EEDI PRORAČUNSKI MODEL

Transcript

1 FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE, SVEUČILI ILIŠTE U ZAGREBU KATEDRA ZA STROJEVE I UREĐAJE LOVNIH OBJEKATA Naslov teme : EEDI RORAČUNSKI MODEL rof. dr. sc. Ante Šestan 1

2 Što je to EEDI? EEDI = ENERGY EFFICIENCY DESIGN INDEX (ROJEKTNI INDEKS ENERGETSKE UČINKOVITOSTI) U EEDI ukupna emisija CO 2 gospodarski učin 2

3 IMO REZ.C 203, ravilnik 20 : OSTIGNUTI EEDI (Attained EEDI) : brojčana vrijednost specifična za svaki pojedinačni brod, pokazuje postignute značajke energetske učinkovitosti dokumentiran s tehničkim dosjeom ( technical file) koji sadrži podatke neophodne za proračun i prikazuje tijek proračuna postignuti EEDI treba biti potvrđen od Administracije na temelju EEDI tehničkog dosjea ( EEDI technical file ) IMO REZ.C 203, ravilnik 21 : ZAHTJEVANI EEDI (Required EEDI ) : maksimalno dopuštena vrijednost postignutog EEDI (propisana rav.21, pogl.4) za određeni tip i veličinu broda) ZAHTJEVANI EEDI = ( 1 X/100) x REFERENTNI EEDI OSTIGNUTI EEDI ZAHTJEVANI EEDI IMO REZ.C 212 SMJERNICE ZA TODOLOGIJU RORAČUNA OSTIGNUTOG EEDI 3

4 Referentni EEDI ab c Tip broda a b c Brod za rasuti teret 961,79 DWT broda 0,477 Brod za ukapljene plinove 1120,00 DWT broda 0,456 Tanker 1218,80 DWT broda 0,488 Kontejnerski brod 174,22 DWT broda 0,201 Brod za opći teret 107,48 DWT broda 0,216 Brod za rashlađeni teret 227,01 DWT broda 0,244 Brod za mješoviti teret 1219,00 DWT broda 0,488

5 X Zahtijevani EEDI 1 referentni EEDI 100 Faktor smanjenja X Tip broda Brod za rasuti teret Brod za ukapljene plinove Tanker Kontejnerski brod Brod za opći teret Brod za rashlađeni teret Brod za mješoviti teret Veličina Faza 0: Faza 1: Faza 2: Faza 3: nadalje DWT DWT n/p 0-10* 0-20* 0-30* DWT DWT n/p 0-10* 0-20* 0-30* DWT DWT n/p 0-10* 0-20* 0-30* DWT DWT n/p 0-10* 0-20* 0-30* DWT DWT n/p 0-10* 0-15* 0-30* 5000 DWT DWT n/p 0-10* 0-15* 0-30* DWT DWT n/p 0-10* 0-20* 0-30* *faktor smanjenja X linearno se interpolira ovisno o veličini broda (manji faktor za manji brod)

6 FAZE RIMJENE FAKTORA SMANJENJA REFERENTNOG EEDI-a

7 GENERIČKA SHEMA BRODSKOG ENERGETSKOG SUSTAVA 7

8 TODOLOGIJA RORAČUNA OSTIGNUTOG ROJEKTNOG INDEKSA ENERGETSKE UČINKOVITOSTI U ZA NOVI BROD (REZ.C 212/64) AE snaga pomoćnih motora potrebna isključivo za podmirenje C F koeficijent energetskih potreba f SFC sustava propulzije i potrebe j korekcijski specifična pretvorbe 75 % MCR faktor potrošnja goriva (maksimalne zbog u posebnih CO goriva, 2, kg trajne g/kwh CO konstrukcijskih 2 /kg snage) instaliranih glavnih motora nakon oduzimanja goriva smještaja pri značajki snage broda, vratilnih bezdimenzijski generatora, kw normalnom stanju plovidbe, kw TI 75 % nominalne snage instaliranog vratilnog eff doprinos inovativnih, energetski AEeff smanjenje snage pomoćnih motora podijeljenog s prosječnim stupnjem korisnosti motora zbog f c korekcijski inovativnih f i w faktor električnih faktor smanjene fstanja eff generatora, efikasnih, faktor mora, zapremine, nosivosti, dostupnosti kw mehaničkih bezdimenzijski inovativnih tehnologija energetski pri 75 efikasnih energetski efikasnih V ref brzina tehnologija, koja se pri tehnologija, kw % može MCR bezdimenzijski postići glavnog pri motora, punoj nosivosti, kw čv Napomena: Formula se ne primjenjuje na dizelsko-električne, turbinske i hibridne propulzijske sustave.

