ПЕРСПЕКТИВЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ (НА ПРИМЕРЕ ТИПОВ МНОГОКОРПУСНЫХ СУДОВ) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 656.6

В.М. Иванов, к.т.н, доцент, заведующий кафедрой экономики и менеджмента ФГБОУВО «ВГУВТ»

В.В. Гордлеева, заведующий сектором планирования ПАС ФГБОУ ВО «ВГУВТ»

ФГБОУ ВО «Волжский государственный университет водного транспорта»

603951, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5

А.А. Лисин, к.т.н., директор по развитию АО «Совфрахт-НН»

603005, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 3

ПЕРСПЕКТИВЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ (НА ПРИМЕРЕ ТИПОВ МНОГОКОРПУСНЫХ СУДОВ)

Ключевые слова: альтернативная энергия, водный транспорт, возобновляемые источники, многокорпусные суда, проектирование, судостроение, экологичность, энергетические ресурсы, эффективность.

В статье затронуты вопросы экономии энергетических ресурсов на водном транспорте за счет использования альтернативных источников энергии и, как следствие, причины перехода на строительство многокорпусных судов путем эксплуатации их в непроизводственной сфере. Становятся очевидны перспективы при проектировании и строительстве таких судов и задачи, которые они перед собой ставят - это экологичные источники топлива, развитие водного транспорта, экотуризма, бережное отношение к ресурсам, вовлечение молодого поколения в науку и промышленность. Одновременно с этим возникают проблемы технико-экономического характера, такие как дороговизна проектов, малая вместимость, малая скорость, загрязнение окружающей среды при современном использовании подобных типов судов. В качестве сравнения были изучены зарубежные и отечественные проекты, большая часть из них разработаны в странах Европы. На основе проведенного анализа сформированы характеристики успешности проектов, такие как используемый источник энергии, выделенный бюджет, реализация, достигнутый эффект. Выявлены ключевые пункты по проблеме реализации поточной линии подобных судов в нашей стране - дешевый вид сырья, дефицит ресурсов, высокий срок окупаемости, низкий показатель научных разработок, географические и климатические особенности, отсутствие бережной культуры потребления энергии и так далее. В связи с этим выработан комплекс мер, направленных на их устранение - всевозможные экономические льготы, субсидирование инвестиций, подготовка кадров, поддержка научных исследований, производство промышленного оборудования.

В мировом сообществе и, в частности, в научных трудах современных авторов [8], достаточно остро звучит вопрос об экономии традиционных энергетических ресурсов. В структуре эксплуатационных расходов водного транспорта до 50% приходится на затраты на топливо и смазочные материалы (см. рис. 1). В связи с этим для повышения эффективности работы судоходных компаний, необходимо снижение этой составляющей, в том числе и путем внедрения альтернативных источников энергии.

Одним из направлений повышения эффективности работы на начальном этапе может стать применение альтернативного вида топлива на судах, эксплуатируемых в иной непроизводственной сфере. Предлагаемый путь позволит оценить экономический эффект от внедрения по эксплуатационным затратам, сократить объем выбросов атмосферу при использовании топлива нового поколения, а также позволит компаниям увеличить финансовые показатели на рынке региональной и мировой экономики.

■ Топливо

■ Техобслуживание

■ Амортизация

■ Прочее

Снабжение

Рис.1. Укрупненная структура эксплуатационных расходов судоходных компаний

Сегодняшний день в современном мировом судостроении интересен тем, что наблюдается положительная тенденция к росту заказов на так называемые многокорпусные суда. Они как раз и могут быть задействованы в непроизводственной сфере. Их применение разнообразно - туристическая и развлекательная деятельность, плавучая лаборатория для научных исследований, пассажирские перевозки на воде, эксклюзивные экспонаты инженеров, частная собственность, перевозка так называемых «объемных грузов» - маловесные контейнеры, колесная техника, и так далее.

Многокорпусные суда (катамараны) имеют ряд особенностей, таких как существенная габаритная ширина и неприспособленность движения во льдах. Однако они успешно решают сложные с инженерной точки зрения задачи: имеют малую осадку и хорошую остойчивость, высокие относительные скорости, удлиненный корпус, малые удары на волне, большую площадь палубы и малое водоизмещение. [9]

Основными задачами для движения в направлении проектирования и строительства судов такого типа являются:

- возможный переход на возобновляемые источники энергии на водном транспорте;

- актуализация вопросов развития водного транспорта, в т.ч внутреннего, инфраструктуры портов для развития экотуризма;

- привлечение подрастающего поколения в науку, инженерию, промышленность;

- формирование бережного отношения к водным ресурсам.

