Stosowanie paliw alternatywnych na statkach. Środowiskowe aspekty stosowania paliw alternatywnych na statkach morskich i rzecznych. Siła mięśni człowieka

© Tishinskaya Yu.V., 2014

O randze tego tematu decyduje fakt, że statek do swojej pracy zużywa duże ilości paliwa, co ma szkodliwy wpływ na środowisko, gdyż ogromne statki towarowe corocznie uwalniają do atmosfery miliony metrów sześciennych dwutlenku węgla, powodując ogromne szkody w atmosferze i przyspieszając topnienie lodowców na biegunach. Również ze względu na niestabilne ceny produktów naftowych i ograniczone zasoby tych minerałów inżynierowie nieustannie poszukują alternatywnych paliw i źródeł energii.

Żegluga światowa jest głównym źródłem zanieczyszczenia środowiska, as handel światowy wymaga wielka ilość zużycie oleju i innych materiałów palnych statki morskie, ale w miarę poświęcania większej uwagi ograniczeniu emisji CO2 jasne jest, że nadszedł czas na wprowadzenie zmian w układach napędowych lub znalezienie ich w ogóle zamiennika.

Obecnie w obrębie jednego kraju zużycie paliw silnikowych wytwarzanych z ropy naftowej może sięgać setek milionów ton. Jednocześnie transport drogowy i morski należy do głównych odbiorców produktów naftowych i pozostanie głównym odbiorcą paliw silnikowych w latach 2040-2050.

Istotnym impulsem do rozwoju tego zagadnienia jest także fakt, że zgodnie z wymogami Międzynarodowej Konwencji o zapobieganiu zanieczyszczaniu morza przez statki następuje systematyczne zaostrzanie wymagań dotyczących zawartości tlenków siarki, azotu i dwutlenku węgla i cząstek stałych w emisjach ze statków morskich. Substancje te powodują ogromne szkody dla środowiska i są obce jakiejkolwiek części biosfery.

Najbardziej rygorystyczne wymagania stawiane są obszarom kontroli emisji (ECA). Mianowicie:

· Morza Bałtyckiego i Północnego

· wody przybrzeżne USA i Kanady

· Morze Karaibskie

· Morze Śródziemne

· wybrzeże Japonii

· Cieśnina Malakka itp.

Zatem, zmiany norm emisji tlenku siarki ze statków morskich w roku 2012 wynoszą odpowiednio 0% i 3,5% w obszarach specjalnych i na całym świecie. A do 2020 roku normy emisji tlenku siarki ze statków morskich na tych obszarach podobnie wyniosą 0%, a na całym świecie spadną już do 0,5%. Oznacza to konieczność rozwiązania problemu ograniczenia emisji chemicznych szkodliwych substancji do atmosfery z elektrowni okrętowych oraz poszukiwania nowych, bardziej „przyjaznych” rodzajów paliw czy energii do wykorzystania na statkach.

Aby rozwiązać te problemy, proponuje się wprowadzenie innowacji w dwóch różnych kierunkach:

1) Stosowanie nowych, bardziej przyjaznych dla środowiska i ekonomicznych rodzajów paliw podczas eksploatacji statków;

2) Rezygnacja ze zwykłego paliwa na rzecz wykorzystania energii słońca, wody i wiatru.

Rozważmy pierwszy sposób. Główne rodzaje paliw alternatywnych to:

Biodiesel to paliwo organiczne produkowane z roślin oleistych.

Cena markowego biodiesla jest około dwukrotnie wyższa od ceny zwykłego biodiesla olej napędowy. Badania przeprowadzone w latach 2001/2002 w USA wykazały, że gdy paliwo zawiera 20% biodiesla, zawartość substancji szkodliwych w spalinach wzrasta o 11%, a samo zastosowanie czystego biodiesla zmniejsza emisję o 50%;

Alkohole to związki organiczne zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych bezpośrednio związanych z atomem węgla. Alkohole są zabronione jako paliwa o niskiej temperaturze zapłonu;

Wodór jest jedynym rodzajem paliwa, którego produktem spalania nie jest dwutlenek węgla;

Stosowany jest w silnikach spalinowych w postaci czystej lub jako dodatek do paliw płynnych. Niebezpieczeństwo przechowywania go na statku i drogi sprzęt przeznaczone do podobnego użytku ten typ absolutnie bez paliwa nie obiecujące dla statków;

Emulsja wodno-paliwowa produkowana jest na statku w specjalnej instalacji - pozwala to zaoszczędzić paliwo, zmniejsza emisję tlenków azotu (do 30% w zależności od zawartości wody w emulsji), ale nie ma istotnego wpływu na emisję tlenków siarki;

Skroplone i sprężone gazy palne pozwalają całkowicie wyeliminować emisję siarki i pyłów do atmosfery, radykalnie zmniejszyć emisję tlenków azotu o 80% i znacząco zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 30%.

