Σύγκριση Υβριδικής Ντηζελοηλεκτρικής Πρόωσης Και Συμβατικής Πρόωσης Σε Επιβατηγό Πλοίο Μέσω Παραμετροποιημένων Μοντέλων

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία επιχείρηθηκε να συγκριθούν η συμβατική με την υβριδικήντηζελοηλεκτρική πρόωση των πλοίων. Στη σύγχρονη εποχή παρατηρείται μία συνεχώς αυξανόμενητάση για τον εξηλεκτρισμό των πλοίων. Στην υβριδική ντηζελοηλεκτρική πρόωση εν προκειμένω, οισυμβατικοί κινητήρες Ντήζελ (Diesel) δεν κινούν απ' ευθείας τους έλικες του πλοίου όπως στησυμβατική πρόωση. Αντί αυτού παρέχουν μηχανική ισχύ στις ηλεκτρικές γεννήτριες του πλοίου, οιοποίες τροφοδοτούν με ηλεκτρική ενέργεια το ηλεκτρικό δίκτυο. Η δε πρόωση του πλοίουεπιτυγχάνεται μέσω ελεγχόμενων κινητήρων, οι οποίοι τροφοδοτούνται από το ηλεκτρικό δίκτυο τουπλοίου, και κινούν τους έλικες, οι οποίοι είναι συνδεδεμένοι στους άξονες των κινητήρων αυτών.Κατά συνέπεια, τόσο η συμβατική όσο και η υβριδική ντηζελοηλεκτρική πρόωση απαιτούνδιαφορετικές διαμορφώσεις του ηλεκτρικού δικτύου του πλοίου. Αυτές οι διαφορετικές εναλλακτικέςδιαμορφώσεις εξετάστηκαν μέσω προσομοιώσεων στην παρούσα διπλωματική εργασία για τοεπιβατηγό πλοίο "Cumana". Στόχος ήταν να μελετηθεί η μόνιμη και η μεταβατική κατάσταση τουηλεκτρικού δικτύου του πλοίου καθώς επίσης και η ποιότητα ισχύος των δύο αυτών εναλλακτικώνδιαμορφώσεων. Συνολικά πραγματοποιήθηκαν τρεις ενότητες προσομοιώσεων σε περιβάλλονMATLAB / Simulink. Στην πρώτη προσομοιώθηκε το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου με τη λύση τηςσυμβατικής πρόωσης τόσο κατά την πλεύση του πλοίου με σταθερούς κόμβους στη θάλασσα όσο καικατά τη διάρκεια ελιγμών. Στη δεύτερη ενότητα προσομοιώσεων εξετάστηκε το ηλεκτρικό δίκτυο τουπλοίου με τη λύση της ντηζελοηλεκτρικής πρόωσης κατά την πλεύση με σταθερή ταχύτητα κόμβωνενώ στην τρίτη ενότητα εξετάστηκε ξανά το δίκτυο της ντηζελοηλεκτρικής πρόωσης, αυτή τη φοράόμως, κατά τη διάρκεια ελιγμών του πλοίου, οπότε τροφοδοτούνται διαφορετικοί κινητήρες. Μπορείόλες οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν να αφορούν το πλοίο "Cumana", παρόλα αυτά έγινανμε παραμετροποιημένα μοντέλα των στοιχείων του δικτύου, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα να μπορούννα επεκταθούν με απλο τρόπο στο ηλεκτρικό δίκτυο ενός οποιουδήποτε άλλου πλοίου. Παράλληλα μετη σύγκριση των δύο αυτών εναλλακτικών μορφών πρόωσης σε τεχνικό επίπεδο, επιχειρήθηκε στοπλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας μία σύγκριση της συμβατικής και της υβριδικήςντηζελοηλεκτρικής πρόωσης και σε οικονομικό επίπεδο, εξετάζοντας τις δύο αυτές λύσεις για τηνπρόωση του πλοίου τεχνικοοικονομικά με βάση την καθαρή παρούσα αξία, τον εσωτερικό βαθμόαπόδοσης και την περίοδο αποπληρωμής. Επίσης μελετήθηκαν και οι επιπτώσεις στο περιβάλλον τωνδύο αυτών μορφών πρόωσης. Σαν κεντρικό συμπέρασμα αυτής της εργασίας αναδείχθηκε ότι ηυβριδική ντηζελοηλεκτρική πρόωση του πλοίου "Cumana" αποτελεί μεν ενεργοβόρο και λύση μευψηλό κόστος κατασκευής, εξασφαλίζει όμως αυξημένη σταθερότητα του δικτύου κατά τιςμεταβατικές του καταστάσεις και μειωμένες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα, παράλληλα μεμειωμένη καθαρή παρούσα αξία σε σχέση με τη συμβατική πρόωση.