В то же время очевидны и проблемы эксплуатации современных яхт и маломерных судов подобных типов:

- маломерные суда с дизельными моторами не экологичные;

- при покупке скоростных маломерных судов владельцы вынуждены передвигаться медленно для обеспечения большего комфорта на борту;

- есть необходимость дозаправки топливом, поэтому иногда необходимо уходить с места базирования;

- внутренняя обстройка не всегда устраивает владельцев удалить , например узкие проходы, низкие потолки, небольшие помещения;

- высокая цена удалить, для примера - бюджет проекта судна на 12 человек приблизительно составит 2.8 млн. евро [12].

Рассматривая данный вопрос в более узком смысле, необходимо сказать, что использование альтернативных источников энергии на водном транспорте позволит . Двигаться в двух направлениях - максимально использовать водные ресурсы страны и применять безвредное топливо.

Для сравнительного анализа и оценки возможности строительства и сложности реализации проекта рассмотрим российский и зарубежный опыт проектирования мно-

гокорпусных судов с использованием возобновляемых источников движения (таблица 1) [1,2,3,4,5,6,7].

Таблица 1

Сравнительная характеристика проектов судов с использованием энергии солнца, ветра, водорода

Название Energy PlanetSolar SoelCat 12 Super Eco Эковолна Bark Catama-

проекта Observer Ship rans, E-Power

Modular

Тип судна Катамаран Паром Контейнер- Катамаран

ное судно

Заказчик Франция Швейца- Голландия Япония Россия Россия

(страна) рия

Цель, на- Кругосветное Круго- Пассажир- Речная экс- Отель на воде,

значение путешествие светное ские пере- педиция в прогулочное,

без остановки; путешест- возки на рамках науч- для семейного,

плавающий вие; Островах ных исследо- корпоративно-

полигон ин- Пассажир- Француз- ваний го и чартерного

ститута СЕА- ские пере- ской По- использования

Liten, для про- возки линезии Морские

ведения испы- грузопере-

таний различ- возки

ных элементов

экологически

чистых техно-

логий

Исполь- Солнечные Солнечные Солнечные батареи

зуемый батареи, вет- батареи, вет-

источник ряные генера- ряные гене-

альтерна- торы, система раторы,

тивной аккумулирова- Солнечные батареи сжиженный

энергии ния энергии на природный

основе водо- газ

рода

Техниче- длина - 30,5 м; Длина 35м Нет дан- Длина - Длина 11,6 м Длина 21,6 м

ские ха- ширина - Ширина ных 352 м; Ширина 6,4м Ширина 10,2 м

рактери- 12,8 м; 23 м Ширина - Высота борта Высота борта

стики водоизмеще- Высота 54,6 м; 2 м. 3 м

ние - 28 тонн. 6 м, а во- Осадка - 11,5 Высота над- Водоизмеще-

доизмеще- м; водного бор- ние 56,5 тонн

ние Запас топли- та 1,3 м. Пассажировме-

60 тонн. ва - 2000 Пассажиров- стимость

тонн; местимость 10 чел.

Грузоподъ- 12 человек

емность - Спальных

8000 контей- мест 8

неров ДФЭ Общая масса

катамарана

около 5000

кг.

Бюджет 4.2 млн евро 25 млн. 600 тыс Нет данных 13 млн.руб, в 885 тыс. евро +

дол дол. т.ч. 8 госу- 1,1 млн. руб.

дарственные, (логистика)

5 - частные

инвесторы

Название Energy PlanetSolar SoelCat 12 Super Eco Эковолна Bark Catama-

проекта Observer Ship rans, E-Power

Modular

Тип судна Катамаран Паром Контейнер- Катамаран

ное судно

Заказчик Франция Швейца- Голландия Япония Россия Россия

(страна) рия

Реализа- Построен, Построен, Построен, Спроектиро- Построен, Спроектирован

ция (по- спущен на спущен на спущен на ван, ожидает спущен на в 2016 году,

строен/ воду в апреле воду в мае воду в 3 реализации к воду 19 мая ожидает реали-

проект) 2017 года 2010 года квартале 2030 году 2018 года зации

2016 года

Достигну- Проходит тес- Первый из Использу- - Научные -

тый эф- товые испыта- такого ется по исследования

фект ния, находится типа судов назначе- в экспедиции

в Средиземном в мире нию в Санкт-

море. Далее совершил качестве Петербург -

отправится в кругосвет- водного Москва -

кругосветное ное путе- такси Астрахань в

путешествие. шествие, рамках науч-

По плану при- сейчас но-

будет в Токио использу- технического

в 2020 году во ется в ка- фестиваля

время Олим- честве «Эковолна»

