Fishing towards the future

De Nederlandse visserij staat onder druk. Hoge brandstofprijzen en kritiek vanuit het buitenland op het pulsvissen maken het beroep van de visser er niet gemakkelijker op. Maar er is hoop. Dankzij een intensieve samenwerking tussen NIDEC en WETEC gaat er in 2019 een innovatief vissersschip met een licentie van 1000 kW vis vangen op de Noordzee. Minder diesel, minder CO2, minder hydrauliek, minder geluid, minder trillingen. Vissen wordt weer leuk in de toekomst!

De 1000 kW motor stond nog ingepakt in het magazijn van Nidec in Sliedrecht ten tijde van ons interview, maar werd kort daarna verscheept naar een scheepswerf in Gdansk, Polen. “Daar wordt het karkas van de Spes Nova UK-205 gebouwd,” legt Kees Koese uit. Koese is CEO van Wetec, een elektrotechnisch bedrijf in Stellendam, dat complete installaties voor voornamelijk visserijvaartuigen levert aan twee werven, Damen Maaskant Shipyards en Padmos Shipyards, eveneens gevestigd in Stellendam. “Op het laagste dek van de Spes Nova komen diverse componenten te staan; de voortstuwingsmotor, de generatorsets plus een deel van de schakelkasten. Die componenten leveren wij aan. Daarna wordt er weer een deel staalbouw bovenop gezet.”

De watergekoelde elektromotor, bedoeld voor de voortstuwing, is enkele weken geleden afgenomen in de fabriek van Nidec Leroy Somer

Als alles volgens planning loopt, komt het karkas half januari 2019 naar de Damen Maaskant werf. Daar wordt de Spes Nova verder afgebouwd. “Momenteel zijn we bij Nidec en bij ons in Stellendam druk met het bouwen van de schakelkasten,” legt Koese uit. “Ook de engineering en software van de gehele elektrische en voorstuwingsinstallatie hebben we samen ontwikkeld. Deze samenwerking tussen Nidec en Wetec is inmiddels best intensief. Wij hebben bepaalde ideeën over de soort aandrijving en het aantal kilowatts, Nidec komt dan met ideeën over de soort componenten, alle kortsluitberekeningen en dergelijke. Wij zoeken iets meer dan een dozenschuiver. Die samenwerking bestaat overigens al zo’n tien jaar. Het houdt ook niet op bij het engineeren, leveren van componenten en softwareontwikkeling. Ook het inbedrijfsstellen doen we straks samen.”

Next-level voortstuwing
Onderwerp van gesprek is de elektrische en voortstuwingsinstallatie van de Spes Nova UK-205 van de Ekofish Groep. “Deze rederij is altijd al op zoek geweest naar innovatieve oplossingen,” aldus Koese. “Ze wilden nu een groter schip, met meer tonnage en meer vermogen. Ze hebben een licentie voor 1000 kW, dus een schip met iets meer body. Zij wilden het volledig elektrisch maken, dat wil zeggen ook alle lieren elektrisch aangedreven in plaats van hydraulisch. Ekofish kwam uiteindelijk terecht bij Damen Maaskant. Toen zijn we daarbij betrokken vanuit onze ervaring met de MDV 1.”

MASTERPLAN DUURZAME VISSERIJ
De eerste next-level voorstuwingslijn die Wetec en Nidec hebben ontwikkeld was voor de MDV 1, een schip ontwikkeld in het kader van Masterplan Duurzame Visserij. Dat masterplan werd enkele jaren geleden opgezet vanwege de hoge brandstofprijzen. Het ontwerp van het schip is van Padmos Shipyard, een redelijk onconventioneel ontwerp. Nidec leverde het complete voortstuwingspakket van generator tot regelaar tot voorstuwingsmotor. Wetec ontwikkelde de elektrische installatie, maar ook het powermanagementsysteem, besturingen et cetera. De MDV 1 heeft een licentie voor 400 kW, als voortstuwingsmotor wordt een 400 kW permanentmagneetmotor gebruikt die direct op de schroefas zit. Die MDV 1 vaart nu drie jaar met heel goede resultaten. Het schip wordt wel vaak gemonitord om te kijken of de kosten wel degelijk minder zijn. Een conventionele Noordzeekotter met 1500 kW gebruikt circa 40.000 liter brandstof per week. Een schip als de MDV 1 met een licentie van 400 kW verbruikt slechts 7000 liter per week. Inmiddels zijn er twee vervolgopdrachten gelijk aan de MDV 1. De UK-225 en MDV 2 gaan in de loop van 2019 hun vis vangen.

(FOTO: MASTERPLAN DUURZAME VISSERIJ)

Met de Spes Nova hebben Nidec, Wetec en Damen Maaskant als doel een schip op te leveren met een next-level voortstuwingsinstallatie. Innovatie en duurzaamheid staan daarbij voorop, waarmee de Spes Nova een voorbeeld moet vormen voor de toekomst van de visserijsector. In de ontwikkelingsfase werd Nidec in Sliedrecht daarbij betrokken. Teun van Breugel, Sales Engineer Drives & Motors Technology bij Nidec legt uit hoe dat in zijn werk ging: “We zijn in een vroeg stadium in gesprek geraakt over de vermogens van de generatoren, van de lieraandrijvingen, en hoe dit allemaal zo efficiënt mogelijk kan samenwerken via een powermanagementsysteem.”