Zatem można argumentować, że jedynym nowym rodzajem paliwa, którego stosowanie w znaczący sposób wpływa na ekologiczność silników statków, jest gazu ziemnego.

Przejdźmy do rozważenia drugiego sposobu. Wiatr i słońce są najpowszechniejszymi źródłami energii na Ziemi. Wiele organizacji oferuje wszelkiego rodzaju projekty, w których można je wdrożyć życie codzienne.

W praktyce międzynarodowej istnieje już kilka wdrożonych i jeszcze niezrealizowanych projektów statków wykorzystujących do nawigacji energię wiatru i słońca.

W celu zmniejszenia zużycia paliwa przy dużych prędkościach statki handlowe floty na oceanach świata grupa z Uniwersytetu Tokijskiego opracowała projekt „Wild Challenger”.

Dzięki zastosowaniu gigantycznych, rozsuwanych żagli o wysokości 50 metrów i szerokości 20 metrów roczne zużycie paliwa można zmniejszyć o prawie 30 procent. Aby uzyskać maksymalny ciąg, żagle są indywidualnie sterowane, a każdy żagiel jest teleskopowy z pięcioma poziomami, co pozwala na ich schowanie, gdy pogoda się niesprzyjająca. Żagle są puste w środku i zakrzywione, wykonane z aluminium lub wzmocnionego tworzywa sztucznego, dzięki czemu bardziej przypominają skrzydła. Symulacje komputerowe, a także testy w tunelu aerodynamicznym wykazały, że koncepcja może działać nawet przy bocznym wietrze. Tym samym projekt „Wind Challenger” może naprawdę stać się opracowaniem oszczędnych statków przyszłej generacji.

Firma „Eco Marine Power” opracowała projekt „ Wodnik", co oznacza "Wodnik". Cechą szczególną tego projektu jest wykorzystanie paneli słonecznych jako żagla.

Otrzymali nawet takie żagle Prawidłowa nazwa„twardy żagiel” Staną się częścią duży projekt, co umożliwi statkom morskim łatwe korzystanie z alternatywnych źródeł energii zarówno na morzu, na redzie, jak i w porcie. Każdy panel żagla automatycznie zmieni położenie za pomocą sterowanie komputerem który jest opracowywany Japońska firma « KEI System Pty Ltd" Panele można również zdjąć w przypadku niesprzyjających warunków atmosferycznych.

Najnowsze osiągnięcie w tej dziedzinie technologia słoneczna oznacza, że możliwe jest obecnie wykorzystanie kombinacji paneli słonecznych i żagli, co stawia ten projekt w czołówce rozwoju nowoczesnego przemysłu stoczniowego.

Systemowy” Wodnik» jest zaprojektowany tak, aby nie wymagał dużej uwagi załogi statku i był stosunkowo łatwy w montażu. Materiały, z których wykonany jest sztywny żagiel oraz pozostałe elementy systemu, pochodzą z recyklingu.

Systemowy” Wodnik» staną się atrakcyjne dla inwestycji przedsiębiorstw żeglugowych i operatorów statków dzięki szybki zwrot projekt

Możemy stwierdzić, że oba te sposoby mają na celu rozwiązanie tych samych problemów. Realizacja tych projektów ma znaczący wpływ na światową żeglugę, przyczyniając się do znacznej redukcji zanieczyszczeń środowiska oraz obniżenia kosztów paliwa i utrzymania. Co wybrać, to sprawa każdego. Łatwiejszym sposobem na wdrożenie jest wykorzystanie ekonomicznego paliwa, gdyż technologia ta nie wymaga całkowitej wymiany floty, ale można ją zastosować na istniejących statkach, zachowując jednak pewien poziom kosztów paliwa i emisji szkodliwych substancji do atmosfery . Decydowanie się na budowę statków wykorzystujących w swojej eksploatacji alternatywne źródła energii z jednej strony wymaga całkowitej wymiany floty, ale z drugiej eliminuje koszty paliwa i znacząco ogranicza różnego rodzaju zanieczyszczenia środowiska.

