ιατάξεις εξοικονόµησης ενέργειας

Transcript

1 Εναλλακτικές Πηγές Ενέργειας στην Ναυτιλία Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, 16 Μαΐου ιατάξεις εξοικονόµησης ενέργειας Κων/νος Μπελιµπασάκης Τοµέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναµικής Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

2 Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονη κινητικότητα στο χώρο της ναυτιλίας και έχουν υπάρξει νομοθετικές πρωτοβουλίες, τόσο σε επίπεδο Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού(ΙΜΟ), όσο και σε επίπεδο Ευρωπαϊκής Ένωσης για τον έλεγχο των εκπομπών αερίων(και γενικότερων) ρύπων και αερίων του θερμοκηπίου από τα πλοία καθώς και την βελτιστοποίηση από πλευράς ενεργειακής κατανάλωσης Νέαμεθοδολογίασχεδίασης Energy Efficiency Design Index (EEDI) Ship Energy Efficiency Mngt Plan (SEEMP) Ανάπτυξη τεχνολογίας Βελτίωσηαπόδοσηςκινητήρων, μηχ/κωνδιατάξεωνπρόωσης, ενεργειακών συστημάτων πλοίου,... Επεξεργασία των καυσαερίων με χρήση σύγχρονων τεχνολογιών περιορισμού των αερίων ρύπων,... Υδροδυναμική σχεδίαση γάστρας και προωστήρων Αξιοποίηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη θάλασσα

3 Μείωση υδροδυναμικών απωλειών και βελτίωση βαθμού απόδοσης α) Τη μείωση της αντίστασης του πλοίου μέσω της βέλτιστης υδροδυναμικής σχεδίασης αριθμητική CFD & πειραματική έρευνα σε δεξαμενές (Reports of Lab.Ship & Marine Hydrodynamics NTUA) β) Τοποθέτηση διατάξεων βελτίωσης της διαγωγής& ελάττωσης της αντίστασης κυματισμού(trim tabs, trim wedges and interceptors, stern flaps, hull vane,.) γ) Τη βελτίωση της υδροδυναμικής αλληλεπίδρασης γάστρας-ελικαςπαρελόμενων πλοίου Tzabiras, G., Kontogiannis, K., 2010,An integrated method for predicting the hydrodynamic performance of low-cb ships, Computer-Aided Design, 42, 985. Tzabiras, G., 2014, The effect of free-surface simulations on the resistance and propulsion characteristics of a ship, MARTECH 2014 Tzabiras, G.D., Polyzos, S.P., 2015, A Hybrid Numerical Method for Calculating Self- Propulsion Characteristics of Ships, IMAM Grigoropoulos, G., etal, 2017,Mission-based hull-form and propeller optimization of transom stern destroyer for best performance in the sea environment, Proc. VII Int. Congress on Computational Methods in Marine Engineering MARINE, Nantes, France. Polyzos, S.P., 2017,Calculation of the Hydrodynamic Resistance of Appendages on Conventional Vessels, PhD thesis δ) Την αύξηση της βαθμού απόδοσης του συστήματος πρόωσης με χρήση και βέλτιστη προσαρμογή διατάξεων εξοικονόμησης ενέργειας (Energy Saving Devices)...

4 Γ.Κ. Πολίτη: Σύγχρονα μη συμβατικά συστήματα πρόωσης και εξοικονόμηση ενέργειας, ΣΝΜΜ-ΕΜΠ(2016)

5

6 Carlton J., 2018, Marine Propellers and propulsion(4th Ed.), Butterworth-Heinemann Carlton J., et al 2018 Encyclopedia of Maritime and Offshore Engineering, Wiley.

7 Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ηλιακή, αιολική, κυματική)

8 Κυµατική ενέργεια και βιοµιµητικά συστήµατα πρόωσης Συστήµατα πρόωσης µε παλλόµενα πτερύγια (fish-like propulsion) Είναι γνωστό ότι είναι σε θέση να αναπτύξουν σηµατικά επίπεδα ώσης µε µεγάλους βαθµούς απόδοσης Triantafyllou et al (2000, 04), von Ellenrieder et al (2008), Taylor et al (2010). Βασική διαφορά ανάµεσα σε βιοµιµητικό προωστήρα και την ναυτική έλικα είναι ότι ο πρώτος ότι λαµβανει ενέργεια από δύο ανεξάρτητες ταλαντωτικές κινήσεις, π.χ. heaving / pitching or swaying / rolling motions ενώ η έλικα λαµβανει ενέργεια µεσω περιστροφικής ισχύος από τον άξονα.

