Моделирование и оптимизация судовых энергетических комплексов для крупнотоннажных транспортных судов

Аннотация

Ужесточение требований к углеродной интенсивности флота, закреплённое поправками к Приложению VI МАРПОЛ и резолюциями Комитета по защите морской среды Международной морской организации (ИМО), обострило задачу согласованного выбора состава и режимов работы энергетического комплекса крупнотоннажного судна. Проектные методики подбора оборудования и эксплуатационные процедуры нормирования выбросов развиваются в значительной степени независимо, из-за чего судно, оптимальное по проектным критериям, может не выдержать эксплуатационный норматив уже через несколько лет работы. Цель работы – количественная оценка резервов повышения энергетической эффективности крупнотоннажного транспортного судна средствами скоростной, схемной и пропульсивно-корпусной оптимизации на единой расчётной модели. Построена авторская модель энергетического комплекса балкера дедвейтом 74 850 т, объединяющая аппроксимацию потребной мощности, топливный баланс главного двигателя и дизель-генераторов и методику расчёта индикатора углеродной интенсивности CII по действующим руководствам ИМО. Рассчитаны три конфигурации комплекса; переход от базовой к комбинированной (снижение скорости с 13,5 до 12,5 уз, валогенератор, пропульсивно-корпусные мероприятия, береговое электропитание) сокращает годовой расход топлива на 25,3% и годовую эмиссию CO2 на 7 217 т, переводя судно из рейтинга E в рейтинг C по нормативу 2026 года. Факторное разложение показывает, что 71,7% суммарного эффекта обеспечивает скоростной фактор, а вклад валогенератора не превышает 1,1%. Опережающая роль режимных решений означает, что соответствие нормативам углеродной интенсивности достигается прежде всего управлением режимом использования уже установленного оборудования и лишь во вторую очередь – дооснащением самого комплекса.