Potenziale di cogenerazione a biomassa Marine System

1. Introduzione

casa Green gas serra (GHG), l'inquinamento è legato alla fonte di energia. Grande quantità di inquinamento che incidono sulla qualità dell'aria è incline da sconsiderato sviluppo industriale. Per anni, molti pensano che tutto ciò che incontrano il trio della natura, l'oceano, atmosfera e suolo è infinita. L'atmosfera e l'oceano che ci fornisce fonte di rinfrescare, venti e correnti sono molto più vulnerabili alle attività inquinanti da fonti di energia artificiali che sono scappato in loro troppi veleni che l'aria, l'oceano e la terra può cessare di servire più fini se la cura non è tenuto a prevenire l'inquinamento ricchezza. Le attività umane stanno alterando il clima, e il pianeta si sta riscaldando. E 'ormai chiaro che i costi dell'inazione sono molto maggiori rispetto ai costi dell'azione. L'avversione di impatti catastrofici può essere ottenuto spostando rapidamente per trasformare il sistema energetico mondiale.

requisito di sostenibilità che possono essere risolti attraverso il risparmio energetico (cfr. IPCC 2007: 13) sono l'efficienza energetica e associati, sviluppo, ambiente, povertà. Delle parti interessate da parte dei consumatori governo, industria dei trasporti, edifici, progettazione di prodotti (reti di attrezzature e infrastrutture) deve partecipare ai lavori per la decisione sistema sostenibile. Recentemente l'industria nautica è sempre la pressione di conformità per quanto riguarda i seguenti problemi ambientali legati alle emissioni in atmosfera ai sensi IMO MARPOL allegato 6. Un mondo senza porto significa molto per il trasferimento economia di beni, la disponibilità di navi e di molte cose. grande volume di trasporto dell'entroterra attività di importazione dice lunga sulla intollerante alla qualità dell'aria nella zona del porto. Adozione di nuovo sistema di energia che un sacco di differenza numero elevato di persone che risiedono e lavorano nel porto. La maggior parte delle strutture portuali sono alimentati da impianti diesel. Integrare ibrido di idrogeno e solare nel sistema esistente sarà un buon modo per la comunità portuale di adattamento a nuove concetto emergente di energia pulita [1, 2].

Questo documento discutere le questioni disponibile per l'ambiente marino, fonte di energia oggi, l'evoluzione di energie alternative per soddisfare le necessità del tempo e la barriera dei requisiti di storage, sistema di corrispondenza di fattibilità design ibrido, regolamenti considerazione e tutela ambientale. Il documento illustra inoltre requisito olistica valutazione, l'analisi stocastica, utilizzando dottrina basato il sistema, il riciclaggio e l'approccio integrato per produrre energia. Con la speranza di contribuire al corso mirano ad una riduzione dei gas serra, l'ozono agenti esaurimento di gas e di esaurimento di ossigeno per la sicurezza del pianeta, al fine di sostenerlo per il diritto di futura generazione.

2. Energia, ambiente e sviluppo sostenibile

Dalla scoperta del fuoco, e lo sfruttamento del animale, l'umanità ha catturato e utilizzato in varie forme di energia per scopi diversi. Ciò include l'uso di animali per il trasporto, l'uso del fuoco, alimentato dal legno, biomassa, i rifiuti per la cottura, il riscaldamento, la fusione di metalli, mulini a vento, ruote idrauliche e gli animali per produrre lavoro meccanico. affidamento sui energia iniziato durante la rivoluzione industriale. Per anni c'è stata una maggiore comprensione degli effetti ambientali della combustione di combustibili fossili ha portato a rigorosi accordi internazionali, le politiche e la legislazione in materia di controllo delle emissioni nocive legate al loro uso. Malgrado questa conoscenza, il consumo mondiale di energia continua ad aumentare a causa della rapida crescita della popolazione e l'aumento dell'industrializzazione globale. Al fine di soddisfare il target di emissione, diverse misure devono essere adottate, una maggiore consapevolezza di efficienza energetica tra gli utenti domestici e industriali in tutto il mondo sarà richiesto, e gli edifici domestici, commerciali ed industriali, processi industriali, e dei veicoli dovranno essere progettati per mantenere il consumo di energia al minimo. Figura 1 mostra che l'uso di combustibili fossili (carbone, petrolio e gas) hanno rappresentato continuano ad aumentare]. La Figura 2 mostra il contributo del consumo totale di energia da regione a livello mondiale. E la figura 3 mostra il consumo di gas naturale [2, 3].