9 DEFINIRANJE OJEDINIH ČLANOVA FORMULE ZA RORAČUN EEDI C F koeficijent emisije, odnos između emisije CO 2 (g,t) i potrošnje goriva (g,t), funkcija vrste goriva i masenog udjela ugljika u gorivu. 9

10 SFC - specifična potrošnja goriva motora (g/kwh) - Ispitivanje i mjerenje prema NO x Technical Code odatak se uzima iz NO x Technical File - Certificiranje prema E2 ili E3 ispitnom postupku, za SFC. Koristi se podatak za 75% MCR. - Certificiranje prema D2 ili C1 ispitnom postupku, za SFC AE. Koristi se podatak za 50% MCR. - H d = kj/kg, dizelsko gorivo - Za motore koji koriste LNG, SFC se mjeri u kj/kwh. H d = kj/kg, LNG CF SFC CF AE SFC AE - emisijska značajka glavnog stroja - emisijska značajka pomoćnog stroja 10

11 V ref brzina broda (čv)( u mirnoj dubokoj vodi, bez vjetra, u stanju plovidbe koje odgovara definiciji KAACITETA i SNAGE NA VRATILU (SNAGE ROULZIJE): RO TI, i i Shaft KAACITET NOSIVOST(DWT) = KAACITET (T) Brodovi za rasuti teret, tankeri, tankeri za plin, ro-ro teretni brodovi, brodovi za generalni teret, brodovi za kombinirani teret. GT (BRT) = KAACITET (T) utnički brodovi, ro-ro putnički brodovi, 70% NOSIVOSTI (DWT) = KAACITET (T) Kontejnerski brodovi 11

12 (i) = 75% instalirane nominalne (nazivne) snage (MCR)( za svaki glavni stroj (i). 0, 75 MCR TO - VRATILNI (OSOVINSKI) GENERATOR ( TO TO(i) = 75% nominalne izlazne elektri TO ) nominalne izlazne električne snage svakog vratilnog generatora. i 0, 75MCR i TO i G 12

13 TI - VRATILNI MOTOR ( ( TI(shaft) ) Snaga koju vratilni motor predaje propelerskom vratilu: TI i,shaft TI i TI i Snaga propulzije kod V REF definira se kao: RO TI, i i Shaft Gen TI(i) TI(i) = 75% nominalne snage (energetskog izvora) potrebne za pogon vratilnog motora η TI (i) stupanj korisnosti svakog instaliranog vratilnog motora η GEN prosječni stupanj korisnosti generatora U slučaju kombiniranog sustava TI/TO u proračunu se koristi kombinacija koja se koristi u normalnom operativnom režimu plovidbe. 13

14 AE zahtjevana snaga pomoćnih motora koja je potrebna za podmirenje energetskih potreba pogonskog(ih) stroja(eva), propulzijskog sustava i života(boravka) na brodu, u definiranim uvjetima plovidbe broda s brzinom V REF. Isključene su energetske potrebe strojeva kao što su : - bočni, krmeni, pramčani ani porivnici ( THRUSTERS( THRUSTERS ) - pumpe tereta i balasta, - teretna vitla - sustavi za održavanje tereta - itd AE MCR kw 0,05 n i 1 MCR i nti i 1 TI 0,75 i AE MCR kw 0,025 n i 1 MCR i nti i 1 TI 0,75 i

