Ανάλυση της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης των επιμέρους μικροδικτύων ενός πλοίου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την ανάλυση του ηλεκτρικού συστήματος παροχής ενέργειας στα φορτία ενός εμπορικού πλοίου. Επιπλέον, σκοπός είναι η περιγραφή και διερεύνηση της διασύνδεσης των επιμέρους μικροδικτύων (Χαμηλής και Υψηλής τάσης) σε ένα bulk carrier. Τέλος, ιδιαίτερη σημασία αποτελεί και η ανάλυση των αυτοματισμών που εγκαθίστανται με σκοπό την εξοικονόμησης ενέργειας. Ο σύγχρονος σχεδιασμός της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης σε ένα εμπορικό πλοίο βασίζεται στο διαμοιρασμό και στη παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας. Όσον αφορά τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, καθότι τα πλοία δεν είναι δυνατό να διασυνδεθούν στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, είναι αναγκαίο να καλύπτονται εναλλακτικά οι απαιτήσεις. Από τη μεριά των συστημάτων πρόωσης στα συμβατικά πλοία η ενέργεια καλύπτεται από το καύσιμο έχοντας εγκατεστημένους κινητήρες εσωτερικής καύσης, ενώ στα πλήρως εξηλεκτρισμένα πλοία το σύστημα πρόωσης καλύπτεται από δύο πλήρως ελεγχόμενους αντιστροφείς ισχύος και δύο κινητήρες πρόωσης. Το υποψήφιο είδος κινητήρα για το σύστημα πρόωσης είναι ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμων μαγνητών, για τον οποίο θα γίνει εκτεταμένη ανάλυση στη παρούσα διπλωματική. Από τη μεριά του ηλεκτρικού συστήματος διανομής, το οποίο περιλαμβάνει το διαμοιρασμό της ενέργειας στα φορτία. Στα συμβατικά πλοία η ενέργεια παράγεται μέσω γεννητριών συνεχούς και εναλλασσόμενου ρεύματος και διαμοιράζεται μέσω μετασχηματιστών στο κατάλληλο επίπεδο τάσης. Ενώ στα πλήρως εξηλεκτρισμένα πλοία η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από ατμογεννήτριες για τη παραγωγή θερμικής ενέργειας από πεπιεσμένο αέρα σε συνδυασμό με τριφασικές σύγχρονες γεννήτριες καθώς και τριφασικές ανορθωτικές γέφυρες διόδων. Ο υπόλοιπος ηλεκτρολογικός σχεδιασμός μπορεί να θεωρηθεί ίδιος με αυτό μιας κατοικίας, καθώς το ρεύμα διανέμεται μέσω καλωδίων για τον φωτισμό, τη ρευματοδότηση συσκευών γενικής χρήσης, τον κλιματισμό κ.α. Επιπλέον, ένα ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται για τη φόρτιση των συσσωρευτών έκτακτης ανάγκης (εφεδρεία). Τέλος θα σχολιαστεί και θα περιγραφεί ένα σύστημα ανάκτησης ενέργειας από τα θερμά καυσαέρια των μηχανών εσωτερικής καύσης (Waste Heat Recovery). Χρησιμοποιώντας μηχανές εσωτερικής καύσης αυξάνεται το αποτύπωμά διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα μέσω των καυσαερίων από τη καύση του καυσίμου. Η χρήση θερμοηλεκτρικών γεννητριών μπορεί να παρέχει μια άμεση λύση για την εκμετάλλευση αυτών και τη μετατροπή τους σε ηλεκτρική ενέργεια.