Korištenje alternativnih goriva na brodovima. Ekološki aspekti korištenja alternativnih goriva na morskim i riječnim plovilima. Ukapljeni prirodni plin
© Tishinskaya Yu.V., 2014
Relevantnost ove teme određena je činjenicom da je za rad broda potrebna velika količina goriva, što štetno utječe na okoliš, budući da ogromni teretni brodovi godišnje ispuštaju milijune kubičnih metara ugljičnog dioksida u atmosferu, uzrokujući ogromnu štetu atmosferi i ubrzavanje otapanja ledenjaka na polovima. Također, zbog nestabilnih cijena naftnih derivata i ograničenih rezervi ovih minerala, inženjeri su u stalnoj potrazi za alternativnim gorivima i izvorima energije.
Svjetska brodarska industrija veliki je izvor onečišćenja okoliša, budući da globalna trgovina zahtijeva ogromne količine nafte i drugih zapaljivih materijala za morska plovila, ali kako se sve više pažnje posvećuje smanjenju emisija CO2, jasno je da je došlo vrijeme za promjene. na pogonske sustave ili pronaći potpuno novu zamjenu za njih.
Trenutno, unutar samo jedne zemlje, potrošnja motornih goriva proizvedenih iz nafte može dosegnuti stotine milijuna tona. Istodobno, cestovni i pomorski promet su među glavnim potrošačima naftnih derivata i ostat će glavni potrošači motornih goriva u razdoblju do 2040.-2050.
Također, značajan poticaj za razvoj ove problematike je činjenica da se, sukladno zahtjevima Međunarodne konvencije o sprječavanju onečišćenja s brodova, sustavno pooštravaju zahtjevi za sadržaj oksida sumpora, dušika i ugljika, kao i čestica u emisijama s pomorskih brodova. Ove tvari uzrokuju ogromnu štetu okolišu i strane su bilo kojem dijelu biosfere.
Najstroži zahtjevi postavljeni su za područja kontrole emisija (ECA). Naime:
· Baltičko i Sjeverno more
· obalne vode SAD-a i Kanade
· Karipsko more
· Sredozemno more
· obala Japana
· Malački tjesnac itd.
Tako, promjene standarda za emisije sumpornih oksida s pomorskih plovila u 2012. godini iznose 0% odnosno 3,5% u posebnim područjima i diljem svijeta. A do 2020. standardi za emisije sumpornih oksida s morskih plovila u tim će područjima na sličan način biti 0%, a diljem svijeta već će pasti na 0,5%. To implicira potrebu rješavanja problema smanjenja kemijskih emisija štetnih tvari u atmosferu iz brodskih elektrana te traženje novih, „prijateljskijih“ vrsta goriva ili energije za korištenje na brodovima.
Kako bi se riješili ti problemi, predlaže se uvođenje inovacija u dva različita smjera:
1) Korištenje novih, ekološki prihvatljivijih i ekonomičnijih vrsta goriva pri upravljanju brodovima;
2) Odbijanje našeg uobičajenog goriva u korist korištenja energije sunca, vode i vjetra.
Razmotrimo prvi način. Glavne vrste alternativnih goriva su sljedeće:
Biodizel je organsko gorivo proizvedeno iz uljarica.
Cijena brendiranog biodizela otprilike je dva puta viša od cijene običnog dizelskog goriva. Istraživanja provedena 2001./2002. u SAD-u pokazala su da kada gorivo sadrži 20% biodizela, sadržaj štetnih tvari u ispušnim plinovima raste za 11%, a samo korištenje čistog biodizela smanjuje emisije za 50%;
Alkoholi su organski spojevi koji sadrže jednu ili više hidroksilnih skupina izravno vezanih na ugljikov atom. Alkoholi su zabranjeni kao goriva niskog plamišta;
Vodik je jedina vrsta goriva čiji produkt izgaranja nije ugljikov dioksid;
Koristi se u motorima s unutarnjim izgaranjem u čistom obliku ili kao dodatak tekućem gorivu. Opasnost skladištenja na brodu i skupa oprema za takvo korištenje potpuno čine ovu vrstu goriva nije obećavajuće za brodove;
Emulzija voda-gorivo proizvodi se na brodu u posebnoj instalaciji - time se štedi gorivo, smanjuju emisije dušikovih oksida (do 30% ovisno o sadržaju vode u emulziji), ali nema značajnijeg utjecaja na emisije sumpornih oksida;
Ukapljeni i stlačeni zapaljivi plinovi omogućuju potpuno uklanjanje emisije sumpora i čestica u atmosferu, radikalno smanjenje emisije dušikovih oksida za 80%, te značajno smanjenje emisije ugljičnog dioksida za 30%.
