Ανάλυση αξονικής γεννήτριας για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης του συστήματος πρόωσης δεξαμενόπλοιου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αξιολογεί την ενεργειακή, περιβαλλοντική και οικονομική επίδραση της εγκατάστασης αξονικής γεννήτριας σε δεξαμενόπλοιο μεταφοράς αργού πετρελαίου. Αντικείμενο της μελέτης είναι η ηλεκτροπαραγωγή μέσω της κύριας μηχανής σε λειτουργία λήψης ισχύος, Power Take Off (PTO), ως εναλλακτική της συμβατικής χρήσης βοηθητικών ηλεκτροπαραγωγών ζευγών. Η ανάλυση θεμελιώνεται στην επισκόπηση των τεχνολογιών εξηλεκτρισμού των πλοίων, των περιβαλλοντικών απαιτήσεων και των αρχών λειτουργίας και σύνδεσης των αξονικών γεννητριών. Βάσει των τεχνικών δεδομένων της διαχειρίστριας εταιρείας, αναπτύσσουμε ένα μοντέλο σύγκρισης της ηλεκτροπαραγωγής μέσω βοηθητικών μηχανών με MDO και μέσω PTO με πρόσθετη φόρτιση της κύριας μηχανής που χρησιμοποιεί HFO. Η ανάλυση πραγματοποιείται για ταξίδι αναφοράς σε ταχύτητες 12, 14 και 16 κόμβων. Για την κάλυψη του συνεχούς ηλεκτρικού φορτίου εν πλω επιλέγεται αξονική γεννήτρια κατάλληλου τύπου και ισχύος, ενώ διατηρούνται τα βοηθητικά Η/Ζ για ελιγμούς και παραμονή σε λιμένα.Η ενεργειακή ανάλυση αναδεικνύει δυνατότητα εξοικονόμησης καυσίμου, η οποία εξαρτάται από τη φόρτιση και την ειδική κατανάλωση της κύριας μηχανής, ενώ περιορίζεται στις υψηλότερες εξεταζόμενες ταχύτητες. Αν και οι υπολογιζόμενες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) παρουσιάζουν μείωση, η τάση αυτή δεν συνοδεύεται από ανάλογη περιοριστική βελτίωση για το σύνολο των εκπεμπόμενων ρύπων. Η τεχνοοικονομική αξιολόγηση συνεξετάζει το αρχικό κόστος εγκατάστασης και την εξοικονόμηση σε καύσιμα, λιπαντικά και συντήρηση, καθώς και την ενδεικτική οικονομική αποτίμηση της μείωσης του CO₂. Με θετική Καθαρή Παρούσα Αξία σε 20ετή ορίζοντα και προεξοφλημένη περίοδο αποπληρωμής περίπου 7,8 ετών, η επένδυση κρίνεται οικονομικά επωφελής, κυρίως λόγω της μείωσης των λειτουργικών δαπανών. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν τη σημασία προσαρμογής του συστήματος στο λειτουργικό προφίλ του πλοίου και συνεκτίμησης της ενεργειακής απόδοσης, των εκπομπών και του κόστους.