Модернизация электроэнергетических установок судов

Введение. Несмотря на ряд разработанных нормативно-правовых актов, в числе которых «Первоначальная стратегия ИМО (Международной морской организации) по сокращению выбросов парниковых газов с судов», поправки к приложению VI «Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ)», НД 2-020101-163 «Правила по предотвращению загрязнения с судов, эксплуатирующихся в морских районах и на внутренних водных путях Российской Федерации» и др., изменения в отечественном судостроении в этом направлении малозаметны, а морской транспорт продолжает эксплуатироваться и в неэкономичных режимах с относительно высокими вредными выбросами. Такие режимы характерны прежде всего судам технического флота (СТФ), а также судам прибрежного и внутрипортового плавания (СПВП), которые работают с частыми маневренными и долевыми режимами. Поэтому актуальными являются задачи модернизации силовых электроэнергетических установок таких судов с целью повышения их энергоэффективности и экологичности. Однако развитие сухопутных дорог иногда приводит к тому, что прибрежные морские сообщения, широко использовавшиеся в недалеком прошлом, могут быть практически полностью необоснованно прекращены. А устаревающий флот прибрежного плавания перестаёт обновляться.
Цель. Обоснование необходимости развития прибрежных морских сообщений, а также исследование основных направлений модернизации силовых электроэнергетических установок СТФ и СПВП.
Материалы и методы. Один из способов решения данной многофакторной задачи заключается в применении комбинированных электроэнергетических установок. На примере г. Владивостока показано, что прибрежные грузопассажирские перевозки, несмотря на их сезонность, имеют существенные преимущества перед сухопутными перевозками.
Результаты и обсуждения. Суда, оборудованные предложенной комбинированной электростанцией, содержащей разнотипные источники энергии, свободны от вышеперечисленных недостатков и отвечают требованиям нормативно-правовых актов. Достигается ряд положительных эффектов. Во-первых, снижение таких вредных выбросов в атмосферу дизельными двигателями, как оксиды азота (NOx), серы (SOx), углерода (СО и СО2) и сажи. Во-вторых, снижение расхода горюче-смазочных материалов. В-третьих, бόльший моторесурс дизельных двигателей.
Заключение. Модернизация электроэнергетических установок путём их гибридизации позволяет повысить эколого-экономические показатели судов, работающих с частыми маневренными и долевыми режимами. Суда с предложенной структурой силовой дизель-аккумуляторной энергоустановки, несмотря на несколько бόльшую их строительную стоимость по сравнению с обычными дизельными судами, характеризуются пониженными эксплуатационными затратами на их содержание и отвечают требованиям отечественных и международных нормативно-правовых актов по сокращению выбросов парниковых газов с судов.

1. Бурков А. Ф., Миханошин В. В. Гребные электрические установки: обзор, анализ, перспективы развития. М.: ИНФРА-М, 2022. 199 с.

2. Селифонов В. В. [и др.]. Гибридные автомобили − решение экологической проблемы автомобильного транспорта // Известия МГТУ «МАМИ». 2007. № 2(4).

3. Павлюченко В. С., Сапрыкин И. К., Федоринов В. Н. Гибридные автомобили − решение экологической проблемы // Инновационные технологии и технические средства для АПК: материалы Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. Воронеж, 2018. С. 336–340.

4. Алямкин Д. И. [и др.]. Направления развития и оптимизации систем электроприводов городского гибридного и электрического транспорта // Электротехника. 2015. № 1. С. 5–8.

5. Geertsma R. D., Negenborn R. R., Visser K. & Hopman J. J. Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments. Applied Energy. 2017. No. 194. Р. 30–54.

6. Coraddu A., Gil A., Akhmetov B., Yang L., Romagnoli A., Ritari A., Huotari J. & Tammi K. Energy storage on ships. Sustainable Energy Systems on Ships: Novel Technologies for Low Carbon Shipping. Elsevier. 2022. Р. 197-232. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-824471-5.00012-8.

7. Zhenying Wu. Comparison of Fuel Consumption on A Hybrid Marine Power Plant with Low-Power versus High-Power Engines. Norwegian University of Science and Technology, 2017. 97 p.

8. Craig B. The Future of Batteries in the Marine Sector: What Lies Beyond the Horizon? University of Southampton, 2020. 66 р.

9. Патент Ru 2759580. Устройство контроля технического состояния элементов последовательной аккумуляторной батареи / Шастун А. И., Клименко С. А., Угай С. А., Каминский Н. С., Миханошин В. В. Опубл. 15.11.2021. Бюл. № 32.

10. Патент Ru 2784445. Способ повышения эффективности судовой электростанции / Миханошин В. В. Опубл. 24.11.2022. Бюл. № 33.

11. Siyang Liu. Model-based Design of Hybrid Electric Marine Propulsion System Using Modified Low-Order Ship Hull Resistance and Propeller Thrust Models. University of Victoria, 2020. 118 p.

12. Бурков А. Ф., Миханошин В. В., Нгуен Ван Ха. Повышение энергоэффективности силовых электроэнергетических установок малотоннажных пассажирских судов // Омский научный вестник. 2021. № 4(178).

13. Патент Ru 2716514. Способ разгона глиссирующего судна / Миханошин В. В., Наумов И. М. Опубл. 12.03.2020 Бюл. № 8.

14. Бурков А. Ф., Аветисян В. Р. Повышение энергоэффективности корабельного и судового электрооборудования // Проблемы транспорта Дальнего Востока. Владивосток: МГУ им. адм. Г. И. Невельского. 2017. № 2(2). С. 132–135.