. L'uso corrente di energia rinnovabile

maggior sviluppo delle energie rinnovabili e offerta sono in piccola scala, in particolare nelle isole e in aree remote, dove le importazioni di fonti di energia attraverso il trasporto, condotte o rete elettrica è difficile o costoso. singoli edifici, industrie e aziende agricole sono anche alla ricerca della possibilità di autosufficienza energetica per ridurre la bolletta energetica, e fare buon uso dei materiali di scarto che stanno diventando sempre più difficile e costoso lo smaltimento dei diversi studi sono stati condotti in un ampio ricorso nuove risorse e fonti rinnovabili, per produrre elettricità, su piccola scala, per le comunità rurali, isole grid-isolato e aziende individuali. Recenti studi in particolare:

Sicurezza dell'approvvigionamento: dove è oggetto di un esame di fonti intermittenti, la domanda e l'offerta deve essere anche abbinato il più possibile, e questo è generalmente una funzione del clima. fonti di approvvigionamento disponibili dovrebbero essere considerati al fine di trovare la migliore correlazione possibile tra domanda e offerta.
Hybrid con sistema convenzionale: in cui le fonti di energia limitata utilizzata come riserva a rotazione per periodi in cui l'approvvigionamento intermittente non soddisfa la domanda. Se questo tipo di riserva a rotazione non è disponibile, la necessità di stoccaggio di energia elettrica adeguata ha dimostrato di essere una considerazione importante, specialmente in progetti su piccola scala.

3,1 emergenti delle energie rinnovabili sistema

Al fine di fornire un approvvigionamento affidabile di energia elettrica, ridurre lo spreco di energia, e permettere il fabbisogno energetico per il riscaldamento e il trasporto da soddisfare, le uscite di queste fonti intermittenti può essere completata in diversi modi. Questi possono includere l'uso di dispositivi di archiviazione e l'uso della biomassa e dei rifiuti nei motori, turbine e celle a combustibile per la produzione di elettricità e calore, in veicoli per il trasporto, o nei sistemi di riscaldamento fornitura o stoccaggio. Le strategie di integrazione e di controllo per tutte queste componenti devono essere attentamente considerate e attuate, e questa complessità è stato visto come un ostacolo alla diffusione del sistema energetico rinnovabile. Ci sono molte combinazioni possibili di fornitura che possono essere impiegati, e la combinazione ottimale per una data area dipende da molti fattori. I saldi in esame può essere complesso, e questo evidenzia la necessità di un quadro di supporto decisionale attraverso il quale i meriti relativi dei diversi scenari e strategie di controllo di una zona scelta può essere rapidamente e facilmente analizzati [4,5].

Dove notevole quantità di fonti intermittenti sono utilizzate in un sistema, è utile disporre di una presa per l'elettricità in eccesso, in modo da evitare sprechi. L'elettricità immagazzinata, utilizzando vari mezzi, a seconda della scala di stoccaggio richiesto può essere disponibile per l'uso a volte quando non c'è abbastanza viene generato per soddisfare la domanda. Il dimensionamento ed il tipo di sistema di storage richiesto dipende dal rapporto tra l'offerta e la domanda di profili. Per l'elettricità in eccesso prodotta questa somma potrebbe essere utilizzata per rendere l'idrogeno attraverso l'elettrolisi dell'acqua. Questo idrogeno potrebbe quindi essere conservati, utilizzati negli apparecchi di riscaldamento o riconvertito in energia elettrica attraverso una cella a combustibile in seguito come necessario. Utilizzo di energia elettrica in eccesso, questo idrogeno potrebbe essere prodotto a livello centrale e filodiffusione in porto o per veicolo prodotto presso le stazioni di rifornimento per il trasporto, o presso le strutture individuali nel porto. [6,7].

