Combustible marino del futuro. Comparación y perspectivas. Veselov, Gennady Vasilievich - Cálculo de la eficiencia del uso de combustibles alternativos en los buques: directrices Uso de combustibles alternativos en los buques

100 años después de que la navegación se eliminara por completo, las empresas de construcción naval están volviendo a la energía eólica en un intento por reducir los costos de combustible.
Aquí hay algunos proyectos de barcos de transporte que utilizan fuentes alternativas para la entrega de mercancías.

Eco Marine Power: los paneles solares funcionan como velas

EMP es una empresa innovadora que aplica nuevas tecnologías para diseñar y construir buques de mar. Los ingenieros e investigadores de la compañía se han fijado el objetivo de desarrollar motores para el transporte marítimo y fluvial más respetuosos con el medio ambiente, con el fin de reducir tanto las fuentes de energía tradicionales como los daños que su uso provoca en el medio ambiente.

En lugar de velas tradicionales, utilizaron paneles solares controlables. En primer lugar, su gran área y la presencia de un mecanismo de giro controlado permitirán que los paneles se utilicen como velas ordinarias. Y en segundo lugar, acumulado durante el período de navegación Energía eléctrica se gastará para alimentar los motores al maniobrar el buque en el puerto.

El sistema giratorio de cada panel solar le permite colocarlo perfectamente con el viento o quitarlo por completo con mal tiempo. En la posición horizontal plegada, los paneles solares seguirán siendo superficies activas orientadas hacia la luz solar y, además, cargarán las baterías de a bordo.

Los representantes de EMP afirman que la rigidez y confiabilidad de la construcción de sus velas de alta tecnología podrán resistir incluso una tormenta muy fuerte en el mar y, por lo tanto, la embarcación se mantendrá a flote y se moverá en el rumbo aprobado incluso cuando los veleros convencionales no pueden. Además, las velas nuevas requieren un mantenimiento mínimo.
Los ingenieros de EMP calcularon que equipar una embarcación convencional con velas tan peculiares reduciría el consumo de combustible en un 20 %, y si al mismo tiempo se equipa la embarcación con motores eléctricos adicionales, el consumo de combustible se reduciría casi a la mitad, aproximadamente un 40 %.

Habiendo llegado a más de 30 rublos por litro de gasolina AI-92 en la gran mayoría de las gasolineras. Además, los expertos predicen que nuevos aumentos en los precios de la gasolina son inevitables, y esto naturalmente plantea la pregunta de qué alternativas pueden ser los automóviles de gasolina (y diesel).

Veamos algunas estadísticas sobre los precios de los combustibles refinados:

Dinámica de crecimiento del precio de la gasolina AI-92

Dinámica de crecimiento de los precios del combustible diésel

Estadísticas de los precios de la gasolina en varios países

Bueno, resulta que hay muchas alternativas de este tipo. Y muchos de ellos están en camino a la creación o incluso a centros de distribuidores ahora. Si bien algunas alternativas tardarán algún tiempo antes de que entren en la corriente principal, aún es muy interesante saber en qué direcciones están trabajando las empresas actualmente que se preocupan por los automóviles que conducirán en el futuro... Para el futuro previsible.

Entonces, ¿qué combustibles alternativos existen hoy en día?

Hidrógeno

Usar hidrógeno para alimentar su automóvil puede evocar imágenes del Hindenburg, pero en realidad es bastante seguro. El hidrógeno puede estar presente como combustible como tal en dos varios tipos automóviles: automóviles con celdas de combustible en forma de hidrógeno y automóviles que tienen un motor de combustión interna que está diseñado para usar hidrógeno en lugar de gasolina.

En el primer caso, el hidrógeno se utiliza para generar electricidad, que luego se utiliza para alimentar un motor eléctrico. Entonces, un automóvil de hidrógeno usa una celda de combustible para generar su propia electricidad. En un proceso químico en una celda de combustible, el hidrógeno y el oxígeno se combinan para crear electricidad, y el único subproducto de este proceso es el vapor de agua. Esta tecnología ya se está utilizando en el Honda FCX Clarity, y el automóvil ahora está ganando más y más calificaciones.

En un motor de combustión interna, el hidrógeno es la fuente de combustible en lugar de la gasolina o el diésel convencionales. En lugar de las dañinas emisiones de CO2 que produce la gasolina, nuevamente, los autos de hidrógeno solo producen vapor de agua. Muchos fabricantes de automóviles están probando actualmente coches de hidrógeno. En la actualidad, el BMW Hydrogen 7 es quizás el más famoso de ellos: la compañía ha alquilado varios prototipos de tales máquinas en Alemania y los EE. UU., y algunas pruebas incluso han demostrado que el automóvil realmente limpia el aire a su alrededor durante la operación.

Sin embargo, los vehículos de hidrógeno aún no se han adoptado ampliamente, en gran parte porque hoy en día no existe la infraestructura necesaria para las estaciones de servicio de hidrógeno. Pero el siguiente tipo de combustible alternativo es un poco más fácil de encontrar y, de hecho, lo está usando ahora mismo.

