Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ EEOI СУДНА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО МОРСКОГО РЕЙСА'

ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ EEOI СУДНА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО МОРСКОГО РЕЙСА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
125
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОНСТРУКТИВНЫЙ / ОПЕРАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ / ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СУДНА / ТИП СУДНА / МОРСКОЙ ПЕРЕХОД / СКОРОСТЬ / МАССА / ДИСТАНЦИЯ / КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОРОДНОГО НОСИТЕЛЯ / ЭМИССИЯ / СУДОВОЕ ТОПЛИВО / КИСЛОРОД / АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ / ДИОКСИД УГЛЕРОДА / ENERGY EFFICIENCY DESIGN INDEX / ENERGY EFFICIENCY OPERATIONAL INDICATOR / TYPE OF VESSEL / SEA PASSAGE / SPEED / MASS / DISTANCE / MINIMIZATION / CONSUMPTION / EMISSION / MARINE FUE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Леонов Валерий Евгеньевич, Сердюк Александр Дмитриевич

Рассмотрен кругосветный переход контейнеровоза m/v Katherine. Целью работы является найти пути снижения конверсии углеводородного носителя в энергию перемещения контейнеровоза и эмиссии диоксида углерода при изменении параметров морского перехода: пройденный путь, скорость судна (Vs), масса перевозимого груза (Gc). Для выбранной судовой энергетической установки (Ship Power Plant -SPP) методом исследования и обобщения определена параметрическая зависимость Vs и конверсии углеводородного носителя от мощности на коленчатом валу SPP. Минимально допустимая возможная эффективность (EEDI) определяется по указанной в Resoultion МЕРС.212(63) модели. Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) определяется в зависимости от конверсии углеводородного носителя, концентрации углерода в судовом топливе при принятых на переход основных параметрах: пройденный путь, Vs, Gc. Проведены исследования изменения EEOI в зависимости от пройденного пути (200 до 2 800 nautical miles), Vs (0,01 до 24,0 kn), Gc (4000 до 70000 t). Определена область наименьших значений эмиссии СО2 EEOI, максимально приближающаяся к EEDI, в зависимости от изменения параметров морского перехода. Зависимость EEOI от Gc при постоянных значениях Vs и пройденного пути описывается гиперболами, которые при Gc в пределах 60000-70000 т стремятся к величине EEDI, а при Gc, приближающихся к нулю, - к бесконечности. Выявлено, что пройденный путь не влияет на значение EEOI. Влияние Vs на EEOI имеет нерегулярный характер. Рассмотрен вопросы полной замены атмосферного воздуха на синтетический О2, который приведет к значительному снижению конверсии углеводородного носителя и, соответственно, к снижению эмиссии диоксида углерода и организации безбалластных морских переходов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Леонов Валерий Евгеньевич, Сердюк Александр Дмитриевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESEARCH ON EEOI PARAMETRIC CONNECTION OF A SHIP DURING THE REAL VOYAGE CONDUCTION

The round-the-world transition of m/v Katherine ship is considered. The aim of this work is to minimize the Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) of the vessel, and, accordingly, to minimize the ship's fuel consumption and carbon dioxide emission depending on the parameters of sea transition: Vs, mass of transported cargo, and the distance of the passage. For specifically selected ship power plant (SPP), the parametric dependence of Vs and fuel consumption on the share of used power is determined by calculation method. The Energy Efficiency Design Index (EEDI) is determined by the model given in Resolution MEPC.212(63). The EEOI is determined depending on the ship fuel consumption, the carbon concentration in the ship’s fuel with the main parameters accepted for transition Vs, transported cargo mass , the sea passage distance . Calculation studies are conducted in a wide range of sea transition parameters - transition distance within 200 to 2,800 nm, the Vs from 0.01 to 24.0 knots, cargo mass ranging within 4,000 to 70,000 tons. The work defines the area of minimization for values EEOI, that is maximally approaching to the ship’s EEDI , depending on changing sea transition parameters . It has been determined that the EEOI has four zones depending on Vs. The dependence of the EEOI on the cargo mass at the constant values of Vs and the sea passage distance can be described by hyperbola. At the transported cargo mass within the range of 60,000-70,000 t the EEOI value tends to the value of EEDI, and at the values of the cargo mass approaching zero - to infinity. The sea passage distance does not affect the EEOI value . An important component of these studies is the issue of the atmospheric air complete replacement by the synthetic oxygen, which will lead to a significant reduction in marine fuel consumption and, consequently, a reduction in carbon dioxide emissions, and the non-ballast sea passages organization.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ EEOI СУДНА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО МОРСКОГО РЕЙСА»