15 eff efektivno smanjenje snage propulzije kao rezultat primjene inovativnih,energetski učinkovitih u tehnologija za proizvodnju mehaničke energije (kod 75% MCR). Napomena : Mehanička energija dobivena utilizacijom otpadne toplinske energije koja se direktno prenosi na pogonsko vratilo ne uzima se u proračun. AEeff smanjenje pomoćne snage (snage pomoćnih strojeva) kao rezultat primjene inovativnih, energetski učinkovitih u tehnologija za proizvodnju električne energije. 15

16 f j - korekcijski faktor snage koji uzima u obzir posebne konstrukcijske ke značajke ajke broda U proračunu se koristi veća a vrijednost između faktora f j0 i f j,min koji se računaju prema tablici, ali korekcijski faktor ne može e biti veći i od =1,0 f j,max =1,0 Tankeri za prijevoz nafte s platformi(shuttle TANKERS, DWT), zaliha snage, fj=0,77 Ostali brodovi fj=1,0 16

17 f w - bezdimenzijski koeficijent koji pokazuje utjecaj reprezentativn f eff bezdimenzijski koeficijent koji pokazuje utjecaj reprezentativnog stanja mora (visina vala, valna frekvencija, brzina vjetra) na smanjenje brzine plovidbe. rema RAVILNIKU 20 i 21 (MAROL, Anex 6) f w = 1,0 Za slučaj primjene f w 1,0 postignuti EEDI definira se kao attained EEDI WEATHER - izdvojeni postupak dokazivanja vrijednosti f w EEDI WEATHER eff - faktor dostupnosti naprednih energetski efikasnih tehnologija tijekom t normalnog plovidbenog režima Kod energetskog sustava s utilizacijom otpadne toplinske energije f eff =1,0 faktor za korekciju kapaciteta, odnosi se na korekcije bilo zbog administrativnih ili tehničkih razloga. Brodovi za prijevoz rasutih tereta (bulk carriers), tankeri (oil tankers) građeni sukladno s CSR(Common Structural Rules) : f i - faktor za korekciju kapaciteta, odnosi se na korekcije bilo zb f icsr = 1 + (0,8 LWT CSR /DWT CSR ) 17

18 Brodovima koji imaju klasu za led (ice-classed classed ships) korekcijski i faktor kapaciteta određuje se sukladno formulama u tablici.. Referentna R je manja vrijednost između faktora f i0 i f i,max ali ne može e biti manja od i,min = 1,0. f i,min 18

19 Za brodove s specifičnim strukturnim pojačanjima anjima ( razlozi tehničke naravi - Voluntary structural enhancement, VSE) ) korekcijski faktor se računa prema formuli: f i, VSE DWT DWT REFERENCE DESIGN ENHANCED DESIGN Za sve ostale tipove brodova uzima se f i = 1,0 f c - zapreminski faktor za korekciju kapaciteta Tankeri za prijevoz kemikalija: f c = R -0,7-0,014, R < 0,98 f c = 1,00, R 0,98 R = DWT(t) /ukupni vol. teretnih tankova (m 3 ) Brodovi za prijevoz ukapljenog plina : f c = R-0,56 19

20 Mjere za poboljšanje energetske učinkovitosti (općenito)- smanjenje EEDI ovećanje nosivosti Smanjenje brzine Alternativna goriva rimjena inovativnih energetski učinkovitih tehnologija rimjenom ovih mjera smanjuje se EEDI. 20