Literatura

1. Sokirkin V.A. Międzynarodowe prawo morskie: podręcznik / Sokirkin V.A.,

Shitarev V.S. - M: Stosunki międzynarodowe, 2009. – 384 s.

2. Shurpyak V.K. Aplikacja typy alternatywne energia i alternatywa

paliwa na statkach morskich [Zasoby elektroniczne]. - Tryb dostępu do dokumentów:

http://www.korabel.ru/filemanager

3. Statki przyszłości [ zasób elektroniczny] – Tryb dostępu do dokumentów:

http://korabley.net/news/korabli_budushhego/2010-04-05-526

4. Możliwe są ekonomiczne statki [zasoby elektroniczne]. - Tryb dostępu

dokument: http://korabley.net/news/ehkonomichnye_suda_vozmozhny/2014-01-06-

5. Alternatywny system Aquarius może zmienić wysyłkę

[zasoby elektroniczne]. – Tryb dostępu do dokumentów: http://shipwiki.ru/sovremennye_korabli/na_ostrie_progressa/alternnativnaya_sistema_emp_aquarius.html

100 lat po całkowitym porzuceniu żaglówek stoczniowcy ponownie zwracają się w stronę energii wiatrowej, próbując obniżyć koszty paliwa.
Oto kilka projektów statków transportowych, które wykorzystują alternatywne źródła do dostarczania ładunków.

Eco Marine Power – panele słoneczne działają jak żagle

Japońska firma Eco Marine Power (EMP) zdecydowała się stworzyć jednocześnie jednostkę żaglową i zaawansowaną technologicznie, zastępując tradycyjne żagle .

EMP jest innowacyjną firmą stosującą nowe technologie w projektowaniu i budowie statków morskich. Inżynierowie i badacze firmy postawili sobie za cel opracowanie bardziej przyjaznych środowisku silników do transportu morskiego i rzecznego, tak aby ograniczyć zarówno tradycyjne źródła energii, jak i szkody powodowane przez ich użytkowanie dla środowiska.

Zamiast tradycyjnych żagli zastosowano żagle sterowane panele słoneczne. Po pierwsze, ich duża powierzchnia i obecność kontrolowanego mechanizmu obrotowego pozwolą na wykorzystanie paneli jako zwykłych żagli. Po drugie, energia elektryczna zgromadzona podczas rejsu zostanie wykorzystana do zasilania silników podczas manewrowania statkiem w porcie.

System obrotowy każdego panelu słonecznego pozwala na idealne ustawienie go na wietrze lub całkowite usunięcie przy złej pogodzie. Po złożeniu poziomo panele słoneczne będą nadal miały swoje aktywne powierzchnie zwrócone w stronę światła słonecznego i dodatkowo będą ładowały pokładowe akumulatory.

Przedstawiciele EMP twierdzą, że sztywność i niezawodność konstrukcji ich zaawansowanych technologicznie żagli jest w stanie wytrzymać nawet bardzo silne sztormy na morzu, dzięki czemu statek utrzyma się na powierzchni i będzie poruszał się po zatwierdzonym kursie, nawet tam, gdzie konwencjonalne żaglowce nie są w stanie tego zrobić. Ponadto nowe żagle wymagają minimalnej konserwacji.
Inżynierowie EMP obliczyli, że wyposażenie konwencjonalnego statku w tak unikalne żagle zmniejszy zużycie paliwa o 20%, a jeśli statek zostanie wyposażony dodatkowo w dodatkowe silniki elektryczne, to zużycie zmniejszy się prawie o połowę – o około 40%.

PROJEKT STATKU NA PALIWO GAZOWE

Moskwa 2011 .

Wykonawcy:

Wiodący projektant (ur. 1984)

Inżynier-konstruktor (ur. 1984)

Technik projektant (ur. 1989)

Lider tematu:

Dyrektor Centrum Naukowo-Produkcyjnego „Rechport”, doc. A. K. Tatarenkow

Praca pisemna

Raport zawiera 13 stron tekstu, 1 tabelę, 5 rycin, 1 źródło

PROJEKTOWANIE, BUDOWA, WYPOSAŻENIE INSTALACJI ENERGETYCZNEJ PROJEKTU STATKU MOTOROWEGO P51, SPRĘŻONY I SKOMPLIKOWANY GAZ ZIEMNY (METAN).

Przedmiot rozwoju: statki żeglugi śródlądowej zasilane paliwami alternatywnymi, tj. możliwość stosowania na statkach dwóch opcji paliwa gazowego: sprężonego gazu ziemnego lub skroplonego gazu ziemnego.

