Use of variable frequency drive technology in ships - Applications

Abstract

Η παρούσα διατριβή εξετάζει την τεχνική, λειτουργική και οικονομική σκοπιμότητα της εγκατάστασης μετατροπέων συχνότητας (VFDs) στις αντλίες έρματος ενός πλοίου Supramax bulk carrier. Στόχος της μελέτης είναι να αναλυθούν οι ενεργειακές απώλειες που συνδέονται με τον συμβατικό έλεγχο παροχής μέσω στραγγαλιστικών βαλβίδων και να εκτιμηθεί η δυνατότητα των VFDs να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας, τα καύσιμα και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.Η μεθοδολογία βασίστηκε στη μοντελοποίηση της λειτουργίας των αντλιών και στην εφαρμογή των νόμων ομοιότητας, επιτρέποντας τη σύγκριση στραγγαλιστικού ελέγχου και ελέγχου μέσω VFD σε διαφορετικά σενάρια λειτουργίας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορούν να επιτευχθούν ενεργειακές εξοικονομήσεις της τάξης του 50–70% σε μερικά φορτία, οι οποίες αντιστοιχούν σε ετήσιες μειώσεις εκπομπών CO2 της τάξης των 10–50 τόνων για τυπικές ποσότητες άντλησης έρματος. Η οικονομική ανάλυση καταδεικνύει ότι, ενώ η επένδυση δεν είναι ελκυστική για πλοία με χαμηλή ζήτηση έρματος και χαμηλές τιμές καυσίμων, καθίσταται ιδιαίτερα συμφέρουσα σε σενάρια μεσαίας και υψηλής χρήσης, με περιόδους απόσβεσης 2–6 ετών και έντονα θετικές Καθαρές Παρούσες Αξίες σε ορίζοντα δεκαετίας. Εκτός από τα ποσοτικά οφέλη, η εγκατάσταση VFDs προσφέρει και ποιοτικές βελτιώσεις, όπως ομαλότερη λειτουργία, μειωμένη μηχανική φθορά, παράταση της διάρκειας ζωής των αντλιών και καλύτερη συμμόρφωση με κανονισμούς όπως ο Δείκτης Ενεργειακής Αποδοτικότητας Υφιστάμενων Πλοίων (EEXI) και ο Δείκτης Έντασης Άνθρακα (CII). H μελέτη αποδεικνύει ότι η εγκατάσταση VFDs στις αντλίες έρματος αποτελεί μια πρακτική και επεκτάσιμη λύση που βελτιώνει την ενεργειακή απόδοση, μειώνει τις εκπομπές και ενισχύει το περιβαλλοντικό προφίλ των bulk carriers. Τα ευρήματα παρέχουν τεχνική και οικονομική τεκμηρίωση για την ευρύτερη υιοθέτηση της τεχνολογίας VFD στη ναυτιλία.