Παραδοτέο Π4.2 Έκθεση σχετικά με τα αποτελέσματα των μετρήσεων

Transcript

1 Παραδοτέο Π4.2 Έκθεση σχετικά με τα αποτελέσματα των μετρήσεων «Πρωτοβουλία (Direct Current in Ship Initiative - DC-Ship)» (πράξη ΑΡΙΣΤΕΙΑ Ι, Κωδ. Έργου ΓΓΕΤ: 987, Κωδ. Έργου ΕΔΕΙΛ/ΕΜΠ: 68/1151)

2 Πίνακας Περιεχομένων ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΠΡΑΞΗΣ... 3 Έκθεση σχετικά με τα αποτελέσματα των μετρήσεων... 4 Γενικά... 4 Επέκταση εξομοιωτή ηλεκτρικού δικτύου πλοίου... 4 Μετρήσεις στο δίκτυο... 7

3 ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΠΡΑΞΗΣ Το συγκεκριμένο έργο στοχεύει στη διεξαγωγή έρευνας για την αντιμετώπιση των προβλημάτων αυτών και την ανάπτυξη αντίστοιχων μεθόδων αντιμετώπισης. Τα συστήματα ΣΡ εξαλείφουν την κυκλοφορία αέργου ισχύος και τις σχετικές απώλειες κι έτσι η εφαρμογή τους μπορεί να βελτιώσει τους δείκτες απόδοσης του πλοίου EEDI και ΕΕΟΙ. Ωστόσο, θα πρέπει πρώτα να διερευνηθεί μια σειρά θεμάτων, τα οποία σχετίζονται κυρίως με τη λειτουργία του συστήματος κατά τη μόνιμη και μεταβατική κατάσταση, όπως η ευστάθεια τάσης, η ποιότητα ισχύος και τα σφάλματα. Κύριο στοιχείο καινοτομίας του συγκεκριμένου έργου αποτελεί η ενδελεχής διερεύνηση των θεμάτων τα οποία σχετίζονται με την εφαρμογή συστημάτων διανομής ΣΡ σε εμπορικά πλοία και η ανάπτυξη λύσεων στοχευμένων στην εξοικονόμηση ενέργειας. Για το σκοπό αυτό προτείνεται ένα ερευνητικό σχέδιο το οποίο συνδυάζει μια πληθώρα επιστημονικών πεδίων του ηλεκτρολόγου και του ναυπηγού μηχανικού. Κατα τη διάρκεια της ερευνητικής δράσης τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων οι οποίες θα πραγματοποιηθούν, θα ενισχυθούν από αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα σε δύο πρότυπες διατάξεις. Μία για την εξομοίωση του δικτύου ΕΡ του πλοίου και μία για το αντίστοιχο δίκτυο ΣΡ. Οι επιδόσεις τους κατά τη λειτουργία θα καταγραφούν και θα συγκριθούν σε ό, τι αφορά την παραγωγή και την κατανάλωση ενέργειας. Οι μελέτες αυτές θα συμπληρωθούν από αναλύσεις Κόστους Κύκλου Ζωής (Life Cycle Cost, LCC) του πλοίου όταν αυτό χρησιμοποιεί δίκτυο ΣΡ, λαμβάνοντας υπόψη το κόστος κτήσης, λειτουργίας και συντήρησης. Το έργο υποδιαιρείται σε επτά (7) ενότητες έρευνας. Ειδικότερα η ενότητα έρευνας 5 αναφέρεται στη μελέτη ζητημάτων Συντήρησης, Κόστους Κύκλου Ζωής και Απόδοσης. Το συγκεκριμένο παραδοτέο αποτελεί την παρουσίαση της έκθεσης των αποτελεσμάτων διερεύνησης σε ζητήματα Συντήρησης του Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας πλοίου με Συνεχές Ρεύμα.

4 Έκθεση σχετικά με τα αποτελέσματα των μετρήσεων Γενικά Η Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου στα πλαίσια του προγράμματος MARINELIVE ανέπτυξε έναν εξομοιωτή ηλεκτρικού δικτύου πλοίου με εναλλασόμενο ρεύμα. Ένας από τους στόχους του παρόντος πρόγράμματος DC- Ship ήταν η επέκταση του δικτύου εναλλασομένου ρεύματος σε συνεχές. Στα πλαίσια αυτά, στο εργαστήριο Ναυτικής Μηχανολογίας, κατασκευάστηκε ένας ανορθωτής(μετατροπέας ΕΡ σε ΣΡ) με σκοπό να συνδεθεί στον εξομοιωτή. Η εταιρία PROTASIS S.A. προμήθευσε το ΕΜΠ με τα απαραίτητα παρελκόμενα και η επέκταση πραγματοποιήθηκε επιτυχώς μέσα στο Οι μετρήσεις που λήφθηκαν παρουσιάζονται παρακάτω. Επέκταση εξομοιωτή ηλεκτρικού δικτύου πλοίου Η επέκταση που έγινε παρουσιάζεται στο παρακάτω μονογραμμικό σχέδιο και σημειώνεται με διακεκομμένες γραμμές. IM5 IM4 GRID SAG GEN BUS1 BUS2 IM1 SG1 IM2 SG2 RL LOAD Switch for fault simulation IM3 SG3 FUEL CELL RECTIFIER (DC EXTENSION) Σχήμα 1: Επέκταση του AC Grid Emulator σε DC

5 Για την επέκταση χρειαζόταν ανορθωτής ειδικών προδιαγραφών, ο οποίος δεν είναι διαθέσιμος στο εμπόριο, συνεπώς για το λόγο αυτό κατασκευάστηκε από την ομάδα των ερευνητών του προγράμματος εντός του ΕΜΠ. Φωτογραφίες του ανορθωτή, καθώς και του ηλεκτρολογικού σχεδίου της επέκτασης φαίνονται παρακάτω. Σχήμα 2: Κατασκευή Ανορθωτή και κύκλωμα ελέγχου Επιπρόσθετα εγκαταστάθηκε ένας μετατροπέας ΣΡ/ΕΡ της εταιρίας MITSUBISHI ο οποίος τροφοδοτείται από τον ζυγό ΣΡ ώστε να μετατρέπει το συνεχές σε εναλλασσόμενο και να παρέχει μια εναλλακτική μέθοδο οδήγησης του κινητήρα του σχήματος 3.

6 Σχήμα 3: Αντιστροφέας για την οδήγηση του κινητήρα του σχήματος τροφοδοτούμενος από το ΣΡ Σχήμα 4: Κυψέλη καυσίμου NEXANS με δυνατότητα σύνδεσης με το δίκτυο ΣΡ

7 Μετρήσεις στο δίκτυο Παρακάτω παρατίθενται οι μετρήσεις στον grid emulator τόσο για τη μεριά του ΕΡ όσο και για αυτή του συνεχούς. Δίνεται επίσης μια σύγκριση των προσδοκόμενων τιμών με τις πειραματικές. Σχήμα 5: ΑC φασική τάση από τις γεννήτριες Σχήμα 6: Παραγόμενο ρεύμα για δίαφορα επίπεδα φόρτισης του δικτύου

8 Σχήμα 7: Εναλασσόμενο ρεύμα στην κατάσταση όπου λειτουργεί το δίκτυο ΣΡ Σχήμα 8: Συνεχές ρεύμα μετά το στάδιο της ανόρθωσης

9 Σχήμα 9: Σύγκριση της πειραματικής τάσης εξόδου του ανορθωτή με την αναμενόμενη θεωρητικά