Electricidad

Puede parecer que los coches eléctricos son un gran avance en el uso de combustibles alternativos. Pero el hecho es que algunos de los primeros coches ya utilizaban motores eléctricos. Sin embargo, es solo debido a los desarrollos recientes, incluida la adopción generalizada de la campaña de relaciones públicas de vehículos de Tesla, que los autos eléctricos se han convertido en un método más viable para la conducción diaria.

Pero, ¿qué impide que la tecnología llegue a las masas? Tecnología de baterías y motores. Mover un automóvil requiere mucha energía, y hacerlo a altas velocidades y largas distancias requiere mucha energía. En el pasado, los autos eléctricos no podían viajar largas distancias (más de unos pocos kilómetros), y una vez que se agotaban sus baterías, se necesitaban muchas horas para recargarlas. El caso es que el propio motor eléctrico es bastante voraz en cuanto a consumo eléctrico. Agregue a esto el enorme peso de la propia batería (en un automóvil eléctrico moderno, puede tener la mitad de la masa del automóvil completo), y las desventajas de este tipo de combustible alternativo se vuelven bastante significativas.

Sin embargo, con las nuevas tecnologías de baterías, algunos fabricantes de automóviles han superado tales limitaciones. Las nuevas baterías (baterías de iones de litio para ser exactos) son las mismas instaladas en su telefono celular o portátil. Se cargan lo suficientemente rápido y duran más. Y los autos como el Tesla Model S los usan no solo para moverse en el sentido físico de la palabra, sino también para obtener un rendimiento digno de un superdeportivo. Otros vehículos que también están ganando terreno en el mercado, como el Chevy Volt y el Toyota Prius, por ejemplo, utilizan este tipo de baterías en combinación con un motor de combustión interna para crear Nueva clase coche con un rango extendido de uso de la fuente de movimiento. Las baterías se pueden cargar conectando la máquina a un enchufe normal; sin embargo, cuando la batería comienza a agotarse, el generador de gasolina se activa para recargarla y evitar que el automóvil se detenga.

biodiésel

Esperamos que haya seguido el consejo de que una dieta baja en grasas con alimentos fritos limitados es buena para su salud. Sin embargo, lo mismo no es necesariamente cierto para su vehículo.

El biodiesel es un tipo de combustible que se elabora a partir de aceite vegetal. Cualquier automóvil con motor diesel puede funcionar con él, pero no intente arrancar el motor después de exprimir un pañuelo sobrante de su última visita a McDonald's en el tanque de combustible. Para hacer funcionar un automóvil, el aceite debe convertirse en biodiesel a través de un proceso químico específico.

El proceso en sí se puede hacer en casa. De hecho, muchos entusiastas del biodiesel fabrican su propio combustible utilizando aceite vegetal de los restaurantes locales. Sin embargo, existe un pequeño riesgo asociado con este proceso. Si lo hace mal, puede dañar mucho su automóvil (sin mencionar su casa y propia seguridad). Antes de intentar hacer biodiesel con cualquier receta que encuentre, asegúrese de que sea buena idea después de practicar un rato con alguien que ya lo ha hecho con éxito.

Sin embargo, los entusiastas del biodiesel están muy contentos con esta idea. Este combustible no solo es significativamente más barato y más limpio que el diésel fósil, sino que también le dará al escape de su automóvil un olor a papas fritas... ¡No es broma!

etanol

Ahora sabe que puede encender su automóvil incluso con aceite vegetal, pero ¿qué pasa si no le gusta conducir por la ciudad que huele a papas fritas o tiene alergias o asociaciones desagradables con este olor? ¿Cuáles son las otras opciones? De hecho, hay otras opciones para hacer que el coche funcione con verduras.

El etanol es también uno de los combustibles alternativos más comunes. A menudo se añade a la gasolina en Hora de verano para ayudar a reducir las emisiones nocivas. El etanol es en realidad un tipo de alcohol (pero ni se te ocurra probarlo) hecho de material vegetal. En Estados Unidos se suele hacer a base de maíz, mientras que en otros países, como Brasil, se hace a base de caña de azúcar.

Hoy en día, bastantes fabricantes de automóviles ofrecen sus automóviles con motores multicombustible. Estos motores pueden funcionar con gasolina convencional o etanol E85 en una mezcla de combustible en la que el combustible es 15 por ciento de gasolina y 85 por ciento de etanol. El etanol es ampliamente aceptado como Buen camino para reducir el costo de la gasolina en países donde se compra petróleo de otros países; un vívido ejemplo de esto es Estados Unidos. Sin embargo, se necesita mucha energía para producir etanol, por lo que donde el petróleo es más barato porque se produce internamente (Rusia es uno de esos países), el etanol no es particularmente rentable. Además, existe la creencia inusual de que dado que los agricultores pueden ganar mas dinero Al cultivar cultivos para la producción de etanol, dejarán de cultivar esos cultivos para la producción de alimentos, lo que podría aumentar drásticamente los precios de los alimentos.

