Εξοικονόμηση Εξαερισμού: Ένας Σιωπηλός Συνεργάτης στην Πράσινη Τεχνολογία

Από τον Sveinung Odegard • 29 Μαρτίου 2018

Αυτές οι οδυνηρές απώλειες

Δεν μπορείτε να αγνοήσετε τα συστήματα αποκατάστασης ενέργειας αποβλήτων εάν θέλετε να συμμετάσχετε σε συζητήσεις για αποτελεσματικά θαλάσσια σχέδια. Η δήλωση αυτή βασίζεται στο γεγονός ότι οι περισσότερες μηχανές ντίζελ που βρίσκονται επί του σκάφους εξακολουθούν να λειτουργούν με κλίμακα απόδοσης στην περιοχή των 30 τοις εκατό. Το υπόλοιπο 60-70 τοις εκατό αντιπροσωπεύει απώλειες, μετατρέπονται σε θερμότητα. Αυτό λέγεται. υπάρχουν επίσης κινητήρες που έχουν συντελεστή απόδοσης στη δεκαετία του '40. Οι μεγαλύτεροι κινητήρες και οι κινητήρες αργής έως μεσαίας ταχύτητας έχουν ρυθμούς απόδοσης στα άνω των 40, αλλά μόνο σε σενάρια βέλτιστης και σταθερής φόρτισης. Και αυτό είναι μια πρόκληση για να επιτευχθεί για κάθε σκάφος.

Οι αριθμοί απόδοσης οδηγούν στον επώδυνο κανόνα ότι για κάθε 1 kW χρησιμοποιήσιμης ισχύος δημιουργούνται και άλλα 1,5-2 kW απώλειες θερμότητας. Γίνεται σαφές ότι η χρήση της ισχύος του ντίζελ για ηλεκτρική θέρμανση δεν συνιστάται από άποψη απόδοσης. Επομένως, η ηλεκτρική θέρμανση είναι πρακτική μόνο στην αποβάθρα, συνδεδεμένη με την ξηρά. Από την άλλη πλευρά, η ενεργός επαναχρησιμοποίηση της σπατάλης ενέργειας στη θάλασσα μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη συνολική απόδοση του σκάφους.

Συλλογή και επαναχρησιμοποίηση

Οι απώλειες θερμότητας μπορούν να ληφθούν και να χρησιμοποιηθούν εκ νέου ως ενέργεια για πολλούς τύπους εφαρμογών. Αλλά υπάρχουν ακόμα περισσότεροι κινητήρες στη θάλασσα χωρίς συστήματα ανάκτησης από αυτούς που τους έχουν. Μεταξύ αυτών που εγκαθίστανται συστήματα, η πλειονότητα αυτών βασίζεται σε συστήματα ψύξης νερού από μπουφάν, παρόλο που η θερμότητα των καυσαερίων αντιπροσωπεύει συνήθως περισσότερη δυνητική ενέργεια.

Υπάρχουν τεχνολογίες για την ανάκτηση της θερμότητας των καυσαερίων. Η Ulmatec Pyro είναι μια εταιρεία που άρχισε να κατασκευάζει εξοικονομητές καυσαερίων ήδη στις αρχές της δεκαετίας του '80. Οι οικονομικοποιητές έχουν αποδειχθεί αξιόπιστοι και διαρκείς, καθώς τείνουν να παραμένουν λειτουργικοί καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του σκάφους. Ένα ισχυρό, αποτελεσματικό και απλό σχεδιασμό με λίγα κινούμενα μέρη ήταν η συνταγή για την εξαιρετική διάρκεια ζωής των μονάδων. Πολλές από τις μονάδες περνούν από έναν πλήρη κύκλο ζωής 30+ ετών χωρίς σημαντική ανακαίνιση, γεγονός που εξηγεί πιθανώς γιατί τα προϊόντα δεν παίρνουν κατ 'ανάγκη την προσοχή που θα τους άξιζε.

Πως δουλεύει

Η τεχνολογία είναι πολύ απλή. η εξάτμιση κατανέμεται και αφήνεται να ρέει ελεύθερα μέσω πολλαπλών σωλήνων βυθισμένων στο νερό. Το κυκλοφορούν νερό που περιβάλλει τους σωλήνες απορροφά τη θερμότητα από τα καυσαέρια και το μεταφέρει στο σύστημα ανάκτησης θερμότητας. Παρά την επιθυμία για απλότητα, απαιτείται σύστημα ελέγχου για να εξασφαλιστεί ένας υγιής κινητήρας. Η μονάδα θα διαχειριστεί την αντίθλιψη, τις θερμοκρασίες εξόδου των καυσαερίων και θα εξασφαλίσει ότι όλες οι συνθήκες είναι εντός των απαιτήσεων του ΚΑΕ. Οι εξοικονομητές καυσαερίων της Ulmatec Pyro διαθέτουν επίσης λειτουργία παράκαμψης, επιτρέποντας την ελεύθερη ροή όταν το ζητούν οι συνθήκες του κινητήρα ή εάν δεν υπάρχει ανάγκη για περισσότερη θερμότητα. Μια νέα γενιά του οικονομολόγου ξεκίνησε πρόσφατα. Ένα από τα νέα ενσωματωμένα χαρακτηριστικά περιλαμβάνει παράκαμψη. Αυτό θα διευκολύνει σημαντικά την εγκατάσταση των ναυπηγείων, σε σύγκριση με την εξωτερική παράκαμψη που τοποθετείται σε παλαιότερες γενιές. Πέρα από αυτό, η ενσωματωμένη παράκαμψη θα μειώσει το συνολικό αποτύπωμα της μονάδας.