Cel pracy: Perspektywiczne wykorzystanie paliwa gazowego dla statków rzecznych nowej generacji.

Uzyskany wynik: perspektywa wykorzystania elektrowni morskiej (SPP) działającej na paliwie gazowym na statkach rzecznych daje w szczególności podstawową decyzję o rozkładzie sprzęt gazowy na statkach klasy „P” projektu P51.

Wysoki koszt oleju napędowego zmusza armatorów do rozwiązania problemu znalezienia alternatywnych rodzajów paliwa i przystosowania do nich niektórych grup statków.

W związku z tendencją Moskwy do stawania się miastem przyjaznym środowisku, w moskiewskim węźle komunikacyjnym nie ma dużych mas powietrza, które mogłyby rozpraszać szkodliwe emisje. W tym zakresie, aby zwiększyć konkurencyjność transportu wodnego w stosunku do innych gałęzi transportu, należy określić priorytet wiąże się ze zmniejszeniem toksyczności gazów spalinowych.

Jednym z tych obszarów jest przestawienie elektrowni okrętowych na działanie z oleju napędowego na gaz. Jednocześnie należy podkreślić możliwość stosowania na statkach dwóch rodzajów paliwa gazowego: sprężonego gazu ziemnego lub skroplonego gazu ziemnego.

Projekt zakłada konwersję istniejących statków żeglugi śródlądowej na paliwo gazowe, a także budowę nowych statków wykorzystujących paliwo gazowe.

Badania techniczno-ekonomiczne efektywności wykorzystania skroplonego i sprężonego gazu ziemnego na statkach rzecznych akwenu Moskwy przeprowadzono w VNIIGaz oraz na Wydziale Elektrowni Okrętowych Moskiewskiej Państwowej Akademii Transportu Wodnego [Raport z prac badawczych nt. temat VI/810. M., MGAVT, 1997. Przebudowa elektrowni rzecznych statków motorowych linii miejskich w obwodzie moskiewskim (na przykładzie statku motorowego projektu R-51 „Moskwa”) do pracy na sprężonym gazie ziemnym] , które wykazało możliwość wykorzystania gazu na statkach floty rzecznej.

W 1998 roku Moskiewska Państwowa Akademia Transportu Wodnego przebudowała elektrownię pasażerskiego statku motorowego „Uchebny-2” projektu R51E (typu moskiewskiego) na zasilanie sprężonym gazem. Ponowne wyposażenie przeprowadzono zgodnie z projektem centrum stoczniowego, opracowanym w odniesieniu do statków projektów P35 (Neva) i P51 (Moskwa).

Badania eksperymentalne wykazały bezpośrednie Korzysci ekonomiczne od zużycia gazu. Jednocześnie zidentyfikowano potrzebę zainstalowania dodatkowych czujników alarmowych, które powiadamiają o wycieku gazu, a w przypadku jego wystąpienia wysyłają sygnał o automatycznym przełączeniu instalacji na pracę na oleju napędowym.

Pomimo wielu pozytywne strony stosowania gazu sprężonego i skroplonego, należy zwrócić uwagę na główną wadę takich systemów. Przede wszystkim jest to utrata powierzchni użytkowej na pokładzie promenadowym (na m/v „Uchebny-2”

zainstalowano 32 butle ze sprężonym gazem o pojemności 50 litrów każda) dla statków zasilanych gazem sprężonym, co wskazuje na przewagę gazu skroplonego. Następna wada jest brak wymagań Regulaminu Rosyjskiego Rejestru Rzecznego dla statków posiadających instalacje tego typu i oczywiście głównym czynnikiem ograniczającym jest brak sieci stacji benzynowych. A jeśli dla transport drogowy Sieć ta rozwija się, zatem dla transportu wodnego, charakteryzującego się obecnością dużych przepustowości i długością linii transportowych, kwestia ta pozostaje aktualna.

Powyższe będzie oczywiście wymagało inwestycji kapitałowych, ale możliwe będzie do osiągnięcia:

1. Poprawa stanu środowiska na obszarach wodnych poprzez zmniejszenie o 50% emisji substancji toksycznych i zadymienia gazów spalinowych z okrętowych silników wysokoprężnych.

2. Obniżenie kosztów paliwa o 20-30%.

W tym zakresie konwersja statków na gaz pozwala nie tylko na korzyści ekonomiczne, ale prowadzi także do poprawy sytuacji ekologicznej (czysta przestrzeń powietrzna).