A pesar de estas preocupaciones, el etanol ofrece hoy muchas ventajas como combustible alternativo, y la red de estaciones de servicio de etanol en varios países continúa creciendo.

Gas natural licuado

Continuando con el tema culinario, notamos el siguiente tipo de combustible alternativo, que, sin embargo, no se produce a partir de productos alimenticios, pero también se puede encontrar en la cocina. A diferencia del etanol y el biodiesel, no es algo que se pueda comer o beber en su forma original, pero es lo que usan los mejores chefs para cocinar sus alimentos: gas natural.

El gas natural es un combustible fósil. Sí, no se trata de un producto totalmente respetuoso con el medio ambiente, pero como consecuencia de su uso en automóviles se producen emisiones ligeramente menos nocivas. El gas natural que usa a menudo para cocinar y calentar su hogar es gas natural en una forma de muy baja presión para que se licúe y proporcione mucha más energía en menos espacio. Cuando se quema gas natural licuado (GNL), se libera mucha más energía. Entonces, por ejemplo, en lugar de solo calentar sopa (el gas natural sin comprimir funciona bien), el gas natural licuado puede alimentar equipos grandes como un camión. En general, este es el propósito principal para el que se utiliza: la potencia de los camiones pesados ​​​​que viajan largas distancias.

GLP

Si ha estado de picnic recientemente, probablemente esté familiarizado con nuestro próximo combustible alternativo: GLP (o simplemente GLP). ¿Aún no estás seguro de haberlo visto alguna vez? ¡Bueno, entonces recuerde los quemadores de gas con cartuchos de propano o las "gacelas" de carga con un tanque de propano rojo en lugar de un tanque de gas!

El propano es nombre común para el gas licuado de petróleo, aunque esto no es del todo cierto. El GLP es un gas hidrocarburo de baja presión. Se compone principalmente de propano, pero también incluye otros gases de hidrocarburos, sobre todo butano. El GLP se almacena bajo presión para estar en forma líquida. Al igual que el gas natural licuado, el gas licuado de petróleo (GLP) proporciona mucha más energía a la vez que es más denso y, por lo tanto, más útil para impulsar automóviles y camiones.

El gas licuado funciona en un motor de combustión interna ordinario después de modificaciones muy pequeñas (es correcto llamar a esto la instalación de GLP en un automóvil: adaptar un automóvil para usar "propano"). Si bien este tipo de combustible no se usa ampliamente para automóviles en muchos países, como los Estados Unidos, por ejemplo, en varios países hasta el 10 por ciento del uso de combustible automotriz es gas licuado de petróleo, y nuestro país es uno de los líderes. en este sentido uso del CIS.

Gas natural comprimido

El último de los tres combustibles alternativos que tienen nombres similares y se confunden fácilmente es el gas natural comprimido (GNC), que está dominado por el metano.

El gas natural comprimido es el mismo combustible que se puede usar en su hogar para cocinar y calentar, y funciona en su hogar. En el caso de un vehículo, el GNL también se almacena en cilindros de alta presión. Y este es otro combustible fósil gaseoso que es el más respetuoso con el medio ambiente, que produce las menores emisiones de CO 2 a la atmósfera con indicadores de rendimiento similares, pero también es uno de los más voluminosos: se comprime menos cuando se enfría a baja presión, ocupando mucho más espacio en el coche que los dos combustibles alternativos anteriores.

Aire comprimido

El aire está en todas partes, entonces, ¿por qué no usarlo como combustible para un automóvil? Y, aunque parezca una idea loca, porque el aire simplemente no quema, después de todo, los automóviles pueden funcionar con aire comprimido.

En este tipo de máquinas, el aire se comprime en tuberías de alta presión. Mientras que un motor típico usa aire mezclado con gasolina (o diésel) que luego se enciende con una chispa (o alta presión en el caso del diésel) para generar energía, un motor de aire comprimido utiliza la expansión del aire comprimido proveniente del tubo de alta presión para accionar los pistones del motor.

Sin embargo, los vehículos de aire comprimido no funcionan completamente con aire comprimido. Los motores eléctricos también están presentes a bordo del automóvil para comprimir el aire y luego enviarlo a las tuberías de alta presión del automóvil. Sin embargo, estos autos no pueden considerarse autos completamente eléctricos, principalmente porque los motores eléctricos aquí no impulsan directamente al auto al impulsar sus ruedas. Los motores eléctricos son mucho más pequeños que los que se utilizan en los vehículos eléctricos, donde la función principal del motor es propulsar el automóvil. Por tanto, los vehículos de aire comprimido consumen mucha menos energía que los vehículos eléctricos.

