ABB aide les bateaux emblématiques Maid of the Mist à passer au vert

Par Paul Heney | 5 juin 2023

Le nouveau Maid of the Mist électrique se trouve à quai, derrière l'un des anciens modèles diesel.

Quiconque a visité les chutes du Niagara en été a sûrement vu les célèbres bateaux Maid of the Mist sillonner les eaux de la gorge du Niagara. Les navires, qui semblent minuscules d'en haut, semblent s'approcher dangereusement des eaux grondantes des chutes américaines et canadiennes, s'effondrant à environ 200 pieds. Aujourd'hui, l'opérateur américain des deux navires a décidé de passer à la technologie du 21e siècle avec de tout nouveaux bateaux qui utilisent la technologie zéro émission d'ABB pour alimenter les ferries entièrement électriques. Ces nouveaux ferries peuvent accueillir plus de 500 passagers chacun et remplacer les anciens navires diesel.

Design World a récemment reçu une invitation exclusive pour visiter les nouveaux bateaux, y compris descendre sous les écoutilles et faire un tour dans la brume.

La Maid of the Mist Corp., fondée en 1846, est détenue et exploitée par une famille. Ce pas en avant pour démontrer la viabilité commerciale de la technologie des bateaux tout électriques a attiré l'attention du monde entier sur l'entreprise. On pense que les bateaux Niagara sont parmi les premiers navires entièrement électriques, mais ne seront pas les derniers. Les experts de l'industrie affirment que les ferries à passagers, les barges fluviales, les remorqueurs portuaires et les dragues sont bien adaptés à un fonctionnement tout électrique.

Le nouveau Maid of the Mist électrique se dirige vers les chutes.

ABB a noté que les navires maritimes sont l'un des plus grands contributeurs aux émissions de transport (3 à 5 % du CO₂ mondial et plus de 5 % du SOx mondial), de sorte que l'électrification du transport maritime ne peut pas arriver assez tôt. Aujourd'hui, il serait difficile de construire des navires océaniques 100 % électriques. Cependant, à mesure que l'équipement devient plus petit et plus rentable, de nouvelles opportunités continuent de s'ouvrir. Des navires de mer autonomes entièrement électriques pourraient être possibles et pratiques dans les années à venir.

De nouveaux horizons dans la technologie des batteries marines L'intérêt mondial pour l'électrification marine est stimulé, par exemple, par les nouvelles règles de l'Organisation maritime internationale, telles que la réglementation 2020 de l'OMI sur le soufre du carburant, qui réduira la limite de la teneur en soufre du carburant de soute. Les opérateurs maritimes sont donc désireux d'explorer la technologie des piles à combustible.

Jon Diller, directeur commercial de Spear Power Systems, basé à Kansas City, a expliqué que les batteries utilisées sur les ferries sont réparties entre les côtés gauche et droit ; chaque côté a 168 kWh d'énergie intégrée, c'est donc un navire de 316 kWh. Les batteries sont disposées sur la base du module d'énergie Spear, qui utilise une cellule de poche rectangulaire de LG Chem.

La station de distribution d'énergie du navire, située sous la copie du pont principal.

"Chaque module a 64 ampères-heures, ce qui en fait environ 21 fois la taille de la cellule d'un téléphone portable. Nous en prenons deux et les mettons en parallèle, puis en prenons 24 et les mettons en série. Cela produit un module qui a 11,3 kWh d'énergie intégrée. C'est une unité de 11 kWh, et elle a une tension maximale de 100 volts ", a déclaré Diller. "Nous prenons ensuite ce module et le mettons en série avec d'autres modules pour obtenir la tension système souhaitée pour fonctionner avec le système de propulsion. Dans ce cas, les variateurs veulent que leur plage de tension fonctionne entre 640 volts et 420 volts. Donc, je pars avec sept modules en série pour atteindre une tension maximale de 100 volts. "

Du point de vue de la sécurité, Diller a déclaré qu'il existe un système de gestion de la batterie pour arrêter l'abus électrique de la batterie. Il empêche les opérateurs de faire les choses qui provoqueront l'incendie d'une batterie : la surcharger, la charger trop rapidement, la charger lorsqu'elle est gelée ou la charger après qu'elle a été épuisée à un état de charge de 0 %.