Na statkach transportowych najbardziej realne jest zastosowanie gazu skroplonego, co jest podyktowane dużą mocą elektrowni i dużą długością linii (wymagane są duże zapasy gazu przy minimalnej utracie powierzchni użytkowej górnych pokładów ). W związku z tym w odległych obszarach wymagane będą gazowce. Dlatego główną ideą powinno być stworzenie typów zbiorników odpowiadających niebezpiecznym właściwościom produktów, ponieważ każdy produkt może mieć jedną lub więcej niebezpiecznych właściwości, w tym palność, toksyczność, korozyjność i reaktywność. Podczas transportu gazów skroplonych (produkt jest schłodzony lub pod ciśnieniem) mogą wystąpić dodatkowe zagrożenia.

Poważne kolizje lub uziemienie mogą skutkować uszkodzeniem zbiornika ładunkowego, a w rezultacie niekontrolowanym uwolnieniem produktu. Taki wyciek może skutkować odparowaniem i rozproszeniem produktu, a w niektórych przypadkach kruchym pęknięciem kadłuba gazowca. Dlatego takie niebezpieczeństwo, o ile jest to praktycznie możliwe, w oparciu o współczesną wiedzę i postęp naukowy i technologiczny należy ograniczyć do minimum. Kwestie te powinny znaleźć odzwierciedlenie przede wszystkim w Regulaminie rosyjskiego rejestru rzecznego. Jednocześnie wymagania stawiane gazowcom i ewentualnie chemikaliom powinny opierać się na niezawodnych zasadach budowy statków, inżynierii okrętowej oraz na nowoczesnym rozumieniu niebezpiecznych właściwości różnych produktów, ponieważ technologia projektowania gazowców to nie tylko złożone, ale także szybko się rozwijające i w tym zakresie wymagania nie mogą pozostać niezmienione.

W związku z powyższym dzisiaj kwestia tworzenia Ramy prawne w odniesieniu do statków zasilanych paliwem gazowym i statków nim przewożących.

Na podstawie powyższego można stwierdzić, że wraz z dalszym wzrostem światowych, a co za tym idzie rosyjskich cen oleju napędowego, armatorzy zmuszeni są szukać alternatywnych sposobów rozwiązania problemu, z których jednym jest wykorzystanie gazu. Jednakże stosowanie paliwa gazowego (zarówno sprężonego gazu ziemnego, jak i skroplonego) na statkach rzecznych jest wskazane tylko w przypadku rozwiniętej sieci stacji benzynowych.

W nowoczesne warunki budowa przemysłowych stacji benzynowych to marnotrawstwo fundusze publiczne i nie ma możliwości znalezienia innych źródeł finansowania tego typu obiektów. Dlatego budowa w mieście i szereg dużych osady stacje benzynowe, które służyłyby nie tylko do tankowania statków, ale także do tankowania pojazdów. Aby umożliwić tankowanie statków w odległych obszarach, możliwe jest wykorzystanie gazowców, które zaleca się budować w przedsiębiorstwach przemysłowych. W tym przypadku możliwość budowy takich obiektów oprócz agencje rządowe Zainteresowane mogą być takie organizacje jak Gazprom, Fundusz Ekologiczny, Rząd Moskwy i szereg innych firm.

Przemysł (na przykład ENERGOGAZTECHNOLOGY LLC itp.) produkuje tłokowe silniki gazowe z zapłonem iskrowym i produkty na ich bazie: jednostki elektryczne, elektrownie, generatory silników (generatory gazu) itp. Wszystkie silniki gazowe z tworzeniem mieszanki zewnętrznej.

Schemat ideowy oraz urządzenia do pracy elektrowni okrętowej wykorzystującej paliwo gazowe.

Gaz opałowy przygotowywany jest do spalenia w przewodzie gazowym (rys. 1). Następnie gaz paliwowy o ciśnieniu równym ciśnieniu atmosferycznemu trafia do mieszalnika (rys. 2), gdzie jest mieszany z powietrzem w wymaganej proporcji. Dozowanie mieszanki gazowo-powietrznej wchodzącej do silnika odbywa się za pomocą przepustnicy (rys. 3) z napędem elektrycznym.