УДК 656.61.052(075.8)

DOI: https://doi.org/10.37890/jwt.vi65.133

ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ EEOI СУДНА В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОГО МОРСКОГО РЕЙСА

В.Е. Леонов

Херсонская государственная морская академия, г. Херсон, Украина

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5590-8807 А.Д. Сердюк

Херсонская государственная морская академия, г. Херсон, Украина

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5122-1821

Аннотация: Рассмотрен кругосветный переход контейнеровоза m/v Katherine. Целью работы является найти пути снижения конверсии углеводородного носителя в энергию перемещения контейнеровоза и эмиссии диоксида углерода при изменении параметров морского перехода: пройденный путь, скорость судна (Vs), масса перевозимого груза (G) Для выбранной судовой энергетической установки (Ship Power Plant -SPP) методом исследования и обобщения определена параметрическая зависимость Vs и конверсии углеводородного носителя от мощности на коленчатом валу SPP. Минимально допустимая возможная эффективность (EEDI) определяется по указанной в Resoultion МЕРС.212(63) модели. Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) определяется в зависимости от конверсии углеводородного носителя, концентрации углерода в судовом топливе при принятых на переход основных параметрах: пройденный путь, Vs, Gc. Проведены исследования изменения EEOI в зависимости от пройденного пути (200 до 2 800 nautical miles), Vs (0,01 до 24,0 kn), Gc (4000 до 70000 t). Определена область наименьших значений эмиссии СО2 EEOI, максимально приближающаяся к EEDI, в зависимости от изменения параметров морского перехода. Зависимость EEOI от Gc при постоянных значениях Vs и пройденного пути описывается гиперболами, которые при Gc в пределах 60000-70000 т стремятся к величине EEDI, а при Gc, приближающихся к нулю, — к бесконечности. Выявлено, что пройденный путь не влияет на значение EEOI. Влияние Vs на EEOI имеет нерегулярный характер. Рассмотрен вопросы полной замены атмосферного воздуха на синтетический О2, который приведет к значительному снижению конверсии углеводородного носителя и, соответственно, к снижению эмиссии диоксида углерода и организации безбалластных морских переходов.

Ключевые слова: конструктивный, операционный коэффициент, энергетическая эффективность судна, тип судна, морской переход, скорость, масса, дистанция, конверсии углеводородного носителя, эмиссия, судовое топливо, кислород, атмосферный воздух, .диоксидуглерода

Введение

В последнее время International Maritime Organization (IMO) приняла Резолюции, направленные на снижение конверсии углеводородного носителя в энергию перемещения контейнеровоза (КУВН) , выбросы СО2 — главного составляющего «greenhouse gases» [1]-[5], и SO2 от основных и вспомогательных SPP. [6], [7].

На Международной конференции в 1997 г. членов IMO (MARPOL 73/7S) была принята Резолюция по вопросу снижения выбросов CO2 при эксплуатации судов. Согласно этой резолюции, IMO в декабре 2003 г. приняла Resolution А.963(23). Данная резолюция отмечает актуальность снижения выбросов вредных, токсичных компо-

нентов, влияющих на изменение климата планеты и деструкции природных экосистем.