пийских игр. научного

судна

Степень реализации любого проекта напрямую зависит от заложенного бюджета, наличия финансирования и заинтересованности общества и государства. Учитывая, что приведенные в таблице суда являются штучным, не серийным товаром и предполагают нестандартные инженерные решения, то стоимость их реализации достаточно велика. Как мы видим, последний спроектированный отечественный вариант пока так и остался нереализованным, поскольку разрабатывался для частного заказа. Серьезный интерес вызывает японский проект контейнерного судна с использованием нескольких видов энергии, поскольку он ставит перед собой задачи производственного, а не научно - исследовательского характера в части перевозки грузов. Проектов подобных этому, в мире на данный момент единицы, поэтому не представляется возможным на данный момент оценить эффективность внедрения новых источников энергии. Возможно, в вопросах финансирования важную роль играет реклама и привлечение внимания к таким проектам, а также государственная заинтересованность развития науки, технологии в судостроении. Пока на сегодняшний день самый успешный проект мирового масштаба это французский проект Energy Observer.

Как видно из приведенной выше таблицы, в мире начали активно проектировать и использовать многокорпусные суда на альтернативных видах энергии. По виду используемой энергии все проекты пока используют энергию солнца, с перспективой использования энергии ветра, с применением генераторов топлива, такого как водород и сжиженный природный газ. Технические характеристики варьируются в зависимости от целей его применения. В нашей стране из уже реализуемых это «Эковол-на», которая дала хороший импульс для дальнейшего развития речного транспорта в этом направлении.

По целевому назначению экологичные катамараны можно использовать в качестве пассажирских перевозок, прогулочного и круизного судна, научных экспедиций. Такой инновационный подход к решению проблем по сохранению ресурсов и снижению загрязнения окружающей среды интересен частным инвесторам, крупным ком-

паниям с частным капиталом и развитым странам с высоким уровнем ВВП на душу населения.

Решение поставленных задач при проектировании определяется максимально достигнутым эффектом, в данном случае практическим использованием на воде, что доказывают первые 4 проекта.

Поставить на поточную линию реализацию проектов такого типа в нашей стране мешают следующие проблемы:

- наличие дешевых видов традиционного сырья и низкая стоимость его транспортировки, что делает невыгодным производство в промышленных масштабах во многих регионах России;

- дефицит финансовых ресурсов у потенциальных инвесторов;

- высокие сроки окупаемости затрат, связанных со строительством и эксплуатацией альтернативных источников энергии;

- сравнительно небольшие масштабы энергии, производимой альтернативными источниками, что не позволяет полностью обеспечить спрос на нее;

- отсутствие достаточного количества научных разработок в этой области, что требует использования зарубежного опыта и закупки иностранного оборудования и технологий, что в условиях санкций сейчас практически невозможно;

- отсутствие длительного исторического опыта эксплуатации альтернативных источников энергии, что подтверждало бы их эффективность в долгосрочной перспективе;

- отсутствие культуры использования альтернативных источников энергии в российском обществе.

- наличие географических, климатических и технических особенностей применения данного вида энергии в нашей стране. [10,13]

Однако, альтернативная энергия имеет неоспоримые преимущества:

- экологичность;

- возобновляемость большинства видов (солнца, ветра, приливов и т. п.);

- низкая стоимость эксплуатации энергетических установок;

- сравнительная безопасность для людей на стадии производства энергии;

- низкие трудозатраты на стадии производства;

- экономичность использования альтернативных источников энергии, особенно при ее производстве для применения в быту, а не в промышленных масштабах. [11]

В России для внедрения в промышленную и экономическую жизнь концепции использования возобновляемых источников энергии необходим ряд мер:

- льготные тарифы для продажи электроэнергии в сеть («зеленые тарифы»);

- налоговые льготы (совместно с высокими налогами/штрафами на традиционную энергию);

- субсидирование инвестиций;

- поддержка научных исследований;

- подготовка кадров;

- поддержка промышленных производителей оборудования;

- повышение экологической культуры общества. [14]

Проблемы проектирования и практического применения экологичных источников энергии на транспорте требуют проведения значительного объема исследований с целью разработки прогнозов развития данного направления транспортного строительства и эксплуатации флота. При этом особенно важную роль в решении этих проблем должны составить новые подходы в части решения вопросов экономики судостроения и судового машиностроения [15].