Charge et propulsion Les bateaux Maid of the Mist partent d'un quai en aval pour se diriger vers la base des chutes du Niagara toutes les 30 minutes, desservant un nombre impressionnant de 1,6 million de personnes chaque année. Pendant que le ferry est amarré et que les passagers embarquent et débarquent, les batteries lithium-ion des nouveaux bateaux sont partiellement rechargées. La charge de sept minutes fournit une suralimentation de la batterie permettant aux deux moteurs de propulsion électriques du navire de maintenir leur puissance totale de 400 kW (563 ch). Chaque trajet consomme environ 38 kWh. Les batteries ont encore 80% de puissance à la fin de la journée de travail mais sont chargées jusqu'à 100% chaque nuit. Et complétant un peu un circuit ironique, l'électricité nécessaire pour recharger les batteries de 316 kWh provient de l'hydroélectricité à zéro émission. (Merci, les chutes du Niagara !)

La Maid of the Mist s'est branchée à la borne de recharge diurne.

Selon Esteban Guerrero, maître électricien pour Maid of the Mist Corp., ils ont deux bornes de recharge.

"Nous avons une borne de recharge diurne et une borne de recharge nocturne. La borne de recharge nocturne est une charge d'entretien, avec environ 30 à 40 volts. Celle que nous utilisons pendant la journée a une puissance élevée de 600 ampères qui charge l'unité en sept minutes", a-t-il déclaré.

Guerrero a également décrit comment il y a deux moteurs actionnant des propulseurs à l'arrière du bateau (pour la propulsion), et il y a deux propulseurs à soupapes à l'avant qui aident au contrôle directionnel. Le résultat est un engin très maniable.

L'un des moteurs L du propulseur arrière du navire.

Les anciens bateaux utilisaient une conception diesel à arbre droit commune pour l'hélice arrière. Kyle Taylor, l'un des capitaines de l'entreprise, a expliqué que si vous deviez simplement convertir cette configuration en électrique, mais en utilisant la même transmission et les mêmes composants de base, le résultat serait beaucoup moins efficace. Ainsi, à la place, l'équipe a décidé d'utiliser des entraînements azimutaux faisant fonctionner une hélice sous l'eau. "Cela avait tout son sens pour ce que nous faisions ici", a déclaré Taylor.

Taylor a déclaré que les propulseurs arrière utilisent des disques en L fabriqués par Veth Propulsion (une division de Twin Disc Inc.) et que la maximisation de la durée de vie et la minimisation des temps d'arrêt sont les principales préoccupations de Maid of the Mist Corp.

"Ces disques L ont un profil très bas et sont faciles à entretenir", a déclaré Taylor. "Nous n'avons que peu d'espace ici, donc nous pouvons ramper tout autour d'eux. L'objectif est d'avoir un entrepôt rempli d'entraînements de moteur de rechange et de tous les autres composants pour minimiser les temps d'arrêt. Nos entraînements Veth sont équivalents à environ 250 ch ; il y en a un de chaque côté, un moteur électrique de 200 kW que nous faisons fonctionner à une puissance maximale de 80 %. Nos batteries sont garanties 10 ans par notre contrat avec Superior. Ça doit être la même chose avec le moteur électrique.

Encore plus vert ABB soutient également l'e-mobilité pour des applications en dehors du monde maritime, par exemple avec des solutions de recharge de véhicules électriques publiques et privées. Début 2019, plus de 10 000 chargeurs rapides DC ABB avaient été vendus dans 73 pays. Pour l'avenir, des produits tels que le chargeur haute puissance Terra HP de la société sont conçus pour accueillir les batteries de plus grande capacité de demain.

De plus, ABB aide les parties prenantes du monde entier à mettre en place des services de bus électriques qui réduisent l'impact humain sur l'environnement. La société a lancé son premier chargeur rapide DC en 2010, les premiers réseaux de recharge DC à l'échelle nationale en 2012 et les premiers réseaux de recharge eBus en Europe en 2016.

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