Os conversores de energia marítimos são dispositivos elétricos que convertem e regulam a tensão, a corrente e a frequência, de modo a satisfazer os requisitos de energia dos sistemas marítimos e submarinos. As configurações disponíveis incluem retificadores CA-CC, conversores CC-CC, inversores CC-CA, conversores bidirecionais e conversores de frequência CA-CA.
Esta página apresenta fabricantes de conversores de energia marítimos, que suportam a propulsão, a distribuição de energia, a gestão de baterias e a eletrónica de bordo em embarcações tripuladas e não tripuladas.
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Os conversores de energia marítimos são dispositivos elétricos que convertem e regulam a tensão, a corrente ou a frequência, de modo a satisfazer os requisitos de energia dos equipamentos a bordo de embarcações, instalações offshore e sistemas subaquáticos. Permitem que os equipamentos elétricos funcionem a partir de diferentes fontes de energia, incluindo geradores, baterias, ligações à rede elétrica em terra e sistemas de energia renovável.
CWA003 da Aegis Power Systems
As configurações mais comuns incluem retificadores de corrente alternada para corrente contínua (CA-CC), conversores CC-CC, inversores marítimos CC-CA e conversores de frequência CA-CA. Estes dispositivos suportam a propulsão, a instrumentação científica, as infraestruturas submarinas e a distribuição elétrica marítima, sendo que algumas instalações requerem também isolamento galvânico, estabilização de tensão, proteção ambiental e monitorização integrada.
Os conversores de energia marítimos estão disponíveis em vários tipos e configurações, cada um concebido para desempenhar funções específicas de conversão de energia para sistemas elétricos marítimos e submarinos.
| Tipo de conversor de energia | Características |
| Retificadores CA-CC | Convertem corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) para carregamento de baterias, distribuição de CC, equipamento eletrónico e outras cargas a bordo que requeiram alimentação em CC. |
| Conversores CC-CC | Convertem um nível de tensão CC noutro, permitindo que as baterias ou os sistemas de distribuição de CC alimentem equipamentos que requerem tensões de funcionamento diferentes. Os modelos podem proporcionar conversão elevadora, redutora, isolada ou não isolada. |
| Inversores marítimos CC-CA | Convertem a energia CC proveniente de baterias ou de sistemas elétricos CC em energia CA para equipamentos concebidos para funcionar com corrente alternada. A tensão e a frequência de saída dependem do inversor e dos requisitos da aplicação. |
| Conversores de frequência CA-CA | Convertem a energia elétrica CA de uma frequência para outra, com conversão de tensão sempre que necessário. São utilizados quando as características da alimentação a bordo ou da rede elétrica em terra diferem dos requisitos do equipamento marítimo ligado. |
| Conversores CC-CC bidirecionais | Transferem energia CC em qualquer direção entre baterias, barramentos CC e outros sistemas elétricos, suportando o carregamento, a descarga, o armazenamento de energia e a gestão de energia híbrida-elétrica. |
| Inversores bidirecionais | Suportam a conversão de energia tanto de CC para CA como de CA para CC, permitindo que a energia circule entre sistemas de armazenamento em baterias e redes elétricas de CA. As aplicações incluem propulsão híbrida, carregamento de baterias e gestão de energia marítima. |
| Variadores de frequência (VFDs) | Normalmente combinam um retificador, um circuito de ligação CC e um inversor para fornecer tensão e frequência CA ajustáveis a motores elétricos. Controlam a velocidade e o binário de motores de propulsão, bombas, propulsores e outras máquinas marítimas. |
| Conversores de energia submarinos | Proporcionam funções de conversão de energia CA-CC, CC-CC ou outras funções de conversão de energia junto ao equipamento subaquático, convertendo frequentemente tensões de distribuição mais elevadas para os níveis exigidos por instrumentos submarinos, sistemas de controlo e sistemas operados remotamente. Os projetos podem utilizar caixas resistentes à pressão ou componentes eletrónicos tolerantes à pressão. |
Os navios de investigação e levantamento hidrográfico utilizam conversores de potência para fornecer energia elétrica estável a sistemas de sonar, instrumentos científicos, equipamento de navegação e hardware de aquisição de dados. Os conversores CC-CC ajustam as tensões de alimentação a bordo para dispositivos individuais, enquanto os inversores de potência marítimos fornecem corrente alternada a partir de sistemas de baterias de corrente contínua. Nos casos em que estão envolvidos instrumentos sensíveis, saídas de baixo ruído, filtragem e isolamento elétrico adequado podem ajudar a limitar a interferência nas medições e nas comunicações.