Список литературы:

[1] Cora Fernández, Dacosta LiShen, Wouter Schakel, Andrea Ramirez, Gert Jan Kramer. Potential and challenges of low-carbon energy options: Comparative assessment of alternative fuels for the transport sector. Applied Energy.2019.Volume 236.Pages 590-606.

[2] Hrvoje Dorotic, Borna Doracic, Viktorija Dobravec, Tomislav Puksec, Goran Krajacic, Neven Duic. Integration of transport and energy sectors in island communities with 100% intermittent renewable energy sources. Renewable and Sustainable Energy Reviews.2019. Volume 99.Pages 109-124.

[3] Ginés de Rus, M. Pilar Socorro. Pricing and investment in alternative transport infrastructures. Transportation Research Part A: Policy and Practice.2019. Volume 119. Pages 96-107.

[4] José Luis Miralles-Quirós, María Mar Miralles-Quirós. Are alternative energies a real alternative for investors? Energy Economics.2019.Volume 78.Pages 535-545.

[5] S0ren Dj0rup, Jakob Zinck, Thel Lufsen, Peter Sorknœs. The electricity market in a renewable energy system. Energy.2018.Volume 162.Pages 148-157.

[6] Xingxing Zhang, Marco Lovati, Ilaria Vigna, Joakim Widén, Mengjie Han, Csilla Gal, Tao Feng. A review of urban energy systems at building cluster level incorporating renewable-energy-source (RES) envelope solutions. Applied Energy.2018. Volume 230.Pages 1034-1056.

[7] Yu-Ching Tsai, Yea-Kuang Chan, Fu-Kuang Ko, Jing-TangYang. Integrated operation of renewable energy sources and water resources. Energy Conversion and Management. 2018.Volume 160. Pages 439-454.

[8] Кондратов Д.И. Участие России на мировом энергетическом рынке: проблемы и перспективы развития // Российский внешнеэкономический вестник.-2015.- № 3.- С.91-105.

[9] Краснопевцева И.В, Краснопевцева Е.А, Мальцев С.А., Козина Л.Н. Инновационные подходы к экономии энергетических ресурсов // Вестник НГИЭИ.- 2014.- № 12.- С.48-53.

[10] Летягина Е.Н., Беляев П.Н. Основные направления государственной региональной политики в сфере повышения эффективности функционирования топливно-энергетического комплекса // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. С. 454.

[11] Поминов В.Ф. В поисках выхода из кризиса: системный подход к оценке и прогнозированию мировой энергетики // Экологический вестник России.-2015.-№2.-С. 1-14.

[12] Посысаев Ю.Ю. Конкуренция альтернативных видов энергии на мировом рынке // Российский внешнеэкономический вестник.- 2014.- № 8.- С.68-88.

[13] Синюрин А.А., Сытник Д.Е. Перспективы и актуальные проблемы развития альтернативной энергетики в России и мире // Инноватика и экспертиза: научные труды.- 2011.- №2.-С.85-108.

[14] Федченко И.А., Соловцова А.С., Лукьянов А.Н. Аналитический отчет. Основные тенденции развития рынка биотоплива в мире и России за 2000-2012 годы // ОАО Корпорация развитие 2013. - URL: http://portal-energo.ru/fi les/articles/portal-energo_ru_2.pdf C. 24-25. (дата обращения 08.11.2018)

[15] Электронный ресурс. URL: http://alternativnaya-energiya.ru (дата обращения 08.11.2018)

PROSPECTS OF VEHICLES ON ALTERNATIVE ENERGY SOURCES (ON THE EXAMPLE OF TYPES OF MULTIHULL VESSELS)

V.M. Ivanov, Ph.D. (Tech.), Associate Professor, Head of the Department of Economics and Management Volga State University of Water Transport

V. V. Gordleeva, Head of the Planning Sector Volga State University of Water Transport, Volga State University of Water Transport 603951, Nizhny Novgorod, Nesterov str. 5

A.A. Lisin, Ph.D. (Tech.), development Director of JSC «Sovfracht-NN» 603005, Nizhny Novgorod, Nesterov str. 3

Keywords: alternative energy, water transport, renewable sources, multihull vessels, design, shipbuilding, environmental friendliness, energy resources, efficiency.