В работе [8] проведен анализ нормирования выбросов диоксида углерода энергетическими установками речных и морских судов. В качестве приемлемой модели для этого используется критерий энергетической эффективности новых/строящихся судов по Energy Efficiency Design Index (EEDI). Данный индекс характеризуется количеством СО2 в расчете на пройденный путь и груз. Также уделен вопрос формированию понятия «конструктивный коэффициент энергетической эффективности судна», способу его расчета и аналитической оценки для всех типов судов. Установлено влияние типа судового топлива, отдельных конструктивных особенностей судов на величину EEDI.

В работе [9] рассмотрен вопрос повышения энергетической эффективности танкера для перевозки сжиженного природного газа - Liquified Natural Gas (LNG) при использовании различного судового топлива - низкосернистого (НС) и высокосернистого (ВС). Объект исследований - танкер-газовоз дедвейтом 54 354 мт, мощность силовой установки 12 400 кВт. Для того, чтобы оценить энергетическую эффективность судна, использовали Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), определяющийся выбросами диоксида углерода на массу транспортируемого груза и пройденный путь. Сравнительный анализ проводился с учётом изменения КУВН марки RMG 380 (ВС) и легкого дизельного топлива DMA(HC).

При использовании LNG в качестве топлива повышается экономическая и энергетическая эффективность судна, удовлетворяя требования MARPOL 73/78 с 01.01. 2020 г. относительно снижения содержания сернистых соединений в топливе не более 0,5 % масс.

По нашему мнению в данном случае при использовании LNG в качестве судового топлива следует рассмотреть вопрос о возможности использования существующих конструкций Ship Power Plant (SPP), без дополнительной реконструкции действующих SPP использование LNG в качестве топлива на судах проблематично.

В качестве дискуссии к полученным результатам в работе [9] предлагаем сравнить экономические и экологические показатели . За основу приняты исходные данные , приведенные в работе [9]. При использовании НС топлива ДМА эксплуатационный коэффициент энергетической эффективности снижается всего на 6,4% по сравнению с тяжёлым судовым топливом марки RMG 380, а стоимость НС топлива ДМА больше стоимости ВС тяжёлого судового топлива RMG 380 в 1,9 раза (190%).

Напрашивается резонный вопрос: стоит ли такой высокой стоимостью судового топлива (190%) добиваться столь малозначительного (всего 6,4%) увеличения ЭКЭЭС?

Тем не менее, в опубликованной ранее литературе до сих пор не проведен анализ определение минимального значения/области значений EEOI при изменении всех параметров перехода, а именно скорости судна (Vs), массы перевозимого груза (Gc), пройденного пути, гидрометеорологических условий и типа судна.

Мы считаем, что наиболее актуальным является вопрос снижения EEOI в зависимости от типа судов, параметров морского перехода, реальных гидрометеорологических условий рейса.

В представленных работах [10], [11] в условиях реального морского рейса впервые установлена параметрическая связь EEOI судна от Vs, Gc и пройденного пути. В работе [12] были рассмотрены различные типы судов и показано, что независимо от этого, а так же от Gc: Vs, и пройденного пути зависимость EEOI имеет одинаковую характеристику.

Целью данной работы является определить наименьшие значения эмиссии СО2 EEOI судна/рейса в зависимости от ключевых параметров морского перехода с целью снижение выбросов СО2 - главного составляющего «greenhouse gases».

Материалы и методы

Рассмотрен реальный переход, который осуществлялся по маршруту: Альхесирас, Испания (10.03.2020), - Марсашлокк, Мальта (13.03.2020) - Ливорно, Италия (16.03.2020) - Генуя, Италия (17.03.2020) - Барселона, Испания (20.03.2020) - Валенсия, Испания (22.03.2020) - Фор-де-Франс, Мартиники (01.04.2020) - Пуэнт-а-Питр, Гваделупа (02.04.2020) - Кауседо, Доминиканская Республика (03.04.2020) - Картахена, Колумбия (06.04.2020) - Кингстон, Ямайка (08.04.2020) - Хьюстон, США (12.04.2020) - Веракрус, Мексика (15.04.2020) - Мансанильо, Панама (21.04.2020) -Моин, Коста-Рика (23.04.2020)- Картахена, Колумбия (25.04.2020) - Альхесирас, Испания (05.05.2020). Общее время перехода 56 суток.