As embarcações de superfície não tripuladas (USV), os veículos subaquáticos autónomos (AUV) e os veículos operados à distância (ROV) utilizam sistemas de conversão de energia para distribuir a eletricidade entre a propulsão, a eletrónica de controlo, os sensores e o equipamento de comunicações. Os conversores CC-CC compactos fornecem as tensões necessárias aos subsistemas individuais, enquanto os inversores CC-CA suportam o equipamento que requer corrente alternada. A eficiência de conversão, a gestão térmica e a densidade de potência são particularmente importantes para veículos alimentados a bateria que operam em missões prolongadas.
Os conversores de energia submarinos fornecem saídas elétricas controladas para instrumentação subaquática, sistemas de monitorização, equipamento de controlo e infraestruturas operadas remotamente. Nos sistemas ROV com ligação por cabo, a energia elétrica transmitida a tensões elevadas através de um cabo umbilical pode ser convertida localmente para tensões mais baixas destinadas ao equipamento a bordo, reduzindo as perdas de transmissão ao longo do cabo. As instalações em águas profundas podem utilizar conversores alojados em caixas resistentes à pressão ou em conjuntos especialmente concebidos para suportar pressão.
As instalações de energia renovável marinha utilizam equipamento de conversão de energia para ligar fontes elétricas variáveis a baterias, redes de distribuição a bordo e sistemas de energia externos. As aplicações eólicas offshore, de marés, de ondas e solares podem requerer retificação, inversão ou regulação de tensão, enquanto os conversores bidirecionais podem gerir a transferência de energia entre o armazenamento em baterias e as redes de distribuição de corrente contínua. Nos sistemas marítimos híbridos, os conversores de energia também apoiam a coordenação de geradores, baterias e outras fontes elétricas para melhorar a flexibilidade operacional.
Os sistemas de propulsão elétricos e híbridos-elétricos dependem de conversores de potência para regular a eletricidade fornecida aos motores de propulsão e ao equipamento associado. Os inversores CC-CA e os variadores de frequência (VFDs) controlam a velocidade e o binário do motor através do ajuste das características de saída elétrica, enquanto que sistemas de acionamento bidirecionais adequados podem suportar o funcionamento regenerativo, sempre que a arquitetura de propulsão permita a recuperação de energia. Os conversores marítimos de alta potência requerem refrigeração adequada, proteção contra falhas e integração com os sistemas de distribuição elétrica da embarcação.
Os conversores de potência marítimos desempenham funções específicas de conversão elétrica no âmbito de sistemas de energia a bordo e offshore de maior dimensão. O equipamento relacionado pode proporcionar isolamento elétrico, carregamento, regulação de tensão, armazenamento de energia ou controlo de motores, sendo que alguns dispositivos incorporam circuitos de conversão como parte de um sistema mais abrangente.
A seleção do equipamento depende, portanto, do facto de uma instalação requerer conversão elétrica, transformação de tensão, armazenamento de energia, carregamento, controlo de motores ou uma combinação destas funções.
Os conversores de potência marítimos devem ser selecionados e instalados de acordo com os requisitos de segurança elétrica, ambientais e de compatibilidade eletromagnética (EMC) aplicáveis à sua utilização prevista. As normas relevantes da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) incluem:
Podem aplicar-se regras adicionais das sociedades de classificação e requisitos específicos do projeto aos conversores instalados em embarcações classificadas ou em infraestruturas offshore. A conformidade depende da função do conversor, do ambiente de instalação, do âmbito de aprovação aplicável e dos requisitos específicos da embarcação ou do projeto.
Os desenvolvimentos na tecnologia de semicondutores de potência, no controlo digital e nas arquiteturas elétricas modulares estão a influenciar a conceção dos conversores de potência marítimos, particularmente nos casos em que a eficiência, a densidade de potência, a fiabilidade e a monitorização remota são importantes.
Estes desenvolvimentos contribuem para sistemas de energia marítimos mais eficientes, flexíveis e rigorosamente monitorizados, sendo que a seleção do conversor continua a depender do desempenho elétrico, dos requisitos ambientais, da arquitetura do sistema e das restrições de integração.
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