Tako, može se tvrditi da je jedina nova vrsta goriva, čija uporaba značajno utječe na ekološku učinkovitost brodskih motora prirodni gas.
Prijeđimo na razmatranje drugog načina. Vjetar i sunce najčešći su izvori energije na Zemlji. Mnoge organizacije nude sve vrste projekata za njihovu implementaciju u svakodnevnom životu.
U međunarodnoj praksi već postoji nekoliko realiziranih i još nerealiziranih projekata brodova koji za svoju plovidbu koriste energiju vjetra i sunca.
U nastojanju da se smanji potrošnja goriva na velikim trgovačkim brodovima u svjetskim oceanima, grupa sa Sveučilišta u Tokiju razvila je projekt “Wild Challenger”.
Korištenjem ogromnih jedara na uvlačenje, visine 50 metara i širine 20 metara, godišnja potrošnja goriva može se smanjiti za gotovo 30 posto. Za maksimalni potisak, jedra se pojedinačno kontroliraju i svako je jedro teleskopsko s pet razina, što im omogućuje da se odlože kada vrijeme postane nepovoljno. Jedra su šuplja i zakrivljena, izrađena od aluminija ili ojačane plastike, što ih čini sličnijima krilima. Računalne simulacije, kao i testovi u zračnom tunelu, pokazali su da koncept može raditi čak i pri bočnom vjetru. Dakle, projekt "Wind Challenger" doista može postati razvoj brodova buduće generacije s učinkovitom potrošnjom goriva.
Tvrtka “Eco Marine Power” izradila je projekt “ Vodenjak“, što znači „Vodenjak“. Posebnost ovog projekta je korištenje solarnih panela kao jedra.
Takva jedra čak su dobila i svoje ime "kruto jedro". Oni će postati dio velikog projekta koji će pomorskim plovilima omogućiti jednostavno korištenje alternativnih izvora energije dok su na moru, na ramdi iu luci. Svaka ploča jedra automatski će mijenjati položaj pomoću računalne kontrole, koju razvija japanska tvrtka. KEI System Pty Ltd" Ploče se također mogu ukloniti tijekom nepovoljnih vremenskih uvjeta.
Najnoviji napredak u solarnoj tehnologiji znači da se sada može koristiti kombinacija solarnih panela i jedara, stavljajući ovaj projekt na čelo modernog razvoja brodogradnje.
Sustav " Vodenjak» dizajniran je tako da ne zahtijeva veliku pozornost posade broda i relativno je jednostavan za postavljanje. Materijali od kojih je napravljeno kruto jedro i ostale komponente sustava se recikliraju.
Sustav " Vodenjak» postat će atraktivna za ulaganja brodara i brodskih operatera zbog brze povratnosti projekta.
Možemo zaključiti da su oba ova načina dizajnirana za rješavanje istih problema. Provedba ovih projekata ima značajan utjecaj na globalni pomorski promet, pridonoseći značajnom smanjenju onečišćenja okoliša i smanjenju troškova goriva i održavanja. Što odabrati je svačiji posao. Lakši način implementacije je korištenje ekonomičnog goriva, budući da ova tehnologija ne zahtijeva potpunu zamjenu flote, već se može koristiti na postojećim brodovima, ali i dalje održava određenu razinu troškova goriva i emisije štetnih tvari u atmosferu. . Odabir gradnje brodova koji u svom radu koriste alternativne izvore energije, s jedne strane zahtijeva potpunu zamjenu flote, ali s druge strane eliminira troškove goriva i značajno smanjuje različite vrste zagađenja okoliša.
Književnost
1. Sokirkin V.A. Međunarodno pomorsko pravo: udžbenik / Sokirkin V.A.,
Shitarev V.S. – M: Međunarodni odnosi, 2009. – 384 str.