Измеренное атмосферное давление при выходе m/v Katherine из порта Альхесирас, Испания и в течении всей навигации в водах Средиземноморского бассейна составляло/колебалось от 1020 ГПа до 1024 ГПа. Сила ветра, измеренная по шкале Бофорта, была от трех до пяти баллов. Ветер - не постоянный, часто менялся в течении дня. Облачность - умеренная (3/8), что обеспечивало хорошую видимость. Состояние моря — волнение в 3-4 балла. Температура воздуха колебалась днем в пределах 15-19°С, ночью понижалась до 14-16°С.

Во время трансатлантического перехода / подхода к порту Фор-де-Франс, Мартиники сила ветра - пять-шесть баллов, облачность - средняя (4-6/8), ливневые осадки на протяжении 2-3 часов каждый день.. Видимость значительно ухудшилась при навигации к портам Хьюстон, США, Мансанильо, Панама, и Моин, Коста-Рика, где была повышенная влажность и туман, с дальностью видимости менее 1 мили.

Таблица 1

Характеристики m/v Katherine и SPP

Название судна m/v Katherine

Тип судна Container Vessel

Порт регистрации Majuro, Marshall Islands

Позывной сигнал V7ZU2

Официальный номер 4914

IMO номер 9641235

MMSI 538004914

Владелец Ikaros Marine LLc

Менеджер Technomar Shipping Inc.

Дата постройки 30 April 2013

Length over all, м (LOA) 270,07 m

Length between Perpendiculars, м (LBP) 258,00 m

Moulded breath, м 42,80 m

Moulded depth, м 24,80 m

DraftmaX, м 14,52 m

Air draftmax, м 61,9 m (with mast tilted: 58,5 m)

Displacement, т 103698 tons

Deadweight, т 80274 tons

Gross tonnage, т (GT) 71021 tons

Net tonnage, т (NT) 40452 tons

Классификационное общество RINA

Судостроительная компания Hyundai Samho Heavy Industries Co. Ltd, Korea

Главный двигатель One (1) Huyndai MAN B&W 8S80ME-C9-2/ 33670 kW at 78 rpm

Носовое подруливающее устройство 2500 kW / 3000 HP

Вспомогательные двигатели 3?3350 kW, 172850 kW (4) Hyundai Himsen H32/40

Тип гребного винта Fixed, right handed type

Ship fuel Marine Diesel Oil (MDO)

Конверсия УН 174,15 g/kWh 100% at shop test

Суточная конверсия УН 104 tons / day

Количество членов экипажа 21

Независимо от этого m/v Katherine продолжало запланированный рейс без внесения изменений в маршрут, без понижения Vs, и m/v Katherine прибыло в порты назначения в указанное время.

Допплер-лаг DS-60 использовался для измерения Vs m/v Katherine и пройденного пути. Объем судового топлива, которое было загружено при бункеровке, определялось с помощью расходометров, а КУВН определялся на определенный переход / момент времени по показателю уровня изменения топлива в танке.

Технические характеристики m/v Katherine и SPP приведены в таблице 1.

В качестве судового дизельного топлива использовалось Melina S30. Плотность при 15°С - 0,884 кг/л, температура воспламенения 260°С, кинематическая вязкость при 40°С-105,4 cer.

Результаты исследований

Исследования проводились согласно изложенной в представленной работе [13] методике.

На основании мощностных характеристик SPP One (1) Huyndai MAN B&W 8S80ME-C9-2/ 33670 kW at 78 rpm исследованием и обобщением мы определили параметрическую зависимость КУВН и Vs от доли используемой мощности (рис. 1).

ï

i

НОИ

шта

JJSUOT

JLWj

шли

шхкз

SO»

Рис. 1. Изменение Vs (линия 1) и КУВН (линия 2) от мощности на коленчатом валу SPP

На основании проведенных исследований нами установлено, что пройденный путь практически не влияет на ЕЕ01 (рис.2).

