Use of variable frequency drive technology in ships - Applications

Paisios, Martinos; Παΐσιος, Μαρτίνος

dc.contributor.advisor	Pariotis, Efthimios
dc.contributor.advisor	Παριώτης, Ευθύμιος
dc.contributor.author	Paisios, Martinos
dc.contributor.author	Παΐσιος, Μαρτίνος
dc.date.accessioned	2025-12-18T06:43:51Z
dc.date.available	2025-12-18T06:43:51Z
dc.date.issued	2025-11-20
dc.identifier.uri	https://dione.lib.unipi.gr/xmlui/handle/unipi/18715
dc.description.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.	el
dc.format.extent	83	el
dc.language.iso	en	el
dc.publisher	Πανεπιστήμιο Πειραιώς	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.title	Use of variable frequency drive technology in ships - Applications	el
dc.type	Master Thesis	el
dc.contributor.department	Σχολή Ναυτιλίας και Βιομηχανίας. Τμήμα Ναυτιλιακών Σπουδών	el
dc.description.abstractEN	This thesis research examines the technical, operational and economic feasibility of the installation of Variable Frequency Drive (VFD) units on the ballast pumps of a Supramax bulk carrier. The paper focuses on the inefficiencies of traditional throttling-based pump control and the promise of VFD retrofits, with regards to energy savings, fuel saving, and greenhouse gas emissions. The study integrated pump performance modeling and the use of affinity laws together to lead to a comparative study of throttling and VFD control in various flow regimes. The results show that at partial loadings, energy savings of 50-70 percent are possible, which means that for typical ballast water throughput, savings of 10- 50 tonnes of CO2 can be achieved annually. The economic feasibility analysis revealed that although the investment is not attractive for vessels with low ballast demand and low fuel prices the investment is attractive under medium- to high- utilisation scenarios with payback periods of two to six years and strongly positive NPV horizons of 10 years. In addition to measurable savings, VFD integration also provides qualitative advantages such as smoother operation, reduced mechanical wear, longer pump life, and greater compliance with the new environmental regulations, such as the Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) and Carbon Intensity Indicator (CII). In conclusion, the study shows that the VFD retrofits on ballast pumps are a viable and scalable energy efficiency measure, capable of reducing emissions and improving the sustainability profile of bulk carriers. The results not only provide technical justification, but also several economic reasons to favor the wider use of VFD technology in the maritime industry.	el
dc.corporate.name	Σχολή Ναυτικών Δοκίμων	el
dc.contributor.master	ΔΠΜΣ στη Διοίκηση στη Ναυτική Επιστήμη και Τεχνολογία	el
dc.subject.keyword	Variable frequency drives	el
dc.subject.keyword	Energy efficiency	el
dc.subject.keyword	Bulk carrier	el
dc.subject.keyword	CO₂ emissions reduction	el
dc.subject.keyword	Maritime sustainability	el
dc.date.defense	2025-11-24

Files in this item

Name:
Size:: 1.240Mb
Format:: PDF
Description:: Master thesis

View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Τμήμα Ναυτιλιακών Σπουδών
Department of Maritime Studies

Show simple item record

Except where otherwise noted, this item's license is described as
Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα