Laivan sähköenergiajärjestelmän kulutuslaskenta

Abstract

Laivan sähköverkko on moniulotteinen sähkönvoimajärjestelmä, joka eroaa monin tavoin julkisesta sähköverkosta. Sähköverkon pitää pystyä toimimaan itsenäisesti merellä ja siinä tuotanto tapahtuu lähellä kulutusta. Yksi tärkeimmistä laivan sähköverkon laskelmista on sähköbilanssi eli sähkönkuormituslaskelma. Sähköbilanssin muodostaminen on tärkeä osa laivan suunnittelua, sillä oikein laskettu bilanssi vaikuttaa huomattavasti laivan kaapeleiden mitoitukseen ja kustannuksiin. Tämän työn tarkoituksena on selventää laivan sähkösuunnittelua, sähköbilanssin laadintaa ja esittää kehitysehdotuksia tulevaisuutta varten. Työn teoriaosuudessa selvitetään laivan sähköverkon rakennetta ja laivan suunnittelun etenemistä. Teoriaosuudessa esitellään myös laivan automaatiota, tehonhallintajärjestelmän toimintaa ja sen päätehtäviä sekä yleisesti laivan bilanssilaskentaa. Työn yhteydessä toteutettiin Rauma Marine Constructions Oy:n rakentaman Aurora Botnian sähköbilanssi. Sähköbilanssin tekemistä analysoidaan ja havainnoidaan bilanssin laadinnan aikana ilmenneitä ongelmia ja haasteita. Lopuksi esitetään kehitysehdotuksia bilanssin tekemiselle tulevaisuudessa. Työn edetessä tuli ilmi, että suurimpia haasteita bilanssin laadinnassa on alkutietojen puute sekä tiedon perustuminen kokemukseen eikä niinkään mittaustuloksiin. Laivasuunnitteluprosessin ekosysteemiin tehdään kehitysehdotuksia.

The ship’s electrical grid is an interesting electrical power system that differs in many ways from public network. The electrical grid must be able to operate independently at sea where consumption is close to production. One of the most important calculations of the ship’s electrical grid is the load balance. It is necessary to make the load balance correctly while it has a significant effect on the sizing and costs of the cables in the ship. The main purpose of this thesis is to clarify the electrical design of the ship, the load balance and to present development proposals for the future. The theory of the thesis clarifies the structure of the ship’s electrical grid and the ship’s electricity grid design. The theory also introduces ship automation, the operation of the power management system and its main tasks as well as the general principles of the load balance calculation. In connection with this thesis the load balance of Aurora Botnia, built by Rauma Marine Constructions Oy, was also made. The compilation of the load balance is analyzed and the problems and challenges that appeared during the project are identified. Finally development proposals for making the load balance in the future are presented. As the project progressed, it became clear that the biggest challenges in compiling the load balance are the lack of the initial data and the fact that the information is based on experience rather than measurement results. Development proposals are made for the ecosystem of the ship design process.