9 υποβοήθηση πρόωσης πλοίου σε κυματισμούς ship hull with (active/passive controlled) flapping wings BIOPROPSHIP ( ) Hydrodynamic coupling with ship advancing in waves Belibassakis & Politis (Ocean Engineering 2013) Active foil pitch control Politis & Politis (JFS 2014) Design data Politis&Tsaristalidis (OE2014) Investigation of free surface and harmonic incident wave effects Belibassakis & Filippas (EABE 2014, APOR2015) Filippas PhD thesis

10 flapping foil ως κύριο σύστημα πρόωσης Application at inland shipping (O-foil, Ms Triade) smaller required submergence, reduced fuel consumption, reduced emissions and noise level, increase of capacity O-foil company(2013):

11 wave-energy extraction flapping systems see, e.g., Rozhdestvensky& Ryzhov(2003), Naito & Isshiki(2005) Norwegian ship achieves fuel savings 15-20% By wave-energy extraction, Jakobsen(1983) Russian ship with bow-wings, Nikolaev et al (1995)

12 wave-energy extraction flapping systems Autonomous research vesselequipped with wave devouring propulsion system, Terao& Sakagami(2013) Teraoused foils on Suntory Mermaid II which sailed from Hawaii to Japan using only wave energy, Popular Science (2008) Experimental study of fixed foil on ship propulsion and motions,60% reduction of totalresistance in waves, 42% & 45% reduction ofheaving & pitching, Bøckmann& Steen (APOR2014), Bøckmann(2015)

13 πειραµατική διερεύνηση και επαλήθευση(ntnu) Recent studies (Bøckmann& Steen APOR2014) 60% resistance reduction, 42% & 45% reduction of heave & pitch

14 τρέχουσα ερευνητική δραστηριότητα ΕΝΘΥ-ΕΜΠ 3D flapping wing thrusters operating beneath the free surface and in waves (directional) 3D wing-hull-free surface interaction multiple flapping wing arrangements Tsarsitalidis 2015 PhD thesis

15 τρέχουσαερευνητικήδραστηριότητα flapping wing thrusters operating beneath the free surface and in waves (3D UBEM & CFD) hull surface flapping thruster interaction multiple / flexible flapping thrusters

16 τρέχουσα ερευνητική δραστηριότητα ΕΝΘΥ-ΕΜΠ Design charts and application Politis& Tsarsitalidis(OE 2014) with known V,R we calculate U,T and get CT then find theta, Str and CP and finally get frequency and power

17 βιομιμητικό πτερύγιο για την υποβοήθηση της πρόωσης του πλοίου σε κυματισμούς Belibassakis & Politis (ΟΕ 2013), Belibassakis & Filippas (APOR 2015)

18 πειραµατική διερεύνηση και επαλήθευση(ntua)

19 stabilizer systems Retractable stabilizers Permanent stabilizers

20 Ενδεικτικός κατάλογος δημοσιεύσεων BelibassakisK.A., PolitisG.K., 2013, Hydrodynamic performance of flapping wings for augmenting ship propulsion in waves, Ocean Engineeringvol.72, pp Filippas, E., BelibassakisK.A., 2014, Hydrodynamic analysis of flapping-foil thrusters operating beneath the free surface and in waves, Engineering Analysis with Boundary Elements, vol.41, pp Politis, G.K., TsarsitalidisV.T., 2014, Flapping wing propulsordesign: An approach based on systematic 3D-BEM simulations. Ocean Engineering vol.84, pp Politis, G., PolitisK., 2014, Biomimeticpropulsion under random heaving conditions, using active pitch control. Journal of Fluids and Structures, vol.47, pp BelibassakisK.A., Filippas, E., 2015, Ship propulsion in waves by actively controlled flapping foils, Applied Ocean Research, vol. 52, pp.1 11 FilippasE.S., GerostathisTh.P., BelibassakisK.A., 2018, Semi-activated oscillating hydrofoil as a nearshorebiomimeticenergy system in waves and currents, Ocean Engineering vol.154, pp PriovolosA., FilippasE., BelibassakisK., 2018, A vortex-based method for improved flexible flapping-foil thrusterperformance, Engineering Analysis with Boundary Elements Vol.95,

21 Ευχαριστώ πολύ για τη προσοχή σας! Κων/νος Μπελιµπασάκης Τοµέας Ναυτικής και Θαλάσσιας Υδροδυναµικής Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

22