21 MJERE ZA SMANJENJE EEDI 21

22 UTJECAJ ROMJENE BRZINE NA EEDI KOD TANKERA V=1 čv EEDI 15-17% V = 1 čv EEDI % 22

23 INOVATIVNE, ENERGETSKI UČINKOVITE U TEHNOLOGIJE U RORAČUNU EEDI-a Tri kategorije inovativnih, energetski učinkovitih u tehnologija, (A), (B), i (C) Kategorija (A) : Tehnologije koje mijenjaju (utječu u na) krivulju apsorpcije snage. rimjenom tih tehnologija utječe e se na promjenu kombinacije snage propulzije i brzine V ref, na sljedeći i način: a) = konst. V ref > b) V ref = konst. < Kategorija (B) : Tehnologije pomoću u kojih se umanjuje potrebna snaga propulzije za zadanu brzinu V ref, ali se ne proizvodi električna energija.. Ušteda U (umanjenje) potrebne snage označava ava se eff. (B1)- dostupna u bilo koje vrijeme tijekom plovidbe, faktor dostupnosti ti f eff = 1,0 (B2)- ograničena dostupnost, f eff < 1,0 Kategorija (C) : Tehnologije primjenom kojih se proizvodi električna energija. Ušteda (umanjenje) snage pomoćnih strojeva označava ava se AEeff. (C1)- dostupna u bilo koje vrijeme tijekom plovidbe, faktor dostupnosti ti f eff = 1,0 (C2)- ograničena dostupnost, f eff < 1,0 23

24 24

25 25

26 GENERIČKA SHEMA BRODSKOG ENERGETSKOG SUSTAVA S INOVATIVNIM, ENERGETSKI UČINKOVITIM U TEHNOLOGIJAMA 26

27 SUSTAV ZRAČNOG ODMAZIVANJA (ZRAČNO - MJEHURASTA OVOJNICA TRUA) (B-1) eff effal AE effal C C F F AE SFC SFC AE * eff = efektivno smanjenje snage, kod 75% MCR effal = smanjenje snage propulzije AEeffAL = dodatna (pomoćna) snaga potrebna za rad sustava za upuhivanje zraka Kod proračuna effal uzima se u obzir sljedeće: e: - površina trupa pokrivena zračno no- mjehurastom ovojnicom - debljina ovojnice - iznos smanjenja otpora trenja - promjena koeficijenta propulzije zbog prisustva zračnih mjehura - promjena otpora zbog dodatnih izdanaka(ako postoje). * Kada je TI >0, prosječna vrijednost (C F SFC ) i (C FAE SFC AE ) REF = računa se za stanje kada je sustav za upuhivanje zraka isključen. V REF 27

28 REDUKCIJSKA ZNAČAJKA eff, AL EDR full TI ( off effal) SHAFT TI SHAFT ( on effal) effal 28

29 RORAČUN ROSJEČNE VRIJEDNOSTI EMISIJSKE ZNAČAJKE AJKE C F *SFC* C F C F * SFC* * SFC* C C F, TI TI F, SHAFT SFC G SFC TI TI TI C C F, AE F, AE BILANCA SNAGE NA VRATILU SFC SFC AE AE BILANCA CO 2 Kat. C = 0 C F C F TI SHAFT SFC * SFC * AE G TI C F * SFC * TI AE C eff F SFC AE AE F SFC TI AE eff eff C TI SHAFT AE eff G C F AE TI SFC AE BILANCA CO 2 Kat. C-1 0 Kat.B

30 UTILIZACIJA OTADNE TOLINSKE ENERGIJE ZA ROIZVODNJU ELEKTRIČNE ENERGIJE ( C-1) C Zasniva se na korištenju otpadne toplinske energije plinova izgaranja, rashladne vode i sl. za proizvodnju električne energije. 30

31 AEeff AEeff AEeff loss AEeff AEeff efektivno smanjenje pomoćne snage (snage( pom.strojeva) ) kao rezultat primjene tehnologije korištenje otpadne toplinske energije za proizvodnju električne energije. AEeffloss snaga potrebna za rad sustava C AEeff AEeff ukupna snaga sustava (energetskog izvora) za proizvodnju električne energije korištenjem otpadne toplinske energije. W e električna (proračunska) snaga proizvedena u sustavu za korištenje otpadne toplinske energije Definirana je s sljedećim faktorima: - temperatura i maseni protok ispušnih plinova (rashl.vode( rashl.vode...)...) - sastav i vrsta sustava za pretvorbu energije - stupanj korisnosti i radne značajke ajke komponenata sustava η g prosječna vrijednost koeficijenta korisnosti generatora AEeff W g e 31