Ενεργειακά υβριδικά συστήματα πρόωσης πλοίου και έξυπνα πλοία

Μπιμπλι, Άντζελα

Hybrid propulsion systems in ships and smart ships

Διπλωματική εργασία

Author

Μπιμπλι, Άντζελα

Date

2023-03-08

Advisor

Λιβανός, Γεώργιος

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ (1.742Mb)

Keywords

Συστήματα πρόωσης ; Υβριδική τεχνολογία ; Έξυπνα πλοία

Abstract

Ο τομέας της ναυτιλίας είναι ένας από τους μεγαλύτερους κλάδους απασχόλησης από πλευράς οικονομικών μεγεθών. Εκατοντάδες δις δολάρια σε αξία αγαθών διακινούνται σε ετήσια βάση μέσω της ναυτιλίας, φροντίζοντας πως κάθε γωνιά του πλανήτη θα έχει πρόσβαση σε αγαθά όπως το πετρέλαιο, τα αυτοκίνητα, τα σιτηρά, τα ρούχα κ.λπ. Για να επιτευχθεί αυτό, ωστόσο απαιτείται ένας τεράστιος παγκόσμιος στόλος, χιλιάδων μεγάλων πλοίων, την υποστήριξη των οποίων καλούνται να αναλάβουν ακόμα περισσότερα μικρότερα πλοία. Επίσης, οι περισσότερες χώρες του κόσμου διαθέτουν πολεμικά πλοία, κάτι που επίσης συνεισφέρει στο τελικό αριθμό των πλοίων. Ο μεγάλος αυτός αριθμός πλοίων, τόσο επιβατηγών, όσο και εμπορικών και πολεμικών, οδηγεί στην ένταση ενός γνώριμου φαινομένου στην παγκόσμια κοινωνία τα τελευταία χρόνια: της κλιματικής αλλαγής. Με τις εκπομπές ρύπων των πλοίων να συνεισφέρουν στην παγκόσμια υπερθέρμανση, δεν είναι καθόλου παράλογη η έκκληση για περιορισμό των ρύπων και κατασκευή περισσότερων πράσινων, φιλικών προς το περιβάλλον, πλοίων. Έτσι, τα τελευταία χρόνια γίνονται προσπάθειες στο μέτωπο της αντιμετώπισης των εκπομπών ρύπων των πλοίων, είτε με την εφαρμογή μεθόδων για πρόωση με λιγότερες εκπομπές ή για φιλτράρισμα των εκπομπών σε ήδη υπάρχοντα συστήματα. Στην πρώτη λογική, την απάντηση έρχεται να δώσει η ηλεκτρική και υβριδική τεχνολογία, η οποία έχει εισαχθεί για τα καλά στην αυτοκίνηση, δίνοντας υποσχέσεις για πιθανή ενσωμάτωση και στα πλοία. Πλοία που τροφοδοτούνται και με ηλεκτρικό ρεύμα από ΑΠΕ και μπαταρίες, μπορούν να οδηγήσουν σε μικρότερη κατανάλωση καυσίμου για την κίνησή τους και όλες τις επιπλέον ανάγκες που υπάρχουν πάνω σε αυτά (κλιματισμός, εξαερισμός, φωτισμός, ηλεκτρικές συσκευές, κτλ). Η χαμηλότερη κατανάλωση από τα πλοία μεταφράζεται σε λιγότερες εκπομπές ρύπων διοξειδίου του άνθρακα, αλλά και σε μικρότερη διαρκή ζήτηση για πετρέλαιο, το οποίο πλέον χρησιμοποιείται για μια πληθώρα εφαρμογών (θέρμανση, παραγωγή ενέργειας, πλαστικά, χημική βιομηχανία) , οδηγώντας σε συνεχή εκμετάλλευση των κοιτασμάτων και καταστροφή φυσικού περιβάλλοντος. 7 Ωστόσο, οι υβριδικές/ηλεκτρικές τεχνολογίες δεν δύνανται να εφαρμοστούν μόνο και μόνο προς χάριν της «πράσινης» κίνησης των πλοίων. Θα πρέπει να εντοπίζονται τα οφέλη τους και σε ποιο βαθμό αυτά επιτυγχάνονται, δεδομένων των συνθηκών υπό των οποίων κάθε τύπος πλοίου λειτουργεί σήμερα. Δεν έχουν όλα τα πλοία τις ίδιες απαιτήσεις σε διαθεσιμότητα, εφεδρεία και ταχύτητα, κάτι που σημαίνει ότι δεν είναι βέβαιο πως ένα υβριδικό σύστημα μπορεί να ανταπεξέλθει σε αυτές. Έτσι, σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνηθεί το κατά πόσο είναι βιώσιμη η υβριδική και ηλεκτρική τεχνολογία σε συγκεκριμένα πλοία και πόσο μπορεί να συνεισφέρει στην εξοικονόμηση καυσίμου, άρα και στη μείωση των εκπομπών ρύπων (διοξείδιο του άνθρακα) .

Abstract

The shipping sector is one of the largest employment sectors in terms of economic size . Hundreds of billions of dollars in value of goods are being traded annually through shipping, making sure every corner of the globe has access to goods like oil, cars, grain, clothing, etc. To achieve this, however, a huge global fleet of thousands of larg e ships is required, and support from many smaller ships is also required. Most countries in the world have warships, which also contributes to the final number of ships. This enormous number of ships, both commercial, and warships have been driving a familiar phenomenon in global society over the last few years: climate change. With ship emissions contributing to global warming, the call to limit pollutan t emissions and build more green, environmentally friendly ships is reasonable. In recent years, therefore, efforts have been made to address ship pollutant emissions by applying methods to reduce emissions or filtering emissions to existing systems. In the first sense, the answer comes from electrical and hybrid technology, which has be en well introduced into automobiles, promising possible integration into ships as well. Ships that are also powered by RES and batteries, can lead to lower fuel consumption for their movement and all the additional needs that exist on them (air conditioning, v entilation, lighting, electrical appliances, etc.). Lower vessel consumption results in lo wer CO2 emissions and lowers sustained demand for oil, which is now used for a vari ety of applications (heating, energy production, plastics, chemical industry) leading t o continuous exploitation of the deposits and destruction of the natural environment. However, hybrid/electrical technologies cannot be applied solely for the sake of the ship’s‘green’ revolution. Their benefits should be identified and to what extent they ar e achieved, given the conditions under which each type of ship operates today. Not all ships have the same requirements in terms of availability, redundancy,and speed, whi ch means that it is uncertain how a hybrid system can cope with them. Thus, the aim of this diplomatic work is to investigate whether hybrid and electrical technology are viable in specific ships and how much it can contribute to fuel savings and thus to the reduction of pollutant emissions (carbon dioxide)