Un nitrógeno líquido

El nitrógeno líquido es otra alternativa a los productos derivados del petróleo refinado. Al igual que el hidrógeno, el nitrógeno se encuentra en abundancia en nuestra atmósfera. Además, al igual que el hidrógeno, los automóviles alimentados con nitrógeno emiten muchas menos emisiones nocivas que la gasolina o el diésel. Pero, mientras que el hidrógeno se usa en las celdas de combustible de los automóviles, así como en los motores de combustión interna, los automóviles de nitrógeno líquido requieren un tipo de motor completamente diferente.

De hecho, el nitrógeno líquido utiliza un motor similar al que se utiliza en una máquina neumática. En un motor de este tipo, el nitrógeno se almacena en estado licuado bajo una enorme presión. Para impulsar un automóvil, se libera nitrógeno en el motor, donde se calienta y se expande para crear energía. Mientras que un motor de gasolina o diesel típico utiliza la combustión para mover los pistones, un motor de nitrógeno líquido utiliza la expansión de nitrógeno para impulsar las turbinas.

Ser respetuoso con el medio ambiente y manera efectiva vehículo, el nitrógeno líquido enfrenta los mismos obstáculos que muchos otros combustibles alternativos: la falta de una red nacional de estaciones de servicio para entregarlo a los consumidores.

Carbón

Otro combustible alternativo en nuestra lista es probablemente una sorpresa, y muchos podrían pensar que se trata de un combustible bastante obsoleto.

Técnicamente, el carbón es un combustible alternativo relativamente nuevo para los automóviles, indirectamente, de todos modos, porque todo lo nuevo está bien olvidado, aunque algunos trenes todavía funcionan con carbón. Sin embargo, en el siglo XXI, los propietarios no tendrán que palear carbón en los incineradores, si eso es lo que piensa de inmediato.

Al mismo tiempo, al igual que un motor eléctrico en el caso de un automóvil propulsado por aire comprimido, el carbón no acciona el motor directamente. Razonemos: los vehículos eléctricos (en su mayor parte) no generan su propia electricidad. Transportan energía en sus baterías cargadas. Y las baterías obtienen su carga de un tomacorriente estándar, que obtiene su energía potencial de una central eléctrica, que a su vez obtiene su energía... de la quema de carbón en la mayoría de los casos. De hecho, el 50 por ciento de toda la electricidad en el mundo proviene de centrales eléctricas de carbón. Esto significa que cuando recorres toda la cadena de energía, muchos autos eléctricos son en realidad autos que funcionan con carbón.

Si bien el carbón tiene desventajas similares a la gasolina, también tiene algunas ventajas. En un viaje por kilómetro, la electricidad del carbón es una forma más económica de impulsar un automóvil que la gasolina. Además, en muchos países hay grandes reservas de carbón, mucho más que gasolina. Además, las personas que reciben electricidad de otras fuentes como centrales hidroeléctricas o plantas de energía nuclear, contaminar la atmósfera aún menos.

energía solar

¡Solo di en voz alta este hermoso nombre: "coche solar"! Un automóvil solar es esencialmente un vehículo eléctrico convencional alimentado por energía solar derivada de los paneles solares del vehículo. Sin embargo, los paneles solares actualmente no se pueden usar para alimentar directamente el motor de un automóvil debido a la energía insuficiente, pero se pueden usar para ampliar el rango de potencia y ahorrar electricidad de las baterías de dichos vehículos eléctricos.

dimetil éter

El dimetil éter (DME) es un combustible alternativo prometedor en motores diesel, motores de gasolina y turbinas de gas, debido a su alto número de cetano (un análogo del número de octano de la gasolina, que determina la calidad de la combustión del combustible durante su compresión), que es 55 unidades en comparación con 40-53 unidades para combustible diesel. Sin embargo, se necesitan muy pocos cambios para convertir un motor diésel en un motor de éter dimetílico. Debido a la baja cantidad de emisiones nocivas, DME cumple con los estándares de toxicidad más estrictos de Europa (Euro-5).

El DME se está desarrollando como un biocombustible sintético de segunda generación (BioDME) que puede fabricarse a partir de biomasa lignocelulósica y actualmente Volvo lo utiliza más ampliamente.

Amoníaco

Los motores de gas de amoníaco se utilizaron ya en la Segunda Guerra Mundial para propulsar autobuses en Bélgica. El amoníaco líquido también alimenta la serie. motores de cohetes Mundial. Aunque no es tan potente y de alto rendimiento como otros combustibles, el amoníaco no deja hollín en los motores reutilizables y su densidad es casi la misma que la de un oxidante.

El amoníaco se ha propuesto durante mucho tiempo como una alternativa práctica a los combustibles fósiles para los motores de combustión interna. El valor calorífico del amoníaco es de 22,5 MJ/kg, que es aproximadamente la mitad del combustible diésel. El amoníaco se puede usar en motores existentes con modificaciones bastante menores a los carburadores o inyectores.