2. Shurpyak V.K. Primjena alternativnih vrsta energije i alternativa
goriva na morskim plovilima [Elektronički izvor]. - Način pristupa dokumentu:
http://www.korabel.ru/filemanager
3. Brodovi budućnosti [elektronički izvor]. – Način pristupa dokumentu:
http://korabley.net/news/korabli_budushhego/2010-04-05-526
4. Mogući su ekonomični brodovi [elektronički izvor]. – Način pristupa
dokument: http://korabley.net/news/ehkonomichnye_suda_vozmozhny/2014-01-06-
5. Alternativni sustav Aquarius mogao bi promijeniti dostavu
[elektronički izvor]. – Način pristupa dokumentu: http://shipwiki.ru/sovremennye_korabli/na_ostrie_progressa/alternativnaya_sistema_emp_aquarius.html
Međunarodne inicijative za smanjenje ugljičnog dioksida (CO2) i drugih štetnih emisija s brodova potiču potragu za alternativnim izvorima energije.
Konkretno, izvješće klasifikacijskog društva DNV GL ispituje korištenje gorivih ćelija, plinskih i parnih turbina zajedno s električnim pogonskim sustavima, koji mogu biti učinkoviti samo u kombinaciji s ekološki prihvatljivijim gorivima.
Korištenje gorivih ćelija na brodovima trenutno je u razvoju, no proći će dosta vremena prije nego što one mogu zamijeniti glavne motore. Koncepti u tom smjeru već postoje, na primjer, trajekt tvrtke VINCI Energies. Takvo plovilo ima duljinu od 35 m. Moći će držati naboj energije dobivene iz obnovljivih izvora 4 sata. Na web-mjestu tvrtke stoji da će takvo plovilo prometovati između francuskog otoka Ouessant i kontinenta počevši od 2020. godine.
Korištenje baterija i energije vjetra također se smatra inovativnim tehnologijama.
Plovilo na vjetar, The Vindskip
Baterijski sustavi već se koriste u brodarstvu, ali je upotreba tehnologije za pomorska plovila ograničena zbog niske učinkovitosti.
Konačno, korištenje energije vjetra, iako nije novost, tek treba dokazati svoju ekonomsku privlačnost u modernoj brodogradnji.
Podsjećamo, od 1. siječnja 2020. udio sumpora (SOx) u gorivu ne bi smio sadržavati više od 0,5%, a emisija stakleničkih plinova trebala bi se smanjiti za 50% do 2050. godine, prema posljednjoj odluci Međunarodne pomorske organizacije ( IMO).
Alternativna goriva
Alternativna goriva koja se trenutno razmatraju uključuju ukapljeni prirodni plin (LNG), ukapljeni naftni plin (LPG), metanol, biogoriva i vodik.
IMO trenutno razvija sigurnosni kodeks (IGF kodeks) za brodove koji koriste plin ili druga ekološki prihvatljiva goriva. Nastavlja se rad u području metanola i goriva niske točke paljenja.
IGF kodeks još nije razvijen za druge vrste goriva, što brodovlasnici moraju uzeti u obzir.
Utjecaj na okoliš
Prema DNV GL, LNG emitira najmanje stakleničkih plinova (glavni staklenički plinovi su vodena para, ugljični dioksid, metan i ozon). Međutim, neizgoreni metan, koji je glavna komponenta LNG-a, stvara emisije s 20 puta većom emisijom stakleničkih plinova od ugljičnog dioksida (CO2 - ugljični dioksid).
Međutim, prema proizvođačima motora na dva goriva, količina neizgorjelog metana u modernoj opremi nije tako velika, a njihova uporaba smanjuje stakleničke plinove u brodskom prometu za 10-20%.
Ugljični otisak (količina stakleničkih plinova uzrokovanih organizacijskim aktivnostima i aktivnostima prijevoza tereta) od korištenja metanola ili vodika značajno je veći od onog od korištenja teškog loživog ulja (HFO) i brodskog plinskog ulja (MGO).
Kod korištenja obnovljivih izvora energije i biogoriva, ugljični otisak je manji.
Ekološki najprihvatljivije gorivo je vodik, proizveden iz obnovljivih izvora energije. U budućnosti bi se mogao koristiti tekući vodik. Međutim, ima prilično nisku volumetrijsku gustoću energije, što dovodi do potrebe za stvaranjem velikih skladišnih prostora.
