Procedimiento para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo.

Procedimiento para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo (5) de un submarino alimentada por pilas de combustible

(10), en el que cuando la carga de red se incrementa por encima de un determinado valor límite y/o el incremento de la carga de red sobrepasa una velocidad determinada, reduce correspondientemente o desconecta la carga de red provocada por el motor de hélice (30) o el motor de hélice (30) funciona como generador.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09006693.

Solicitante: ThyssenKrupp Marine Systems GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WERFTSTRASSE 112-114 24143 KIEL ALEMANIA.

Inventor/es: DANNENBERG,NORBERT DIPL.-ING.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > H02J4/00 (Circuitos para redes principales o de distribución, no estando especificada la naturaleza alterna o continua de la corriente)

PDF original: ES-2465016_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo de un submarino alimentada por pilas de combustible, así como a una red eléctrica de a bordo de un submarino.

Pertenece al estado de la técnica abastecer de energía eléctrica a la red eléctrica de a bordo de un submarino mediante una instalación de pilas de combustible. En el funcionamiento normal están conectados a la red eléctrica de a bordo acumuladores de energía adicionales, por ejemplo en forma de una batería principal. Mediante estos acumuladores de energía puede evitarse que la carga de la instalación de pilas de combustible suba bruscamente. Así, en caso de que la carga de red se incremente fuertemente la red eléctrica de a bordo puede abastecerse adicionalmente con energía eléctrica procedente de los acumuladores de energía. El documento EP-A-1498997 da a conocer una red de a bordo según el estado de la técnica.

Pero si los acumuladores de energía eléctrica, por ejemplo baterías principales y baterías tampón, se agotan o fallan, entonces la instalación de pilas de combustible debe asumir ella sola el abastecimiento de energía. El submarino se mueve entonces generalmente a marcha lenta. Para ello, no obstante, la carga de la instalación de pilas de combustible debe ser controlada manualmente para garantizar un abastecimiento de energía suficiente. En particular deben evitarse por intervención manual variaciones de carga grandes. Sin embargo puede ser posible o necesario que se enciendan automáticamente determinados grupos conectados a la red eléctrica de a bordo y pongan en peligro un funcionamiento estable de la instalación.

Una carga de la instalación de pilas de combustible que aumente de forma rápida o fuerte tendría como consecuencia un abastecimiento de energía inestable y propenso a fallos. Así, en caso de un incremento rápido de la carga se acumulan en las pilas de combustible de la instalación productos de combustión, como por ejemplo agua, que no pueden ser evacuados de las pilas con suficiente rapidez. Esto puede conducir a una interrupción de las tensiones de las pilas individuales, de manera que toda la instalación para el abastecimiento de corriente se dañe o incluso se averíe.

Ante esta situación el objeto de la invención es, por tanto, conseguir un procedimiento mejorado para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo de un submarino alimentada por pilas de combustible que permita por un lado un funcionamiento estable y seguro frente a fallos de la instalación de pilas de combustible, así como una carga de red alta al menos a corto plazo. También es un objeto de la invención conseguir un dispositivo para la realización de este procedimiento.

Este objeto se lleva a cabo según la invención por un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1, así como por un dispositivo con las características indicadas en la reivindicación 5. Realizaciones ventajosas están indicadas en las reivindicaciones subordinadas, la siguiente descripción y los dibujos.

En el procedimiento según la invención para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo de un submarino alimentada por pilas de combustible cuando la carga de red sube por encima de un valor límite predeterminado o el incremento de la carga de red sobrepasa una velocidad determinada se reduce correspondientemente o se desconecta la carga de red provocada por el motor de hélice o el motor de hélice es operado como generador.

El motor de hélice que está conectado a la red eléctrica de a bordo para el funcionamiento del submarino sirve así como carga ajustable. Por un lado la carga de red provocada por el motor de hélice puede ser reducida o desconectada por completo. Además el motor de hélice puede sin embargo funcionar también temporalmente como fuente de energía. Tanto el rotor del motor de hélice como el submarino que se mueve a través del agua contienen una alta cantidad de energía de movimiento. Una parte de esta energía de movimiento puede ser alimentada como energía eléctrica de vuelta a la red eléctrica de a bordo del submarino cuando el motor de hélice es operado como generador. De esta forma la carga de red provocada por el motor de hélice puede ser ajustada a través de un intervalo amplio. Así esta carga de red puede reducirse, desconectarse o incluso ser negativa. Mediante esta carga ajustable pueden también ser compensados los incrementos de la carga de red cuando no se dispone de un acumulador eléctrico adicional en la red eléctrica de a bordo.