Sin embargo, la principal desventaja del amoníaco sigue siendo, por supuesto, su alta toxicidad.

vapor de agua

Este es esencialmente un automóvil de vapor extinto hoy en día, que tiene una máquina de vapor, y también funciona con otros tipos de combustible, que forman este mismo vapor de agua. El etanol, el carbón e incluso la madera se utilizan como combustible. El combustible se quema en una caldera y el calor convierte el agua en vapor. Cuando el agua se convierte en vapor, se expande. La expansión crea una presión que empuja los pistones, que a su vez hacen que el eje de transmisión gire.

Los autos de vapor requieren mucho tiempo entre el comienzo del trabajo y la puesta en marcha de un auto de este tipo, pero algunos de ellos pueden alcanzar suficiente alta velocidad- más de 160 km/h al final. Entonces, los autos más exitosos comenzaron a moverse después de comenzar en aproximadamente medio minuto o un minuto.

La máquina de vapor utiliza combustión externa en lugar de motores de combustión interna. Los vehículos que funcionan con gasolina son más eficientes con una eficiencia de alrededor del 25-28%. Pero eso es todo en teoría. ejemplos prácticos máquinas de vapor en términos de eficiencia, son solo alrededor del 5-8% en comparación con los motores de combustión interna convencionales.

fuerza muscular humana

¡Oh, sí, este es el combustible alternativo más ineficiente y no simplemente viable! Sin embargo, en un número muy pequeño de vehículos cuya demanda está disminuyendo rápidamente, la energía humana se está utilizando para mejorar la eficiencia de las baterías, que son la principal fuente de propulsión del vehículo. Dos de esos autos comerciales que vieron una "luz" corta fueron "Sinclair C5" y "Twike".

Algas marinas

Los biocombustibles derivados de las algas se conocen como biocombustibles de tercera generación; esto es relativamente el nuevo tipo combustible alternativo. De hecho, el principio de funcionamiento del motor de algas se basa en la descomposición de estas algas, como resultado de lo cual se libera metano, que se utiliza como combustible principal para propulsar el coche.

En los Estados Unidos, se ha calculado que aproximadamente 200 hectáreas de estanques, en los que crecerá cierto tipo de alga que se adapta mejor al combustible de los automóviles, podría proporcionar ese combustible hasta al 5% de todos los automóviles del país. Sin embargo, en los Estados Unidos, esta tecnología no se popularizó debido al costo relativamente más bajo del petróleo y altas demandas tales algas crezcan (altas temperaturas y ciertos ambientes).

Combustibles alternativos: una comparación

Consumo de combustibles alternativos para 2011

PROYECTO DE UN BUQUE TRABAJANDO CON COMBUSTIBLE GAS

Moscú 2011 .

Artistas:

Diseñador líder (nacido en 1984)

Ingeniero de diseño (n. 1984)

Técnico-diseñador (nacido en 1989)

Líder del tema:

Director de SPC "Rechport", Asoc. A. K. Tatarenkov

abstracto

El informe contiene 13 páginas de texto, 1 tabla, 5 figuras, 1 fuente

DISEÑO, CONSTRUCCIÓN, REEQUIPAMIENTO DE LA PLANTA ELÉCTRICA DE LA MOTORA NAVE PROYECTO R51, GAS NATURAL COMPRIMIDO Y LICUADO (METANO).

Objeto de desarrollo: embarcaciones de navegación interior con combustibles alternativos, es decir, la posibilidad de utilizar dos tipos de combustible gaseoso en los buques: gas natural comprimido o gas natural licuado.

Propósito del trabajo: Prometedor uso de gas combustible para embarcaciones fluviales de nueva generación.

El resultado obtenido: la perspectiva de utilizar una planta de energía de barco (SPP) que opera con combustible de gas en embarcaciones fluviales se da, en particular, una decisión fundamental sobre el diseño de equipos de gas en barcos de clase "R" del proyecto R51.

El alto costo del combustible diesel obliga a los armadores a decidirse por la búsqueda de combustibles alternativos y trasladar a ellos algunos grupos de buques.

Debido a la tendencia de Moscú a convertirse en una ciudad respetuosa con el medio ambiente, no hay grandes masas de aire en el centro de transporte de Moscú para dispersar las emisiones nocivas. En este sentido, para aumentar la competitividad del transporte acuático en comparación con otros modos de transporte, es necesario determinar una dirección prioritaria asociada a una disminución de la toxicidad de los gases de escape.

Una de estas áreas es la traducción de barco. plantas de energía para el funcionamiento de gasóleo a gas. Al mismo tiempo, es necesario destacar la posibilidad de utilizar dos tipos de combustible gaseoso en los buques: gas natural comprimido o gas natural licuado.

El proyecto propone convertir a gas combustible las embarcaciones de navegación interior existentes, así como la construcción de nuevas embarcaciones de gas combustible.