Sterowanie prędkością obrotową i wytwarzaniem iskry odbywa się za pomocą układu sterującego silnika gazowego. Ten system spełnia funkcje systemu ostrzegania awaryjnego silnika gazowego, otwiera i zamyka elektromagnetyczny zawór paliwa w odpowiednim momencie podczas uruchamiania i zatrzymywania silnika.

https://pandia.ru/text/78/182/images/image004_123.jpg" alt="C:\Documents and Settings\Tatarenkov AK\Desktop\energogaz\mixer.jpg" width="514" height="468">!}

Ryż. 2 Mikser

Rys.3 Zawór dławiący

SPC „Rechport” wykonał szereg opracowań wstępnych dla przezbrojenia m/v „Moskwa” pr. R-51 pod kątem umiejscowienia butli z gazem (wymiary jednej butli: długość – 2000 mm, Ø 401 mm). , objętość 250 l.), porównawcze przeliczenia wskaźników wydajności pokazano poniżej w Tabeli 1, a schematy rozmieszczenia (opcje) pokazano na Ryc. 4.

To ponowne wyposażenie wymaga dodatkowego wzmocnienia w celu zapewnienia wytrzymałości konstrukcji namiotu. Wstępny projekt zbrojenia pokazano na rys. 5.

Tabela 1

Główne wymiary kadłuba, m: długość – 36; szerokość – 5,3; wysokość boku – 1,7	Seryjny m/v "Moskwa" z silnikiem wysokoprężnym	m/v „Moskwa” z instalacją silnika spalinowego na gaz	m/v „Moskwa” z instalacją silnika spalinowego na gaz
Lokalizacja zbiorników paliwa
	markiza+rufa
Autonomia nawigacji, dni
Czas lotu, godz
Liczba pasażerów, osób
projekt
rzeczywisty

https://pandia.ru/text/78/182/images/image007_80.jpg" szerokość="370" wysokość="190 src=">

b) zasilanie (12 cylindrów)

https://pandia.ru/text/78/182/images/image009_67.jpg" szerokość="527" wysokość="681 src=">

Ryż. 5 Wstępna konstrukcja wzmocnienia markizy.

Lista wykorzystanych źródeł

1. Raport z badań na temat VI/810. M., MGAVT, 1997. Ponowne wyposażenie elektrowni rzecznych statków motorowych linii miejskich w obwodzie moskiewskim (na przykładzie statku motorowego projektu R-51 „Moskwa”) do pracy na sprężonym gazie ziemnym.

Międzynarodowe inicjatywy mające na celu redukcję dwutlenku węgla (CO2) i innych szkodliwych emisji ze statków napędzają poszukiwania alternatywnych źródeł energii.

W szczególności raport towarzystwa klasyfikacyjnego DNV GL bada zastosowanie ogniw paliwowych, turbin gazowych i parowych wraz z elektrycznymi układami napędowymi, które mogą być skuteczne jedynie w połączeniu z większą liczbą przyjazny dla środowiska wygląd paliwo.

Zastosowanie ogniw paliwowych na statkach jest obecnie w fazie rozwoju, ale upłynie dużo czasu, zanim będą one mogły zastąpić główne silniki. Istnieją już koncepcje w tym kierunku, na przykład prom firmy VINCI Energies. Taki statek ma długość 35 m i będzie w stanie utrzymać ładunek energii pozyskanej ze źródeł odnawialnych przez 4 godziny. Ze strony internetowej firmy wynika, że taki statek będzie pływał pomiędzy francuską wyspą Ouessant a kontynentem od 2020 roku.

Również jak innowacyjne technologie rozważa się wykorzystanie baterii i energii wiatrowej.

Statek napędzany wiatrem „Vindskip”.

Systemy akumulatorowe są już stosowane w żegludze, ale zastosowanie tej technologii w przypadku statków morskich jest ograniczone ze względu na niską wydajność.

Wreszcie wykorzystanie energii wiatrowej, choć nie jest nowe, nie udowodniło jeszcze swojej atrakcyjności ekonomicznej w nowoczesnym przemyśle stoczniowym.

Przypominamy, że od 1 stycznia 2020 roku zawartość siarki (SOx) w paliwach nie powinna przekraczać 0,5%, a emisje gazów cieplarnianych powinny zostać zredukowane o 50% do 2050 roku, zgodnie z najnowszą decyzją Międzynarodowej Organizacji Morskiej ( IMO).

Paliwa alternatywne

Obecnie rozważane paliwa alternatywne obejmują skroplony gaz ziemny (LNG), gaz płynny (LPG), metanol, biopaliwa i wodór.

IMO pracuje obecnie nad kodeksem bezpieczeństwa (Kodeks IGF) dla statków wykorzystujących gaz lub inne paliwa przyjazne dla środowiska. Trwają prace w obszarze metanolu i paliw o niskiej temperaturze zapłonu.