Ter info, de Spes Nova heeft straks de beschikking over vier diesel-generatorsets, waarvan drie met een vermogen van 581 kVA en één van 128 kVA. Van Breugel licht dit toe: “Het voordeel ten opzichte van een diesel-aangedreven schip is, dat we hier bij de Spes Nova praten over hoogtoerige generatoren, terwijl een conventioneler vissersschip een laagtoerige generator heeft met een heel ander type dieselmotor ervoor. De truc is om het optimale werktoerental van een dieselmotor op te zoeken maar dit ook in combinatie met de juiste generator en andere vormen van energielevering. Zo kan de visser straks een keuze maken. Stel hij kan met twee ingeschakelde generatoren het visbedrijf aan. Komt er een piek aan, bijvoorbeeld bij de netten inhalen, dan kan de visser een bewuste keuze maken om de derde diesel in te schakelen of gebruik te maken van het battery pack dat aan boord is, het zogenaamde ‘peak shaving’. Zo blijven de dieselmotoren in een werkgebied met een optimaal rendement draaien en bespaar je weer brandstof.”

De Nidec frequentieregelaars voor de AC/DC converter met het DC bus voorlaadcircuit

Battery pack
De Spes Nova beschikt over twee Li-ion accupakketten met een totale capaciteit van 200 kW. Als er twee generatoren draaien en er is vermogen over, dan kan dat extra vermogen gebruikt worden voor het opladen van het battery pack. Naast het eerdergenoemde ‘peak shaving’ biedt het battery pack meer voordelen volgens Koese: “Met de nieuwe UK-205 kan, bij volle accu, een kwartier geheel elektrisch gevaren worden. We kunnen de haven dus volledig emissieloos binnenvaren of verlaten. Buiten de pier worden dan de generatorsets opgestart. Maar ook in de haven biedt het voordelen. Als je terugkomt van de vangst, worden eerst nog wat klussen gedaan aan boord, zoals het repareren van de netten. Daarna kan het schip in hotelbedrijf en hoeft het in het weekend niet aan de dure walstroom, maar gebruik je de energie uit het battery pack.”

Tevens kan het battery pack gebruikt worden om teruggewonnen energie op te slaan. Koese: “Op dit schip worden de lieren niet meer hydraulisch aangedreven maar door een elektromotor aangedreven. De regeling hiervan gebeurt door Nidec frequentieregelaars die hun voedingsspanning trekken uit de centrale DC-gelijkstroombus. Dit geeft de mogelijkheid om de energie die vrijkomt bij het uitvieren van de netten terug te voeden in het voedingsnet en niet verloren gaat als warmte in de remweerstanden. De elektromotor van de lier werkt dan als generator en geeft de opgewekte energie terug aan de DC-bus waar het door andere energiegebruikers zoals bijvoorbeeld de voortstuwing wordt hergebruikt of wordt opgeslagen in het battery pack. 

Optimale bedrijfsvoering generatorsets
De generatoren leveren alle energie die nodig is aan boord voor de voortstuwing, het visbedrijf en de overige systemen. Afhankelijk van de energievraag zorgt een computergestuurd powermanagementsysteem voor een optimale bedrijfsvoering van de generatorsets. Door middel van de Nidec statische omvormers wordt het vermogen van de draaistroomgeneratoren omgezet naar een 700 volt gelijkstroomsysteem (DC bus). De DC bus levert de energie voor de elektrische voortstuwingsmotor en andere systemen voor het vissen en de visbewerking. Van Breugel: “Naast voorstuwing en lieren zijn er ook nog aandrijvingen voor ventilatie van de machinekamers (druk en temperatuurgeregeld), regelbare koelpompen voor de koeling van de voorstuwingsmotor, we regelen de druk van de powerpacks voor bepaalde ventielen en schuiven en er zijn regelbare pompen voor het water om de vissen mee schoon te spoelen.”

Aan boord zit ook een reguliere 400V/230V wisselstroomboordnet voor de nautische apparatuur, het hotelbedrijf en overige systemen. Dit net wordt van spanning voorzien via een 140 kVA elektrische motorgeneratoromvormer of door de 128 kVA dieselgenerator. Deze 128 kVA generator kan overigens ook worden gebruikt voor het voeden van de DC bus en laden van de batterijen.

Geen standaard motoren
Nidec heeft niet alleen mee ontwikkeld aan de techniek van de Spes Nova, ze zijn ook leverancier van de elektromotoren en alle frequentieregelaars. De watergekoelde elektromotor, bedoeld voor de voortstuwing, is enkele weken geleden afgenomen in de fabriek van Nidec Leroy-Somer. Koese: “Daar zijn we samen met de rederij en de werf naar toe geweest. De elektromotor is onder klasse afgenomen, hij is immers voor de visserij bedoeld.”