Što se tiče emisija dušika, motori s unutarnjim izgaranjem s Otto ciklusom pogonjeni CNG-om ili vodikom ne zahtijevaju opremu za obradu ispušnih plinova kako bi bili u skladu sa standardom Tier III. U većini slučajeva, motori na dva goriva koji rade na dizelskom ciklusu nisu prikladni za ispunjavanje standarda.
Razina emisije dušika pri korištenju različitih vrsta goriva.
Zbog prisutnosti nekoliko elektrana na velikom brodu, na primjer, glavnog motora, dizelskog generatora za proizvodnju električne energije, kotla za proizvodnju tople vode i pare, brodsko gorivo može se predstaviti s nekoliko vrsta odjednom.
Štoviše, glavni motor morskog broda često ne pokreće jedna, nego dvije ili više vrsta goriva naizmjenično. To je zbog činjenice da u oceanu postoje zone posebne kontrole emisija sumpora - Sjeverno i Baltičko more, atlantska i pacifička obala SAD-a i Kanade.
Pri približavanju im se motori prebacuju na dizelsko gorivo s niskim udjelom sumpora. Ista tehnika se koristi prije izvođenja manevara u kojima je potrebno često mijenjati načine rada motora. Nakon isplovljavanja iz luke dizelsko gorivo zamjenjuje se loživim uljem na kojem brod prelazi glavni dio putovanja.
Brodska goriva
Glavne vrste goriva za brodove danas su:
- dizel gorivo;
- brodska goriva visoke viskoznosti;
- ostale vrste (KST - komponenta brodskog goriva iz plinskog kondenzata, nafta plinske turbine TG i TGVK, LNG - ukapljeni prirodni plin itd.)
Dizel i nisko viskozna goriva klasificiraju se kao laki naftni proizvodi. Međusobno se razlikuju po cijeni (SMT je mnogo jeftiniji), kao i po tehničkim karakteristikama.
SMT sadrži više sumpora (od 0,5 do 1,5% u odnosu na 0,01%) i ima niži cetanski broj (40 u odnosu na 45). Glavna prednost kod zamjene dizelskog goriva niske viskoznosti je ta što je potonje jeftino, a također i to što se u nedostatku sumpora dizelskom gorivu moraju dodati posebni skupi aditivi kako bi se održala svojstva podmazivanja.
Visokoviskozne vrste brodskog dizelskog goriva klasificiraju se kao tamne vrste naftnih derivata. Oni su jeftiniji od lakih, pa se široko koriste za otpremu. Dijele se na lake, teške i superteške. Ove vrste uključuju brodska loživa ulja F-5 i F-12, loživa ulja M-40 i M-100, brodska goriva IFO-30, IFO-180, IFO-380. Proizvode se miješanjem zaostalih naftnih derivata s dizelskim frakcijama. Tamne vrste se koriste u motorima s malim i srednjim brojem okretaja.
O skladištenju i pripremi brodskog goriva
Za skladištenje goriva na brodu koriste se bunkeri goriva koji se nalaze uz strojarnicu. Veliki brod može potrošiti i do 40 tona goriva dnevno, ali se višak goriva, osim rezervi za slučaj nužde u slučaju nevremena, ne odnosi na plovidbu, jer stvara balast i smanjuje korisno opterećenje broda. Balast također uključuje mrtvo gorivo na brodu - ostatke u bunkerima ispod usisnih cijevi.
Loživa ulja se prije upotrebe često podvrgavaju posebnim postupcima pripreme. Sastoje se od:
- U zagrijavanju ložive mase hladnog loživog ulja, koje je izgubilo fluidnost, dodavanjem vrućeg loživog ulja u spremnik. Grijanje se također provodi u spremnicima opremljenim posebnim sustavima grijanja.
- Čišćenje taloženjem ili separacijom u posebnim brodskim postrojenjima; Tijekom ovih procesa odvajaju se prljavština, mehanički uključci i voda. Pročišćeno gorivo uzrokuje manje trošenje motora, tako da se jedinice za pročišćavanje više nego isplate.
Danas postoje mnoge vrste dizela i drugih vrsta goriva za brodove. Kako biste izbjegli pogreške pri kupnji, nastojte kupovati goriva i maziva samo od provjerenih dobavljača.