Se llevó a cabo un estudio de viabilidad sobre la efectividad del uso de gas natural licuado y comprimido en embarcaciones fluviales de la cuenca hidrográfica de Moscú en VNIIGaz y en el Departamento de Barcos. plantas de energía Academia Estatal de Transporte Acuático de Moscú [Informe de I+D sobre el tema VI/810. M., MGAVT, 1997. Reequipamiento de la planta de energía de los barcos a motor fluviales de las líneas urbanas de la región de Moscú (en el ejemplo del barco a motor del proyecto R-51 "Moskva") para operar con gas natural comprimido] , que mostró la viabilidad del uso de gas en los barcos de la flota fluvial.

En 1998, la Academia Estatal de Transporte Acuático de Moscú reequipó la planta de energía del barco de motor de pasajeros "Uchebny-2" del proyecto R51E (del tipo "Moscú") para operar con gas comprimido. El reequipamiento se llevó a cabo de acuerdo con el proyecto del centro de construcción naval, desarrollado en relación con los buques de los proyectos P35 (Neva) y P51 (Moscú).

Los estudios experimentales han demostrado un beneficio económico directo del uso de gas. Al mismo tiempo, se identificó que era necesario instalar sensores de alarma adicionales que notifiquen una fuga de gas y, ante la presencia de una fuga, den una señal para cambiar automáticamente el sistema para que funcione con combustible diesel.

A pesar de muchos lados positivos Se debe tener en cuenta el uso de gas comprimido y licuado, la principal desventaja de tales sistemas. En primer lugar, esta es la pérdida de espacio utilizable en la cubierta de paseo (en m/v "Uchebny-2"

Se instalaron 32 cilindros de gas comprimido con un volumen de 50 litros cada uno) para embarcaciones que funcionan con gas comprimido, lo que indica la ventaja del gas licuado. La siguiente desventaja es la falta de requisitos de las Reglas del Registro Fluvial Ruso para barcos con instalaciones del tipo anterior y, por supuesto, la principal limitación es la falta de una red de estaciones de servicio de gas. y si por transporte por carretera Si esta red se está desarrollando, entonces para el transporte por agua, que se distingue por la presencia de grandes capacidades y la longitud de las líneas de transporte, este tema sigue siendo relevante.

Lo anterior, por supuesto, requerirá inversiones de capital, pero será posible lograr:

1. Mejorar la situación ambiental en las zonas de agua mediante la reducción de las emisiones tóxicas y el humo de los gases de escape motores diesel marinos en un 50%.

2. Reducir los costos de combustible en un 20-30%.

En este sentido, la conversión de buques a gas permite no solo tener beneficios económicos, sino que también conlleva una mejora en la situación ambiental (limpieza del espacio aéreo).

En los buques de transporte, lo más realista es el uso de gas licuado, que viene dictado por la alta potencia de las centrales eléctricas y la gran longitud de las líneas (se necesitan grandes volúmenes de gas con una pérdida mínima de superficie útil de las cubiertas superiores) . En este sentido, se requerirán barcos, gaseros, para áreas remotas. Por lo tanto, la idea principal debería ser crear tipos de recipientes que correspondan a las propiedades peligrosas de los productos, ya que cada producto puede tener una o más propiedades peligrosas, incluidas inflamabilidad, toxicidad, corrosividad y reactividad. Al transportar gases licuados (producto refrigerado o presurizado), pueden surgir peligros adicionales.

Las colisiones graves o las puestas a tierra pueden dañar el tanque de carga y provocar una fuga descontrolada del producto. Tal fuga puede conducir a la evaporación y dispersión del producto y, en algunos casos, a la fractura frágil del cuerpo del gas portador. Por lo tanto, dicho riesgo, en la medida de lo posible, sobre la base de los conocimientos modernos y el progreso científico y tecnológico, debe reducirse al mínimo. Estos problemas deben reflejarse, en primer lugar, en las Reglas del Registro del Río Ruso. Al mismo tiempo, los requisitos para los buques gaseros y, posiblemente, los buques quimiqueros deben basarse en principios fiables de construcción naval, ingeniería naval y en una comprensión moderna de las propiedades peligrosas de varios productos, ya que la tecnología para diseñar buques gaseros no solo es complejo, pero también de rápido desarrollo, y en este sentido, los requisitos no pueden permanecer sin cambios.

En relación con lo anterior, la cuestión de crear marco normativo aplicables a los buques propulsados ​​por combustible gaseoso y a los buques que lo transporten.

Con base en lo anterior, podemos concluir que con un aumento adicional en el mundo, y como resultado, los precios rusos del combustible diesel, los armadores se ven obligados a buscar formas alternativas para resolver el problema, una de las cuales es usar gas. No obstante, el uso de combustible gaseoso (tanto gas natural comprimido como licuado) en los buques de flota fluvial sólo es aconsejable si existe una red desarrollada de estaciones de servicio.

V condiciones modernas la construcción de estaciones de servicio específicas de la industria para combustible gaseoso es un desperdicio de fondos públicos, y es imposible encontrar otras fuentes de financiamiento para tales instalaciones. Por lo tanto, se convierte en una realidad la construcción de estaciones de servicio dentro de la ciudad y una serie de grandes asentamientos, que se utilizarían no solo para repostar barcos, sino también para repostar vehículos. Para la posibilidad de repostar barcos en áreas remotas, es posible utilizar gaseros, que es recomendable construir en empresas industriales. En este caso, la posibilidad de construir dichas instalaciones, además de agencias gubernamentales organizaciones como Gazprom, el Fondo Ecológico, el Gobierno de Moscú y otras empresas podrían estar interesadas.