Διπλασιάζω

Κατά την ανάκτηση θερμότητας τόσο από την ψύξη του νερού από το μπουφάν όσο και από την εξάτμιση, τότε διατίθεται μια τεράστια ποσότητα ενέργειας με σχεδόν μηδενική αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου. Η συνολική ποσότητα ανακτώμενης θερμότητας θα μπορούσε να έχει στην περίπτωση αυτή μεγαλύτερη από την ισχύ που εξάγεται από τον κινητήρα. Αυτό μπορεί να ονομαστεί "διπλό". Και υπάρχουν τύποι σκαφών που πραγματικά μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτήν την τεράστια ποσότητα θερμότητας. Τα αλιευτικά σκάφη που λειτουργούν με κρύο νερό είναι εξαιρετικά παραδείγματα πλοίων με υψηλή ζήτηση ενέργειας. Η θερμότητα χρησιμοποιείται για την παραγωγή γλυκού νερού, την επεξεργασία των ψαριών, τη στέγαση, την απόψυξη, το νερό υγιεινής, τη θέρμανση δεξαμενών και πολλούς άλλους σκοπούς. Αλλά τα αλιευτικά σκάφη δεν είναι τα μόνα. Οποιοδήποτε σκάφος που εκτελείται σε εύκρατες κλιματικές ζώνες, διαθέτει μεγάλες εγκαταστάσεις, παράγει γλυκό νερό ή για οποιονδήποτε άλλο λόγο απαιτεί θερμότητα στο πλοίο, θα δει τα οφέλη.

Σύντομοι χρόνοι αποπληρωμής

Ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα ανάκτησης θερμότητας θα έχει σύντομο χρόνο αποπληρωμής. Αυτό, ωστόσο, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το σχεδιασμό των πλοίων, τους τύπους κινητήρων και το επιχειρησιακό προφίλ. Για πολλές περιπτώσεις, η απόσβεση αυτού του κόστους θα απαιτήσει ένα έως δύο χρόνια λειτουργίας. Εάν απαιτείται επιπλέον θερμότητα πέρα ​​από το τι μπορεί να αποδώσει ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας, ένας άμεσος καυστήρας ντίζελ αντιπροσωπεύει καλύτερη εναλλακτική λύση από την ηλεκτρική θέρμανση.

"Δεν έχουμε ακριβή καταμέτρηση των πρώτων μονάδων", λέει ο Palmar Bjornoy, Διευθύνων Σύμβουλος της Ulmatec Pyro, προσθέτοντας, "Αν συμπεριλάβουμε τις μονάδες που έχουμε παραδώσει για τις μονάδες ξηράς και άλλες ειδικά διαμορφωμένες μονάδες, έχουμε ξεπεράσει 500. Οι πρώτες μονάδες έγιναν στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Και πολλές από αυτές τις μονάδες εξακολουθούν να λειτουργούν. Συνήθως παραμένουν επί του σκάφους και παράγουν θερμότητα καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής των σκαφών ».

Η Ulmatec έχει επίσης παραδώσει μονάδες στην υπεράκτια και στη χερσαία βιομηχανία. Το Troll Research Center στην Ανταρκτική είναι η νοτιότερη μονάδα και ο Kings Bay στο New Alesund είναι ο βορειότερος. Για τα υπεράκτια έργα, τα νέα γεώτρηση γεώτρησης του Statoil, Askeladden και Askepott, αποτελούν καλά παραδείγματα συστημάτων ανάκτησης θερμότητας. Διαθέτουν τέσσερις εξοικονόμηση καυσαερίων σε κάθε πλατφόρμα.

Workboats: Μια καλή προσαρμογή

Η ιδέα είναι κατάλληλη για εφαρμογές, ειδικά στις αγορές εργασίας. Πράγματι, η χρήση αυτής της τεχνολογίας μπορεί να έχει μέγεθος αρκετά κάτω από την ικανότητα, εφ 'όσον υπάρχει ένα σκάφος που χρειάζεται θερμότητα. Οι εσωτερικές πλωτές μεταφορές και τα μικρότερα πορθμεία, για παράδειγμα, μπορούν να επωφεληθούν ιδιαίτερα. Από την άλλη πλευρά, οι κινητήρες χαμηλής ταχύτητας που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μεγαλύτερα εμπορευματοκιβώτια και τα μεγαλύτερα κρουαζιερόπλοια είναι πάνω από την εμβέλεια της Ulmatec.

