơ đẩy tàu biển có tải trọng thay đổi liên tục).
Thích ứng với môi trường biển khắc nghiệt Môi trường biển mang đến những thách thức đặc biệt cho động cơ đẩy điện do sự ăn mòn từ nước muối và độ ẩm từ độ ẩm, rung động từ phòng máy và thay đổi nhiệt độ (từ nóng sang lạnh), do đó mang lại nhiều thách thức. Do đó, để mang lại hiệu suất lâu dài cho động cơ đẩy điện trong môi trường hàng hải, các cân nhắc trong thiết kế của nhà sản xuất sẽ bao gồm các tác động của môi trường biển, chẳng hạn như sử dụng vật liệu không ăn mòn để chế tạo động cơ, sử dụng cách điện tăng cường trên động cơ đẩy điện hàng hải và cung cấp cấu trúc vỏ/vỏ kín cho động cơ đẩy điện hàng hải. Ngoài ra, một vấn đề thiết kế quan trọng khác cần cân nhắc khi thiết kế động cơ đẩy điện hàng hải là động cơ đẩy điện hàng hải yêu cầu quản lý làm mát hiệu quả vì động cơ đẩy điện hàng hải tiêu tán nhiệt trong quá trình hoạt động bình thường cho dù chúng ở trong phòng máy kín hay chìm dưới nước.
Lợi thế môi trường của động cơ đẩy điện hàng hải
Lợi ích đối với cả hiệu quả sử dụng năng lượng và môi trường do động cơ đẩy hàng hải chạy điện tạo ra là chúng chuyển đổi năng lượng thành năng lượng hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với các hệ thống đẩy hàng hải truyền thống. Hệ số này làm giảm đáng kể tổng lượng điện năng tiêu thụ của động cơ đẩy điện hàng hải khi sử dụng trên tàu điện hoặc tàu hybrid, do đó làm tăng khoảng cách tổng thể mà tàu điện hoặc tàu hybrid có thể di chuyển trước khi hết điện.
Hệ thống động cơ đẩy điện hàng hải cũng thân thiện với môi trường vì tiếng ồn và độ rung tạo ra từ hệ thống động cơ điện ít hơn đáng kể so với hệ thống động cơ đẩy cơ học truyền thống, do đó giảm đáng kể mức độ tiếng ồn dưới nước, từ đó tạo ra sự thoải mái cho hành khách và tăng cường bảo vệ hệ sinh thái biển.
Khả năng tương thích với công nghệ đẩy ngày nay
Việc điều khiển động cơ đẩy hàng hải bằng điện có thể đạt được với độ chính xác rất cao nhờ khả năng tương thích của nó với các hệ thống điều khiển ngày nay (tức là cả điện và cơ khí). Do đó, động cơ đẩy điện hàng hải có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hệ thống đẩy của tàu điện hoặc tàu hybrid, cho phép thực hiện các tính năng như định vị động, lắp ghép tự động và quản lý năng lượng tái tạo.
Với sự phát triển hiện nay của tự động hóa tàu và số hóa tàu, động cơ đẩy điện hàng hải là thành phần chính của hệ thống hàng hải thông minh, kết nối với nhau.
Ví dụ về các loại tàu sử dụng động cơ đẩy điện hàng hải bao gồm:
•Phà điện hoặc hybrid;
•Tàu và du thuyền giải trí/giải trí;
•Thuyền công tác/tàu dịch vụ;
•Tàu vận tải thủy nội địa;
•Nền tảng hàng hải tự động và vận hành từ xa.
Việc sử dụng động cơ đẩy hàng hải bằng điện do tính linh hoạt của chúng trên cả tàu biển thương mại và giải trí sẽ rất quan trọng trong việc phát triển các thiết kế thuyền mới khi các yêu cầu về cơ khí/khí thải nghiêm ngặt hơn được thực hiện và nhu cầu vận tải biển thân thiện với môi trường tiếp tục tăng.
Tương lai của động cơ điện cho động cơ đẩy hàng hải sẽ bao gồm việc phát triển các hệ thống điện mới sử dụng cả công nghệ mới trong vận hành động cơ điện và vật liệu chế tạo động cơ điện mới, đồng thời các phương tiện điều khiển động cơ điện mới sẽ nâng cao cả hiệu suất và độ tin cậy của động cơ đẩy điện hàng hải.
Khi ngành hàng hải tiếp tục phát triển theo hướng công nghệ động cơ đẩy thông minh hơn/sạch hơn, động cơ điện cho động cơ đẩy hàng hải sẽ là nhân tố chính đóng góp vào thành công chung của quá trình chuyển đổi hoàn toàn của ngành hàng hải chứ không chỉ là giá trị riêng của động cơ đẩy điện ở cấp độ tàu.