5

V

* (ДО

3 ÖjM

r-i 0Д4

В

5 ом

ш Ш

(ijüi 4]

*-* 1

t-4-*-*-*-4 1-+-#-- 2

4 ►—* 5

•—■+—-*—-*—*— 1—■ i.

7

-КЩ

МК1

800

3(K)i) I ÜOtl Llistanoc^ iTttlcs

Рис.2. Изменение ЕЕ01 от пройденного пути при У5 судна 14,8 узлов и Ос ,т,: 1 - 5 000 , 2 - 10 000 , 4 - 20 000 , 5 - 30 000 , 6 - 40 000 и 7 - 50 000, соответственно. Линия 3 - ЕЕБ1.

Зависимость ЕЕ01 от вс описывается гиперболами (рис.3 и рис.4).

Рис.3. Изменение ЕЕ01 от Ос при У5 14,8 уз., 18,3 уз., 19,4 уз., 20,2 уз., 21,2 уз. Гиперболы соответственно расположены снизу вверх

(прямая линия - ЕЕЭ1)

£ в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- »111 , И>к»." 1М1И— , Ш11."

Рис.4. Изменение ЕЕ01 от Ос при У5 14,8 уз., 18,3 уз., 19,4 уз., 20,2 уз., 21,2 уз. Гиперболы соответственно расположены снизу вверх (прямая линия - ЕЕБ1)

Зависимость ЕЕ01 от У8 описывается сложной зависимостью с максимумом при 4,5 узлах и минимумом при 8,0 узлах (рис. 5).

! I I

ЧМ \ Шф.кШИа

Рис.5. Изменение ЕЕ01 от У5 при пройденном пути 500 морских миль Ос, т,: 1 - 4,000 , 2 -10000 , 3 - 16000 , 4 - 24000 , 5 - 35000 , 6 - 42000 , 7 - 70000 . Линия 8 - ЕЕБ1.

Зависимости ЕЕ01 от У, и вс приведены на рисунках 6 и рис. 7. На рисунке 6 вс увеличивалась от 0 до 80000 т. по оси абсцисс, а на рисунке 7 по оси абсцисс вс уменьшалась от 80000 т до нуля.

Широкий диапазон скоростей - от 0,01 уз. до 24,0 уз учитывался для анализа характерной зависимости ЕЕ01 от V,, оставляя при этом пройденный путь и вс постоянными.

При увеличении У, от 0,01 уз. до 24,0 уз. были определены IV зоны (рис.5).

Зависимость ЕЕ01 от вс при постоянных значениях У, и пройденного пути перехода описана гиперболами (рис.6 и рис.7). При максимальных вс (60 000 т и более) значения ЕЕ01 стремятся к ЕЕБ1, а при приближающихся к нулю значениях вс - к бесконечности.

Рис.6. Изменение ЕЕ01 от V, (кривые 1 - 4000 т, 2 - 10000 т, 3 - 16000 т, 4 - 24000 т, 5 - 35000 т, 6 - 42000 т, 7 - 70000 т) и Ос (8 - 14,8 уз., 9 - 18,3 уз., 10 - 19,4 уз., 11 - 20,2 уз., 12 - 21,2 уз),

линия 13 - ЕЕБ!

Рис.7. Изменение ЕЕ01 от V, (кривые 1 - 4000 т, 2 - 10000 т, 3 - 16000 т, 4 - 24000 т, 5 - 35000 т, 6 - 42000 т, 7 - 70000 т) и Ос (8 - 14,8 уз., 9 - 18,3 уз., 10 - 19,4 уз., 11 - 20,2 уз., 12 - 21,2 уз),

линия 13 - ЕЕБ1

На основании вышеприведенных исследований была проведена оптимизация эффективности судна / рейса при совокупном изменении V, и вс (рис.8).