La industria (por ejemplo, ENERGOGAZTEKHNOLOGIYA, etc.) produce motores de gas de pistón con encendido por chispa y productos basados ​​en ellos: unidades eléctricas, centrales eléctricas, motores-generadores (generadores de gas), etc. Todos los motores de gas con mezcla externa.

Diagrama esquemático y equipo para la operación de una central eléctrica de barco con combustible de gas.

El gas combustible se prepara para la combustión en la línea de gas (Fig. 1). Además, el gas combustible con una presión igual a la presión atmosférica ingresa al mezclador (Fig. 2), donde se mezcla con aire en la proporción requerida. La dosificación de la mezcla de gas y aire que ingresa al motor se realiza mediante una válvula de mariposa (Fig. 3) con accionamiento eléctrico.

El control de velocidad y chispas se lleva a cabo por el sistema de control del motor de gas. Este sistema realiza funciones de alarma. Motor de gas, abre y cierra la válvula solenoide de combustible en el momento adecuado al arrancar y parar el motor.

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Arroz. 2 Mezclador

Figura 3 Válvula de mariposa

SPC "Rechport" realizó una serie de estudios preliminares para el reequipamiento del m / v "Moskva" pr.R-51 en términos de ubicación de cilindros de gas (dimensiones de un cilindro: longitud - 2000 mm, Ø 401 mm , volumen 250 l.), cifras comparativas la eficiencia de conversión se muestra a continuación en la tabla 1 y los esquemas de diseño (opciones) - fig.4.

Este reequipamiento requiere un refuerzo adicional para garantizar la resistencia de la estructura de la tienda. El diseño preliminar del refuerzo se muestra en la Fig. 5.

tabla 1

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b) alimentación (12 cilindros)

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Arroz. 5 Diseño preliminar de refuerzo de toldo.

Lista de fuentes utilizadas

1. Informe de I+D sobre el tema VI/810. M., MGAVT, 1997. Reequipamiento de la planta de energía de los barcos fluviales a motor de las líneas urbanas de la región de Moscú (en el ejemplo del barco a motor del proyecto R-51 "Moscú") para operar con gas natural comprimido.

Debido a la presencia de varias plantas de energía en un barco grande, por ejemplo, el motor principal, un generador diesel para generar electricidad, una caldera para producir agua caliente y vapor, el combustible marino puede estar representado por varios tipos a la vez.

Además, el motor principal de una embarcación marina a menudo se alimenta no con uno, sino con dos o más tipos de combustible alternativamente. Esto se debe al hecho de que en el océano hay zonas de control especial de las emisiones de azufre: los mares del Norte y Báltico, las costas del Atlántico y el Pacífico de los EE. UU. y Canadá.

Al acercarse a ellos, los motores se cambian a combustible diesel con bajo contenido de azufre. La misma técnica se utiliza antes de realizar maniobras en las que a menudo hay que cambiar de modo de motor. Después de salir del puerto, el combustible diesel se reemplaza con fuel oil, sobre el cual pasa el barco. parte principal camino.

Tipos de combustible para el envío

Los principales tipos de combustible para los barcos en la actualidad son:

• combustible diesel;
• combustibles marinos de alta viscosidad;
• otros tipos (KST - un componente de combustible marino a partir de condensado de gas, turbina de gas de petróleo TG y TGVK, LNG - gas natural licuado, etc.)

Los combustibles diésel y de baja viscosidad se clasifican como productos de petróleo ligero. Se diferencian entre sí en el costo (SMT es mucho más barato), así como en las características técnicas.

SMT contiene más azufre (de 0,5 a 1,5% frente a 0,01%), tiene un índice de cetano más bajo (40 frente a 45). El principal beneficio de reemplazar el combustible diesel de baja viscosidad es el bajo costo de este último, así como el hecho de que, en ausencia de azufre, se deben introducir aditivos especiales costosos en el combustible diesel para mantener las propiedades lubricantes.

Los tipos de combustible diesel marino de alta viscosidad se clasifican como grados oscuros de productos derivados del petróleo. Son más baratos que los ligeros, por lo que son muy utilizados para el transporte marítimo. Se subdivide en ligero, pesado y súper pesado. Estos tipos incluyen fuel oil marino F-5 y F-12, fuel oil M-40 y M-100, combustible marino IFO-30, IFO-180, IFO-380. Se producen mezclando productos derivados del petróleo con fracciones de diésel. Los grados oscuros se utilizan en motores de baja y media velocidad.