The article touches upon the issues of saving energy resources in water transport through the use of alternative energy sources, and, as a result, the reasons for the transition to the con-

struction of multihull vessels by operating them in the non-production sphere. The prospects for the design and construction of such vessels and the tasks that they set for themselves are becoming obvious - they are environmentally friendly sources offuel, development of water transport, ecotourism, respect for resources, involvement of the younger generation in science and industry. At the same time, technical and economic problems arise, such as the high cost of projects, small capacity, low speed, environmental pollution with the modern use of similar types of vessels. As a comparison, foreign and domestic projects were studied, most of them developed in Europe. On the basis of the performed analysis, characteristics of project success, such as the used energy source, the allocated budget, the implementation, and the achieved effect, are formed. Key points were identified on the problem of implementing the production line of such vessels in our country - a cheap type of raw materials, a shortage of resources, a high payback period, a low rate of scientific research, geographical and climatic features, the absence of a careful energy consumption culture, and so on. In this regard, a set of measures was developed aimed at their elimination - all sorts of economic benefits, investment subsidies, training, support for scientific research, production of industrial equipment.

References:

[1] Cora Fernández, Dacosta LiShen, Wouter Schakel, Andrea Ramirez, Gert Jan Kramer. Potential and challenges of low-carbon energy options: Comparative assessment of alternative fuels for the transport sector. Applied Energy.2019.Volume 236.Pages 590-606.

[2] Hrvoje Dorotic, Borna Doracic, Viktorija Dobravec, Tomislav Puksec, Goran Krajacic, Neven Duic. Integration of transport and energy sectors in island communities with 100% intermittent renewable energy sources. Renewable and Sustainable Energy Reviews.2019. Volume 99.Pages 109-124.

[3] Ginés de Rus, M. Pilar Socorro. Pricing and investment in alternative transport infrastructures. Transportation Research Part A: Policy and Practice.2019. Volume 119. Pages 96-107.

[4] José Luis Miralles-Quirós, María Mar Miralles-Quirós. Are alternative energies a real alternative for investors? Energy Economics.2019.Volume 78.Pages 535-545.

[5] S0ren Dj0rup, Jakob Zinck, Thel Lufsen, Peter Sorknœs. The electricity market in a renewable energy system. Energy.2018.Volume 162.Pages 148-157.

[6] Xingxing Zhang, Marco Lovati, Ilaria Vigna, Joakim Widén, Mengjie Han, Csilla Gal, Tao Feng. A review of urban energy systems at building cluster level incorporating renewable-energy-source (RES) envelope solutions. Applied Energy.2018. Volume 230.Pages 1034-1056.

[7] Yu-Ching Tsai, Yea-Kuang Chan, Fu-Kuang Ko, Jing-TangYang. Integrated operation of renewable energy sources and water resources. Energy Conversion and Management. 2018.Volume 160. Pages 439-454.

[8] Kondratov D.I. Uchastie Rossii na mirovom e'nergeticheskom ry'nke: problemy' i perspektivy' razvitiya // Rossijskij vneshnee'konomicheskij vestnik.-2015.- №3.- S.91-105.

[9] Krasnopevceva I.V, Krasnopevceva E.A, Mal'cev S.A., Kozina L.N. Innovacionny'e podxody' k e'konomii e'nergeticheskix resursov // Vestnik NGIE'I.- 2014.- № 12.- S.48-53.

[10] Letyagina E.N., Belyaev P.N. Osnovny'e napravleniya gosudarstvennoj regional'noj politiki v sfere povy'sheniya e'ffektivnosti funkcionirovaniya toplivno-e'nergeticheskogo kompleksa // Sovremenny'e problemy' nauki i obrazovaniya. 2014. №2. S. 454.

[11] Pominov V.F. V poiskax vy'xoda iz krizisa: sistemny'j podxod k ocenke i prognozirovaniyu mirovoj e'nergetiki // E'kologicheskij vestnik Rossii.-2015.-№2.-S. 1-14.

[12] Posy'saev Yu.Yu. Konkurenciya al'ternativny'x vidov e'nergii na mirovom ry'nke // Rossijskij vneshnee'konomicheskij vestnik.- 2014.- № 8.- S.68-88.

[13] Sinyurin A.A., Sy'tnik D.E. Perspektivy' i aktual'ny'e problemy' razvitiya al'ternativnoj e'nergetiki v Rossii i mire // Innovatika i e'kspertiza: nauchny'e trudy'.- 2011.- № 2.- S.85-108.

[14] Fedchenko I.A., Solovczova A.S., Luk'yanov A.N. Analiticheskij otchet. Osnovny'e tendencii razvitiya ry'nka biotopliva v mire i Rossii za 2000-2012 gody' // OAO Korporaciya razvitie 2013. -URL: http://portal-energo.ru/fi les/articles/portal-energo_ru_2.pdf C.24-25. (data obrashheniya 08.11.2018)

[15] E'lektronny'j resurs. URL: http://alternativnaya-energiya.ru (data obrashheniya 08.11.2018) Статья поступила в редакцию 05.02.2019 г.