Рис.8. Область минимизации ЕЕ01 (заштрихованная область А)

Обсуждение полученных результатов

Точка пересечения А линий 2 и 3, приведенных на рисунке 8, характеризует собой минимальное значение EEOI судна/рейса и, соответственно, минимальный КУВН Gmin, мт, и минимальную эмиссию диоксида углерода- 3,114х Gmin, мт.

Согласно методике, приведенной в работе [13], определена зона минимизации EEOI - зона А. В результате анализа и обобщения экспериментальных данных можно сделать следующий вывод: минимальная область значений эмиссии СО2 EEOI достигается при Vs в пределах 16,2-22,4 узлов, Gc груза 48 000-60 000мт, пройденный путь не лимитируется.

Морской транспорт, как составная доля техногенных систем, приводит к негативным последствиям, таким как:

дефицит природного О2, содержащегося в атмосферном воздухе;

исчерпывание невозобновимого сырья;

снижение издержек на осуществление логистических маршрутов;

интенсивное загрязнение и разрушение морских экосистем;

интенсивное негативное изменение климата на планете.

Не так давно была опубликована работа [14], в которой впервые было предложено использовать синтетический О2 на судне в качестве окислителя углеводородного носителя вместо атмосферного воздуха, что благоприятно способствует снижению КУВН и выбросов СО2.

Показано, что в случае использования О2 вместо воздуха, КПД совершенной работы увеличивается на 25%, составляя при этом 50%, в то время, как на воздухе максимальные показатели, которых можно добиться, составляют только 25%. То есть вклад в КПД SPP увеличивается в два раза. Также полностью исключается эмиссия оксидов азота с отработанными газами SPP.

Задача, заложенная в предлагаемом нами новом техническом решении есть следующей:

замена воздуха, применяемого во всех окислительных процессах, в частности, в судовых энергетических установках, на синтетический О2;

создание новой технологии получения синтетического О2 из СО2 и Н2О.

Авторы данного способа нацелены на использование Н2О и / или СО2 в качестве первоначального сырья для получения О2 [14].

Заключение

Ключевая задача данного исследования, целью которого было определение области наименьших значений выбросов СО2 EEOI во время реального морского перехода от основных параметров (Vs, Gc и пройденного пути) — решена. Мы считаем, что области и направления, в которых могут проводиться главные последующие исследования, являются следующие:

1) расширение спектра типов судов и морских переходов с последующим их исследованием;

2) анализ гидрометеорологических условий, которые могут влиять на изменение EEOI;

3) технико-экономические обоснования, касающиеся создания многопрофильных / многоцелевых судов;

4) полная замена атмосферного воздуха на синтетический О2;

5) создание принципиально новых научных направлений получения синтетического О2 с использованием сырья с большой кратностью запаса.

Список литературы:

1. Guidelines for voluntary use of the ship energy efficiency Operational indicator (EEOI). — London: IMO, 2009. — 75 p.

2. МЕРС 65/INF.17 IMO Model Course on Energy-Efficient Operation of Ships. — London: World Maritime University, 2013. — 61 p.

3. Пивоваров Л. А. Разработка плана управления энергоэффективностью судна (ПУЭЭС) для танкеров / Л. А. Пивоваров // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Современные информационные и инновационные технологии на транспорте». — MINTT-2013. — Херсон: ИЦ ХГМА, 2013. — т. 1. — С. 73-77.

4. Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP): SEEMP template for owners and operators. — London: Lloyd's Register, 2012. — 12 p.

5. Rehmatulla N. The Implementation of Technical Energy Efficiency and CO2 Emission Reduction Measures in Shipping / N. Rehmatulla, J. Calleya, T. Smith // Ocean Engineering. — 2017. — Vol. 139. — Pp. 184-197. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.04.029.

6. Winnes H. Reducing GHG emissions from ships in port areas / H. Winnes, L. Styhre, E. Fridell // Research in Transportation Business & Management. — 2015. — Vol. 17. — Pp. 73-82. DOI: 10.1016/j.rtbm.2015.10.008.

