Faglig innhold

Forståelse, anvendelse og modellering av maritime elektriske kraftsystemer og fremdriftssystemer på skip og plattformer, som er av betydning for ledelse og beslutninger, prosjektering, design, og systemanalyse. I tillegg, gis det en innføring i hybride kraftsystemer og dets anvendelse i skipssystem for forbedret effektivitet, reduserte klimagassutslipp, og forbedret pålitelighet og autonomi.

Emnet starter med en innføring i elektriske kraftsystemer, motorer og kraftelektronikk for applikasjoner om bord på skip og tungtransport. Emnet fortsetter med gjennomgang av elektriske kraftgenererings- og distribusjon, reguleringssystemer for de enkelte komponenter og det overall kraftsystemet, AC- og DC-grid, elektriske propulsjonssystemer og fremdriftsdrev (variable speed drives), batterier og energilagringssystemer, brenselceller, energiforvaltningssystem (PMS/EMS), samt sikker og optimal operasjon. Det vil bli gitt en innsikt i industriell praksis og industrielle systemløysinger, klasseregler og metoder for uavhengig testing og verifikasjon.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studentene være i stand til å:

• forklare prinsippene for elektrisk fremdrift, kraftelektronikk-omformere o systemer, frekvensomformere, deres egenskaper, kontroll og ulike bruksområder.
• forklare prinsippene for elektrisk kraftproduksjon (motorgeneratorsett) og dets kontroll basert på motorhastighet, elektrisk frekvens og spenning; modellere rotasjonsdynamikken for en dieselmaskin og relatere dette til generert elektrisk frekvens, modellere generatorens eksiteringssystem og relatere dette til generert spenning, og beskrive funksjoner til governor og automatic voltage regulator (AVR).
• forklare kobling av et generatorsett til et kraftfordelingssystem (switchboard) og synkronisering av generatoren; forklare prinsipper for lastedeling mellom flere maskiner; skildre ulike lastdelingsmetoder, og forklare den dynamiske responsen til generatorer ved lastendringer og ved feilsituasjoner.
• definere praktiske modeller for kraftsystemkomponenter, kraftomformere og elektriske maskiner som kan brukes til analyse og kontroll av maritim elektriske kraftsystemer.
• forklare prinsippene for DC grid til skip og relevante kraftsystemtopologier, DC kraftomformere og relevante kontrollmetoder til DC grid.
• forklare prinsippet for hybridkraftsystemer og energilagringssystemer (ESS) for maritime applikasjoner som batterier og superkondensatorer, brenselceller; skildre deres dynamiske egenskaper og integrering i maritime kraftsystemer.
• definere et PMS, skildre typiske PMS arkitekturer, forklare hovedfunksjoner til PMS og designe noen enkle funksjoner.
• forstå og forklare relevante klasseregler og forskrifter, inkludert viktige konsept, som gjelder for marine elektriske anlegg og ESS, referere alternative klassifikasjoner, skildre relevante metoder for verifikasjon og testing av ulike deler i et elektrisk installasjon.
• foreslå en elektrisk kraftfordeling og elektrisk propulsjonssystem for et typisk fartøy basert på spesifikasjon, operasjonell filosofi/profil, og klasseregler.
• designe et typisk hybridkraftsystem med gensets og ESS, designe et PMS for å sikre lastedeling mellom flere kraftkilder og implementere i et dataprogram.
• skrive prosjektrapporter med en klar og konsis framstilling av resultater, analyser og konklusjoner.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger og prosjektarbeid. Emnet inngår også i et MSc-program for utenlandske studenter. Alle undervisning vil foregå på engelsk og være felles for MSc-studentene.

Obligatoriske aktiviteter

• Obligatoriske øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Fysikk, Reguleringsteknikk, Marin teknikk - Propulsjonssystemer, sikkerhet og miljø (TMR4335), eller tilsvarende.

Kursmateriell

Kompendium, lærebøk (oppgis ved semesterstart), forelesningsnotater, relevante artikler og presentasjoner.

Studiepoengreduksjon