Ook de elektromotoren voor de lieren zijn geen standaard motoren, maar aangepast op datgene wat ze straks gaan aandrijven. Van Breugel: “Sommige hebben een verhoogd koppel, versterkte wikkelingen, zijn zeewater gecoat en voorzien van externe koeling.” Koese vult hem aan: “Nidec levert de voortstuwingsmotor, de boegschroefmotor, de aandrijfmotoren voor de lieren, alle regelaars en de generatoren. Dus de combinatie van energie-opwekkers en -verbruikers komt allemaal van Nidec alsmede de active front ends en de roterende omvormer zodat de harmonische vervuiling in het net alsmede de EMC goed onder controle is en in deskundige handen.”

De elektromotoren voor de nettenlieren hebben speciale rvs bescherming voor de koelventilator

Wat opvalt in het ontwerpschema is een reductiekast tussen elektromotor en schroef. De Nidec voortstuwingsmotor heeft een nominaal uitgaand toerental van 1000 min-1. De uitgaande as zit gekoppeld aan een Reintjes transmissie die het toerental reduceert naar 125 min-1. “In de Spes Nova is voldoende ruimte om een transmissiekast in te bouwen. Bij de MDV 1 hadden we die ruimte niet en hebben we een PM-motor gebruikt zonder transmissie. Deze zit direct gekoppeld aan de schroefas en maakt maar 109 toeren,” aldus Koese. 

Invloed Industrie 4.0
Zo’n innovatief schip als de Spes Nova heeft vanzelfsprekend meer hightech-oplossingen aan boord. Koese noemt het ‘active heave compensation’ systeem van Scantroll dat ervoor zorgt dat als een vissersschip op volle zee zit met veel golven, de vissersnetten op een constante afstand van de zeebodem blijven. “Ons systeem krijgt van het Scantroll-systeem het signaal aangeleverd wat de frequentieregelaar moet doen en ons systeem geeft signalen terug wat de trekkracht en de lengtemeting is van de draden en dergelijke. Dat zijn de parameters die continu heen en weer geschoten worden. Best een complex maar ook belangrijk systeem.”

Hoe zit het met Industrie 4.0, IoT en de scheepvaart, speelt dat ook mee bij dit ontwerp? “Jazeker, het schip zit aan een netwerk gekoppeld,” aldus Koese. “Dit soort schepen heeft een satellietverbinding, we kunnen dus meekijken en monitoren. En signaleren als er iets aan het slijten is wat een keer vervangen moet worden. Bewaken van temperatuur, van lagers, van trillingen, of een pomp die een afwijking vertoont ten opzichte van zijn normale gedrag. Alle sensoren plaatsen we zelf, ook de software schrijven we zelf hiervoor. Daarnaast zijn alle parameters uit te lezen via touchscreens. De eerste weken gaan we zelf het schip elke week monitoren om het systeem te kunnen optimaliseren. Maar als er een software-update moet plaatsvinden dan doen we dat in de haven, dat is veiliger dan via een satellietverbinding.”

Wetec levert ook een slimme cruise-control voor de Spes Nova. Koese: “Het schip weet hoeveel ton extra lading het aan boord heeft, het weet wanneer de visafslag sluit. Dan kan de schipper besluiten om voor de stroming te gaan varen om op tijd bij de afslag te zijn, of dat het nog rendabel is om nog een extra trek te maken en dan op volle snelheid naar huis te varen. Dan wordt de cruise-control zo ingezet, zodat de schipper kan zien wat het meest rendabele voor hem is. De cruise-control is aan de GPS gekoppeld en kan zien waar de optimale stroming is, waardoor je in de waterbak mee kunt varen. Ook hier alles in het teken van efficiency en maximale winst voor de visser.”

Vreemde geluiden uit het vooronder
Nidec en Wetec laten met de elektrische installatie en nextlevel voortstuwing van de Spes Nova zien dat het anders kan. “Het is een mooi voorbeeld ook voor andere werven dat het ook op deze manier kan,” aldus Koese. “Het visbedrijf is een dynamisch bedrijf. Dat maakt het leuk en interessant om zo’n schip te ontwerpen. Er komen steeds meer aanvragen voor dit soort concepten. Zeker nu het onzeker is hoelang er nog door kan worden gegaan met pulsvisserij. Ook voor de machinisten en schippers is het een aparte ervaring. Met de MDV 1 hebben we veel open dagen bezocht en komt een machinist van een andere kotter onder het dek en vraagt, joh waar is de motor? Dus ook de beleving van deze mensen moet veranderen. Je komt van het een in het ander. Met de eerste tochten van de MDV 1 ging men allerlei geluiden horen, die men vroeger nooit hoorde. Voorheen stond in een visserskotter een zes- of achtcilinder diesel te stampen. Maar nu dat geluid er niet meer was gingen ze geluiden horen van lieren, ventilatoren, het toilet, een deur slaan, noem maar op. Een totaal andere beleving. Maar een bijkomend voordeel is bijvoorbeeld dat de bemanning nu veel beter kan slapen op het MDV schip en in het weekend meer is uitgerust.”

Artikel:

Meer Nidec nieuws? Lees hier verder