7. MARPOL Consolidated edition 2011: Articles, Protocols, Annexes and Unified Interpretations of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973 as modified by the 1978 and 1997 Protocols. — London: CPI Group (UK) Ltd, 2011. — 448 p.

8. Иванченко А.А., Петров А.П., Г. Е. Живлюк Г.Е., ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СУДОВ И РЕГЛАМЕНТАЦИЯ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ. // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 111. — № 3. — С. 103-112. DOI: 10.21821/2309- 5180-2019-11-3-103-112.

9. Покусаев М. Н., В. Г. Букин В. Г. , Абачараев И. М. , Ермолаев В. П. ВЛИЯНИЕ ВИДА СУДОВОГО ТОПЛИВА НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТАНКЕРА-ГАЗОВОЗА. Астрахань: Вестник АГТУ. Сер.: Морская техника и технология. 2019. № 1, с. 78-88. DOI: 10.24143/2073-1574-2019-1-78-88.

10. Леонов В. Е. Исследование влияния параметров морского перехода на операционный коэффициент энергетической эффективности судна / В. Е. Леонов, В. В. Тимошенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2018. — Т. 10. — № 2. — С. 390-401. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-390-401.

11. Zhmur V. N. Ways to increase economic energy efficiency and environmental safety of sea freight / V. N. Zhmur, V. Ye. Leonov // American Scientific Journal. — 2018. — Vol. 19. — Pp. 15-21.

12. Леонов В. Е. Пути повышения эффективности морских грузоперевозок: монография / В. Е. Леонов, В. И. Дмитриев. — М.: Моркнига, 2019. — 299 с.

13. Леонов В.Е. Исследования по определению области минимизации операционного коэффициента энергетической эффективности судна / В. Е. Леонов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2019. - Т. 11. - № 5. -С. 910-919. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-910-919

14. Леонов В. Е. Использование кислорода в качестве окислителя судового топлива вместо воздуха для судовых энергетических установок / В. Е. Леонов, А. А. Гуров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — No 3. — С. 583-590. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-583-590.

RESEARCH ON EEOI PARAMETRIC CONNECTION OF A SHIP DURING THE REAL VOYAGE CONDUCTION

Valeriy Ye. Leonov

Kherson State Maritime Academy, Kherson, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5590-8807 Oleksandr D. Serdyuk

Kherson State Maritime Academy, Kherson, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5122-1821

Abstract. The round-the-world transition of m/v Katherine ship is considered. The aim of this work is to minimize the Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI) of the vessel, and, accordingly, to minimize the ship's fuel consumption and carbon dioxide emission depending on the parameters of sea transition: Vs, mass of transported cargo, and the distance of the passage. For specifically selected ship power plant (SPP), the parametric dependence of Vs and fuel consumption on the share of used power is determined by calculation method. The Energy Efficiency Design Index (EEDI) is determined by the model given in Resolution MEPC.212(63). The EEOI is determined depending on the ship fuel consumption, the carbon concentration in the ship's fuel with the main parameters accepted for transition Vs, transported cargo mass , the sea passage distance . Calculation studies are conducted in a wide range of sea transition parameters - transition distance within 200 to 2,800 nm, the Vs from 0.01 to 24.0 knots, cargo mass ranging within 4,000 to 70,000 tons.

The work defines the area of minimization for values EEOI, that is maximally approaching to the ship's EEDI, depending on changing sea transition parameters . It has been determined that the EEOI has four zones depending on Vs. The dependence of the EEOI on the cargo mass at the constant values of Vs and the sea passage distance can be described by hyperbola. At the transported cargo mass within the range of 60,000-70,000 t the EEOI value tends to the value of EEDI, and at the values of the cargo mass approaching zero - to infinity. The sea passage distance does not affect the EEOI value . An important component of these studies is the issue of the atmospheric air complete replacement by the synthetic oxygen, which will lead to a significant reduction in marine fuel consumption and, consequently, a reduction in carbon dioxide emissions, and the non-ballast sea passages organization.