Nie opracowano jeszcze kodeksu IGF dla innych rodzajów paliw, które armatorzy muszą wziąć pod uwagę.

Wpływ środowiska

Według DNV GL, LNG emituje najmniej gazów cieplarnianych (głównymi gazami cieplarnianymi są para wodna, dwutlenek węgla, metan i ozon). Jednak niespalony metan, będący głównym składnikiem LNG, powoduje emisję gazów cieplarnianych 20 razy silniejszą niż dwutlenek węgla (CO2 – dwutlenek węgla).

Jednak według producentów silników dwupaliwowych ilość niespalonego metanu w nowoczesnych urządzeniach nie jest tak duża, a ich zastosowanie zmniejsza emisję gazów cieplarnianych w żegludze o 10-20%.

Ślad węglowy (ilość gazów cieplarnianych powodowanych działalnością organizacyjną i transportem ładunków) wynikający ze stosowania metanolu lub wodoru jest znacznie większy niż wynikający ze stosowania ciężkiego oleju opałowego (HFO) i morskiego oleju napędowego (MGO).

W przypadku korzystania z energii odnawialnej i biopaliw ślad węglowy jest mniejszy.

Najbardziej przyjaznym dla środowiska paliwem jest wodór, wytwarzany z energii odnawialnej. W przyszłości będzie można zastosować ciekły wodór. Posiada jednak dość niską objętościową gęstość energii, co powoduje konieczność tworzenia dużych powierzchni magazynowych.

Jeśli chodzi o emisję azotu, silniki spalinowe pracujące w cyklu Otto zasilane CNG lub wodorem nie wymagają urządzeń do oczyszczania gazów spalinowych spełniających normę Tier III. W większości przypadków silniki dwupaliwowe pracujące w cyklu diesla nie nadają się do spełnienia normy.

Emisje azotu podczas użytkowania różne rodzaje paliwo.

Perspektywy paliw alternatywnych są takie, że dziś światowi producenci samochodów mówią o wprowadzeniu do 2010 roku około 50 różnych modeli napędzanych paliwami alternatywnymi. W Europie szczególnie aktywne na tym polu są Mercedes-Benz, BMW i MAN. Natomiast zgodnie z rezolucją ONZ, która nakazała krajom europejskim przestawienie samochodów na alternatywne rodzaje paliwa silnikowego, do 2020 r. oczekuje się, że udział pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi wzrośnie do 23% całkowitej floty pojazdów, z czego 10% (około 23,5 milionów sztuk) są zasilane gazem ziemnym.

Pojazdy na biopaliwo

Biopaliwa – wykorzystanie biopaliw takich jak etanol ( alkohol etylowy) lub olej napędowy (biodiesel) otrzymywany ze specjalnie uprawianych roślin, jest powszechnie postrzegany jako ważny krok w kierunku ograniczenia emisji dwutlenku węgla (CO2) do atmosfery. Oczywiście podczas spalania biopaliw dwutlenek węgla przedostaje się do atmosfery dokładnie w taki sam sposób, jak podczas spalania paliw kopalnych (ropa, węgiel, gaz). Różnica polega na tym, że powstanie masy roślinnej, z której otrzymano biopaliwo, nastąpiło na skutek fotosyntezy, czyli procesu związanego ze zużyciem CO2. W związku z tym stosowanie biopaliw uznawane jest za „technologię neutralną pod względem emisji dwutlenku węgla”: najpierw węgiel atmosferyczny (w postaci CO2) jest wiązany przez rośliny, a następnie uwalniany podczas spalania substancji pochodzących z tych roślin. Jednak szybko rozwijająca się produkcja biopaliw w wielu miejscach (zwłaszcza w tropikach) prowadzi do niszczenia naturalnych ekosystemów i utraty różnorodności biologicznej.

Silniki na biopaliwo wykorzystują energię słoneczną magazynowaną przez rośliny. Energia z paliw kopalnych to związana energia światła słonecznego, a dwutlenek węgla uwalniany podczas spalania paliw kopalnych został kiedyś usunięty z atmosfery przez rośliny i sinice. Biopaliwa nie różnią się niczym od konwencjonalnych paliw kopalnych. Jest jednak różnica, którą określa opóźnienie czasowe pomiędzy wiązaniem CO2 podczas fotosyntezy a jego uwolnieniem podczas spalania substancji zawierających węgiel. Ponadto, jeśli wiązanie dwutlenku węgla następowało przez bardzo długi czas, wówczas uwolnienie następuje bardzo szybko. W przypadku stosowania biopaliwa opóźnienie jest bardzo małe: miesiące, lata, dla roślin drzewiastych – dziesięciolecia.