Το F / T Northern Glacier, που χτίστηκε το 1983, εξακολουθεί να λειτουργεί με πλήρη ισχύ. Βασισμένο στο Σιάτλ, ξοδεύει τον μεγαλύτερο μέρος του χρόνου στα νερά της Αλάσκας. Ο αρχικός εξοικονόμηση καυσαερίων εξακολουθεί να βρίσκεται στο σκάφος, συμβάλλοντας σε σημαντική εξοικονόμηση καυσίμου. Ξεχωριστά, η νορβηγική ακτοφυλακή NoCGV Svalbard χρησιμοποιεί, μεταξύ άλλων, τη θερμότητα για αποπάγωμα, νερό, νερό, διαμονή και υγιεινή. Αυτό το σκάφος χτίστηκε το 2001 και εξακολουθεί να περιπολεί τις Νορβηγικές Νερές.

Όσον αφορά το μέλλον, το νέο βρετανικό ερευνητικό σκάφος RRS Sir Attenborough θα διαθέτει τουλάχιστον πέντε εξοικονομητές καυσαερίων μαζί με ένα ολοκληρωμένο σύστημα ανάκτησης αποβλήτων. Δεδομένου ότι το σκάφος σχεδιάζεται για έρευνα σε πολικές περιοχές, η θερμότερη προς το περιβάλλον θερμότητα είναι απαραίτητη.

Κεντρικό σύστημα θέρμανσης

Η τυπική διαμόρφωση ανάκτησης θερμότητας για πολλούς κινητήρες είναι ένα κεντρικό σύστημα ανάκτησης θερμότητας που λαμβάνει αυτόματα τη θερμότητα από τους κινητήρες. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει την ενέργεια για να προθερμαίνει τους κινητήρες σε κατάσταση αναμονής, επιτρέποντας γρήγορη εκκίνηση. Ο ευφυής έλεγχος ροής διοικείται μέσω ενός πατενταρισμένου συστήματος ελέγχου το οποίο παρακολουθεί τους καταναλωτές και τους συντελεστές θερμότητας. Καθώς η ζήτηση θερμότητας αυξάνεται, το σύστημα θα αυξήσει τη ροή για να μεταφέρει περισσότερη ενέργεια από την πηγή στην πλευρά του καταναλωτή του συστήματος.

Περισσότερη θερμότητα από όσο χρειάζεται;

Με ένα σύστημα πλήρους ανάκτησης, αυτό μπορεί να ισχύει και για κάποιους. Όμως, καθώς συνεχίζεται η προσπάθεια για πιο αποδοτικά σκάφη, αναδύονται συνεχώς νέα προϊόντα με έμφαση στην επαναχρησιμοποίηση των θερμικών απωλειών. Καθώς τα προϊόντα αυτά γίνονται πιο συνηθισμένα, πολλά σκάφη θα έχουν πραγματικές ευκαιρίες να εξοικονομήσουν ακόμα περισσότερα καύσιμα και να βελτιώσουν την αποδοτικότητα των σκαφών τους.

Ένα τέτοιο προϊόν παράγεται από την Climeon, μια εταιρεία που μετατρέπει τη θερμότητα σε καθαρό ηλεκτρισμό. Ένας άλλος, Gadcooler, έχει ένα σύστημα απορρόφησης το οποίο χρησιμοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα για να παράγει όλο ή μέρος της ψύξης που χρειάζεται ένα επιβατηγό πλοίο. Τα συστήματα ανάκτησης θερμότητας Pyro της Ulmatec εστιάζονται στον εντοπισμό, την καταγραφή και την ανάκτηση των θερμικών απωλειών. Η συλληφθείσα ενέργεια θα διανεμηθεί σε κάθε καταναλωτή ικανό να εκμεταλλευτεί τη θερμότητα.

Η Ulmatec διαθέτει περίπου 500 εξοικονομητές καυσαερίων στη λίστα αναφοράς της και έχει σχεδόν 100 δοχεία με το πλήρες σύστημα ανάκτησης θερμότητας. Είναι ένα προϊόν που ταιριάζει καλά, από OSVs, παγοθραυστικά, κρουαζιέρα αποστολών και προς τα κάτω - ή με άλλα λόγια - το workboat σας.

Ο συγγραφέας

Ο Sveinung Odegard είναι εκπρόσωπος της Βόρειας Αμερικής για το Ulmatec Pyro. Αποφοίτησε από τη Bergen Maritime Academy στη Νορβηγία με πτυχίο θαλάσσιας ηλεκτρολογίας. Εργάζοντας σε ναυτικά έργα παγκοσμίως καθ 'όλη τη διάρκεια της καριέρας του, μετακόμισε στο Seattle το 1993.

(Όπως δημοσιεύθηκε στην έκδοση Marine News του Μαρτίου 2018)