Sobre el almacenamiento y preparación de combustible marino

Los búnkeres de combustible ubicados al lado del barco se utilizan para almacenar combustible a bordo. sala de máquinas. Un barco grande puede consumir hasta 40 toneladas de combustible por día, pero el exceso de combustible, a excepción de un suministro de emergencia en caso de tormentas, no se lleva a un vuelo, ya que crea lastre y reduce la carga útil del barco. El lastre también incluye el suministro de combustible muerto en el barco: los restos en los búnkeres debajo de las tuberías de admisión.

Antes de su uso, los fuelóleos se someten a menudo a operaciones de preparación especiales. Ellos consisten:

1. En el calentamiento de la masa combustible de fueloil frío, que ha perdido su fluidez, mediante la adición de fueloil caliente al depósito. El calentamiento también se realiza en tanques equipados con sistemas de calefacción especiales.
2. Limpieza por sedimentación o separación en especial instalaciones navales; durante estos procesos se separan la suciedad, las inclusiones mecánicas y el agua. El combustible purificado desgasta menos los motores, por lo que la limpieza de las instalaciones compensa con creces.

Hoy en día, existen muchas variedades de diésel y otros tipos de combustible para el barco. Para evitar errores al comprar, intente comprar combustible y lubricantes solo de proveedores confiables.

Las iniciativas internacionales para reducir el dióxido de carbono (CO2) y otras emisiones nocivas de los barcos están impulsando la búsqueda de fuentes de energía alternativas.

En particular, el informe de la sociedad de clasificación DNV GL considera el uso de celdas de combustible, turbinas de gas y vapor junto con sistemas de accionamiento eléctrico, que solo pueden ser efectivos en combinación con un tipo de combustible más ecológico.

El uso de pilas de combustible en barcos está actualmente en desarrollo, pero pasará mucho tiempo antes de que puedan reemplazar los motores principales. Ya existen conceptos en esta dirección, por ejemplo, el ferry de VINCI Energies. Dicho buque tiene una eslora de 35 m y podrá albergar una carga de energía recibida de fuentes renovables durante 4 horas. El sitio web de la compañía dice que dicho buque operará entre la isla francesa de Ouessant y el continente, a partir de 2020.

Tambien como tecnologías innovadoras considera el uso de baterías y energía eólica.

Barco de energía eólica, el Vindskip

Los sistemas de baterías ya se están utilizando en el transporte marítimo, pero el uso de la tecnología para aplicaciones marinas es limitado debido a la baja eficiencia.

Finalmente, el uso de la energía eólica, aunque no es una novedad, todavía tiene que demostrar su atractivo económico en la construcción naval moderna.

Les recordamos que a partir del 1 de enero de 2020, el contenido de azufre (SOx) en el combustible no deberá superar el 0,5%, y las emisiones de gases de efecto invernadero deberán reducirse en un 50% para 2050, según la última decisión de la Organización Marítima Internacional (OMI) .

Combustibles alternativos

Los combustibles alternativos que se están considerando actualmente son el gas natural licuado (GNL), el gas licuado de petróleo (GLP), el metanol, los biocombustibles y el hidrógeno.

La OMI está desarrollando actualmente un código de seguridad (Código IGF) para buques que utilicen gas u otros combustibles ecológicos. Se continúa trabajando en el uso de metanol y combustibles de bajo punto de inflamación.

Para otros tipos de combustible, aún no se ha desarrollado el Código IGF, que los armadores deben tener en cuenta.

Impacto medioambiental

Según DNV GL, el GNL emite la menor cantidad de gases de efecto invernadero (vapor de agua, dióxido de carbono, metano y ozono son los principales gases de efecto invernadero). Sin embargo, el metano sin quemar, que es el componente principal del GNL, crea emisiones con un efecto invernadero 20 veces más potente que el dióxido de carbono (CO2 - dióxido de carbono).

Sin embargo, según los fabricantes de motores de combustible dual, el volumen de metano no quemado en los equipos modernos no es tan grande y su uso reduce los gases de efecto invernadero en el transporte marítimo en un 10-20%.

La huella de carbono (la cantidad de gases de efecto invernadero causada por las actividades de las organizaciones, las actividades de transporte de mercancías) del uso de metanol o hidrógeno es mucho mayor que cuando se usa fuel oil pesado (HFO) y gas oil marino (MGO).

Al utilizar fuentes de energía renovables y biocombustibles, la huella de carbono es menor.

El combustible más ecológico es el hidrógeno, producido a partir de energías renovables. El hidrógeno líquido puede usarse en el futuro. Sin embargo, tiene una densidad energética volumétrica bastante baja, lo que lleva a la necesidad de crear grandes áreas de almacenamiento.

Con respecto a las emisiones de nitrógeno, los motores de combustión interna de ciclo Otto que funcionan con GNL o hidrógeno no requieren equipos de postratamiento para cumplir con el estándar Tier III. En la mayoría de los casos, los motores de combustible dual que operan en el ciclo diesel no son adecuados para cumplir con el estándar.

Emisiones de nitrógeno en uso diferentes tipos combustible.

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