Pomimo wszystkich zalet stosowania biopaliw, szybki wzrost ich produkcji niesie ze sobą poważne zagrożenia dla ochrony środowiska. dzikiej przyrody zwłaszcza w tropikach. W najnowszym numerze czasopisma Conservation Biology ukazał się artykuł poglądowy na temat szkodliwych skutków stosowania biopaliw. Jej autorki (Martha A. Groom), pracujące w ramach Interdyscyplinarnego Programu Sztuki i Nauki na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Bothell (USA), oraz jej współpracowniczki Elizabeth Gray i Patricia Townsend, po przeanalizowaniu obszernej literatury, zaproponowały szereg zaleceń dotyczących łączenia produkcji biopaliw minimalizujących negatywny wpływ na środowisko środowisko, zachowując jednocześnie różnorodność biologiczną otaczających je naturalnych ekosystemów.

Zatem zdaniem Groom i jej współpracowników praktyka wykorzystania kukurydzy jako surowca do produkcji etanolu, przyjęta w wielu krajach, a przede wszystkim w Stanach Zjednoczonych, nie zasługuje na aprobatę. Sama uprawa kukurydzy wymaga duża ilość woda, nawozy i pestycydy. W rezultacie, jeśli weźmie się pod uwagę wszystkie koszty uprawy kukurydzy i wyprodukowania z niej etanolu, okazuje się, że całkowita ilość CO2 uwalnianego podczas produkcji i stosowania takich biopaliw jest prawie taka sama, jak przy stosowaniu tradycyjnych paliw kopalnych. Dla etanolu z kukurydzy współczynnik określający emisję gazów cieplarnianych w przeliczeniu na konkretną wyprodukowaną energię wynosi 81-85. Dla porównania odpowiednia liczba dla benzyny (paliwa kopalnego) wynosi 94, a dla zwykłego oleju napędowego -83. Przy zastosowaniu trzciny cukrowej wynik jest już znacznie lepszy – 4-12 kg CO2/MJ.

Prawdziwa poprawa wynika z przejścia na trawy wieloletnie, takie jak gatunek dzikiego prosa zwanego prosem rózgowym, pospolitą rośliną występującą na prerii trawy wysokiej w Ameryce Północnej. Ponieważ znaczna część związanego węgla jest magazynowana przez wieloletnie trawy w organach podziemnych, a także gromadzi się w materii organicznej gleby, obszary zajmowane przez te wysokie trawy pełnią funkcję miejsc sekwestracji atmosferycznego CO2. Wskaźnik emisji gazów cieplarnianych przy produkcji biopaliwa z prosa charakteryzuje się wartością ujemną:

24 kg CO2/MJ (to znaczy, że CO2 w atmosferze zmniejsza się).

Wielogatunkowa roślina preriowa jeszcze lepiej zatrzymuje węgiel. Wskaźnik emisji gazów cieplarnianych w tym przypadku również jest ujemny:

88 kg CO2/MJ. To prawda, że produktywność takich wieloletnich traw jest stosunkowo niska. Zatem ilość paliwa, jaką można uzyskać z naturalnych prerii, wynosi jedynie około 940 l/ha. Dla prosa wartość ta sięga już 2750-5000, dla kukurydzy - 1135-1900, a dla trzciny cukrowej - 5300-6500 l/ha.

Jest oczywiste, że biopaliwa zastępując paliwa kopalne i tym samym ograniczając wzrost emisji CO2 do atmosfery, mogą faktycznie zagrozić wielu naturalnym ekosystemom, zwłaszcza tropikalnym. Nie chodzi oczywiście o samo biopaliwo, ale o nierozsądną politykę jego produkcji. W niszczeniu bogatych w gatunki naturalnych ekosystemów i zastępowaniu ich skrajnie uproszczonymi ekosystemami rolniczymi. Twórcy pokładają ogromne nadzieje w wykorzystaniu mas mikroskopijnych glonów planktonowych, które można hodować w specjalnych bioreaktorach, jako surowca do produkcji biopaliwa. Plon produktów użytecznych z jednostki powierzchni jest znacznie wyższy niż w przypadku roślinności lądowej.

W każdym przypadku konieczna jest ocena ryzyka, jakie powstaje dla naturalnych ekosystemów w przypadku uprawy roślin wykorzystywanych jako surowce do biopaliw.