Keywords: Energy Efficiency Design Index, Energy Efficiency Operational Indicator, type of vessel, sea passage, speed, mass, distance, minimization, consumption, emission, marine fue

References:

1. Guidelines for voluntary use of the ship energy efficiency Operational indicator (EEOI). London: IMO, 2009.

2. MEPC 65/INF.17 IMO Model Course on Energy-Efficient Operation of Ships. London: World Maritime University, 2013.

3. Pivovarov, L. A. "Razrabotka plana upravleniya energoeffektivnost'yu sudna (PUEES) dlya tanker-ov." Sbornik materialov Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii «Sovremennye infor-matsionnye i innovatsionnye tekhnologii na transporter — MINTT-2013. Vol. 1. Kherson: ITs KhGMA, 2013. 73-77.

4. Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP): SEEMP template for owners and operators. London: Lloyd's Register, 2012.

5. Rehmatulla, Nishatabbas, John Calleya, and Tristan Smith. "The implementation of technical energy efficiency and CO2 emission reduction measures in shipping." Ocean Engineering 139 (2017): 184197. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.04.029.

6. Winnes, Hulda, Linda Styhre, and Erik Fridell. "Reducing GHG emissions from ships in port areas." Research in Transportation Business & Management 17 (2015): 73-82. DOI: 10.1016/j.rtbm.2015.10.008.

7. MARPOL Consolidated edition 2011: Articles, Protocols, Annexes and Unified Interpretations of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973 as modified by the 1978 and 1997 Protocols. London: CPI Group (UK) Ltd, 2011.

8. Ivanchenko A. A. "Energy efficiency of ships and regulation of greenhouse gas emissions." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 3.31(2015): 103-112. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-3-103-112

9. Pokusaev M. N., Bukin V. G., Abacharaev I. M., Ermolaev V. P. Influence of fuel type on energy efficiency of a gas carrier power plant. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Marine Engineering and Technologies. 2019;1:78-88. (In Russ.) DOI: 10.24143/2073-1574-2019-1-7888.

10. Leonov, Valery Ye., and Vladislav V. Timoshenko. "Investigation of the impact of marine transition parameters on the operational coefficient of energy efficiency of the ship." Vestnik Gosudarstven-nogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S.O. Makarova 10.2 (2018): 390-401. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10- 2-390-401.

11. Zhmur, V. N., and V. Ye. Leonov. "Ways to increase economic energy efficiency and environmental safety of sea freight." American Scientific Journal 19 (2018): 15-21.

12. Leonov, V. E., and V. I. Dmitriev. Puti povysheniya effektivnosti morskikh gruzoperevozok. Monografiya. M.: MORKNIGA, 2019.

13. Leonov, Valeriy Ye. "Research to determine the minimization area of the operational coefficient of the energy efficiency of the ship." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 11.5 (2019): 910-919. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-910-919.

14. Leonov, Valeriy Ye., and Anatolii A. Gurov. "Using oxygen instead of air as an oxidizer of marine fuel for ship power plants." Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova 12.3 (2020): 583-590. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-3-583-590.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / II

Леонов Валерий Евгеньевич - доктор технических наук, профессор Херсонская государственная морская академия, 73000, Херсон, Украина, проспект Ушакова, 20, e-mail: leonov v e@i.ua

Сердюк Александр Дмитриевич - магистр по специальности «Судовождение», морской и речной транспорт

Херсонская государственная морская академия, 73000, Херсон, Украина, проспект Ушакова, 20, e-mail: alexanderserdyuk@ukr.net

)RMATION ABOUT THE AUTHORS

Valeriy Ye. Leonov - Dr. of Technical Sciences, professor

Kherson State Maritime Academy, 73000, Kherson, Ukraine, Ushakova avenue, 20

Oleksandr D. Serdyuk - Master's Degree in Navigation, River and Marine Transport Kherson State Maritime Academy, 73000, Kherson, Ukraine, Ushakova avenue, 20

Статья поступила в редакцию 30.10.2020 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.