Convenientemente la compensación del incremento de carga de red por la carga de red ajustable provocada por el motor de hélice es realizada de manera que la carga de las pilas de combustible o la velocidad del incremento de carga de las pilas de combustible garanticen un funcionamiento seguro frente a fallos y estable de la instalación de pilas de combustible. El procedimiento según la invención posibilita por tanto una alimentación estable y segura frente a fallos de una red eléctrica de a bordo sin necesidad de otro acumulador eléctrico adicional por medio de una instalación de pilas de combustible. Otra ventaja del procedimiento según la invención consiste en que se puede automatizar empleando circuitos de conmutación de la técnica de control y regulación. Esto en particular en el funcionamiento de emergencia no implica recursos personales para el funcionamiento de la instalación de pilas de combustible.

El funcionamiento como generador del motor de hélice reduce la propulsión del submarino solo de forma no esencial, ya que el motor de hélice por regla general en un tiempo relativamente corto tras el funcionamiento como

generador alcanza de nuevo el número de revoluciones ajustado anteriormente. De todos modos el submarino en caso de abastecimiento de energía solo por la instalación de pilas de combustible se desplaza típicamente a marcha lenta.

Fluctuaciones de carga suficientemente pequeñas, sin embargo, pueden ser cubiertas sin perturbaciones por una instalación de pilas de combustible. Por ello preferentemente la descarga de la instalación de pilas de combustible por el motor de hélice no es acometida hasta una fluctuación de carga que puede ser determinada según el tipo de construcción de la instalación de pilas de combustible empleada. De esta forma se garantiza un funcionamiento uniforme del motor de hélice. Además ventajosamente el procedimiento según la invención puede emplearse también en redes eléctricas de a bordo ya existentes. Estas pueden ser, por tanto, fácilmente reequipadas para el empleo de este procedimiento. En particular en una instalación de pilas de combustible tal que la pila de combustible esté conectada directamente al carril de rodadura se puede emplear el procedimiento de forma ventajosa también en las transiciones de la pila de combustible entre el funcionamiento normal, el funcionamiento de marcha en vacío y el funcionamiento en carga, incluso aunque la pila de combustible en ese momento sea operada sin acumulador eléctrico tampón. Como complemento pueden ser usados en el procedimiento según la invención también otros consumidores que puedan ser controlados en su consumo de potencia, y así no perjudicar significativamente el funcionamiento de la instalación, para la reducción de la carga de red o para la reducción de la velocidad del incremento de la carga de red.

Preferiblemente en el procedimiento la carga de red provocada por el motor de hélice es reducida de tal modo o elevado de tal modo el abastecimiento de red provocado por el motor de hélice funcionando como generador que la carga de red o la velocidad del incremento de carga de red es descendido... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el funcionamiento de una red eléctrica de a bordo (5) de un submarino alimentada por pilas de combustible (10) , en el que cuando la carga de red se incrementa por encima de un determinado valor límite y/o el incremento de la carga de red sobrepasa una velocidad determinada, reduce correspondientemente o desconecta la carga de red provocada por el motor de hélice (30) o el motor de hélice (30) funciona como generador.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la carga de red provocada por el motor de hélice (30) es reducida o incrementado el suministro de red provocado por el motor de hélice (30) que funciona como generador, de tal modo que la carga de red o la velocidad del incremento de la carga de red es reducida al menos temporalmente al valor límite o a un valor menor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la energía almacenada en las capacidades eléctricas (50) de la red eléctrica de a bordo (5) es usada para la compensación de cargas de red que sobrepasan un valor límite si la carga de red provocada por el motor de hélice (30) no puede ser reducida o desconectada de forma suficientemente rápida para la compensación debido al tiempo de respuesta del motor de hélice (30) , o el motor de hélice (30) no puede ser operado como generador de forma suficientemente rápida.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un valor límite superior para la carga de red y/o la velocidad del incremento de la carga de red es adaptado en base a los parámetros de funcionamiento de la pila de combustible (10) .

5. Red eléctrica de a bordo (5) de un submarino para la realización del procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores que presenta pilas de combustible (10) para la alimentación de la red y en la que están previstos medios de control (45) que están diseñados para reducir la carga de red provocada por el funcionamiento del motor de hélice (30) en caso de sobrepasarse un valor límite determinado para la carga de red y/o la velocidad del incremento de carga de red.

6. Red eléctrica de a bordo (5) según la reivindicación 5, en la que están previstos medios de control (45) que están diseñados para desconectar la carga de red provocada por el funcionamiento del motor de hélice (30) en caso de sobrepasarse un valor límite determinado para la carga de red y/o la velocidad del incremento de carga de red.

7. Red eléctrica de a bordo (5) según la reivindicación 5 ó 6, en la que están previstos medios de control (45) que están diseñados para el funcionamiento del motor de hélice (30) como generador en caso de sobrepasarse un valor límite determinado para la carga de red y/o la velocidad del incremento de carga de red.

8. Red eléctrica de a bordo (5) según una de las reivindicaciones 5 a 7, en la que están previstos medios de medición (35, 40) para la detección de los parámetros de funcionamiento de la pila de combustible (10) y en la que está prevista una unidad de evaluación para la determinación continua de un valor límite para la carga de red y/o la velocidad del incremento de carga de red debido a los parámetros de funcionamiento detectados.