4. Il consumo energetico, della domanda e dell'offerta

domanda di energia per il lavoro portuale è offerta dalle reti, che sono ben stabiliti nella maggior parte dei paesi sviluppati. Il metodo e la seduta di generazione di energia convenzionali e fonti energetiche rinnovabili determinare la configurazione del sistema. sistemi di gerarchia che si può dedurre da queste due variabili sono:

energia capacità limitata: questo include le tradizionali centrali a carbone termico, gas, centrali oilfired e nucleari, che forniscono la quasi totalità dell'energia elettrica alla rete nazionale a. La quantità di energia elettrica che può essere generata è limitato dalla capacità fisica della pianta, il tempo per la manutenzione e le interruzioni non pianificate.
limitata produzione di energia: sono le energie rinnovabili impianto di generatori che sono limitate dalla quantità di energia o combustibile a loro disposizione in un certo tempo da una certa area (ad esempio le precipitazioni, rifiuti, raccolti stagionali di energia) e non può sempre funzionare a la loro capacità nominale.
impianto di energia intermittente: anni recenti ha visto aumentare i generatori ibridi. Crescere distribuito impianti di generazione rinnovabile ha implicazioni per l'organizzazione della rete di alimentazione elettrica. L'interconnettività delle reti di configurazione del sistema elettrico. Per il sistema centralizzato è meglio avere i generatori di minori attraverso la rete che permetterà molte aree più piccole di quella rete di diventare soprattutto autosufficienti, con il supporto di rete come backup.

propulsore Fuel cell

possono essere alimentati a idrogeno puro, producendo acqua pulita come l'unica emissione. Il biodiesel può essere utilizzato direttamente in un motore diesel con piccole modifiche o no, e brucia molto più pulito e completamente rispetto al diesel, dando una sostanziale riduzione degli idrocarburi incombusti, monossido di carbonio e particolato. Gli ostacoli principali alla realizzazione di carburanti alternativi è il requisito per una scelta del combustibile a livello nazionale, la necessità di creare un'infrastruttura adeguata di rifornimento, la durata del tempo necessario per sostituire o convertire i veicoli esistenti, e la necessità di un forti incentivi pubblici per cambiare [3, 7, 8 ]..

4,1 biomassa domanda e dell'offerta

5. Bioenergy

Il 21 ° secolo sta diventando età di riciclaggio in cui un sacco di sottolineare è posto sulla riduzione dei rifiuti e il riutilizzo del materiale per ridurre gli attuali problemi ecologici, massimizzando l'utilizzo di esaurire le risorse naturali e conservare l'energia. uso quotidiano Moderna e gestione sostenibili delle risorse raccomanda di integrare la cultura del riciclaggio in maniera umana e l'uso del processo di modeste. La biomassa non è lasciato alle spalle in questo. L'utilizzo di risorsa energetica biomassa derivante dai rifiuti carboniose di varie attività umane e naturali per produrre elettricità sta diventando popolare. La biomassa è considerata una delle pulito, mezzi più efficienti e stabili di generazione di energia. Enorme che viene prodotto dal sistema marino rendono imperativo per l'industria marina per sfruttare questa nuova tecnologia in evoluzione verde di impiegare la biomassa mobile basato microgenerazione per cellulari per il sistema di energia marina.

biomassa rimane potenziale collaboratore energetiche rinnovabili alla riduzione netta delle emissioni di gas serra e la compensazione di CO2 da generazione fossili. L'attuale metodo di produzione di energia da biomassa è la biomassa caldaie e turbine a vapore Rankine, il lavoro di ricerca recenti in via di sviluppo economico e sociale sostenibile della biomassa concentrarsi su cicli a vapore ad alta pressione supercritica. Utilizza sistema di fornitura di materie prime, e la conversione della biomassa in gas a basso o medio Btu che può essere attivato in cicli di turbina a combustione. E 'incremento di efficienza di una volta e mezzo quello di una turbina a vapore semplice. I biocarburanti ha un potenziale di influenzare l'industria marina, e come diventare importanza per i progettisti di navi e armatori ad accettare la loro influenza sulla flotta mondiale del futuro. In particolare il concetto di generazione con micro cogenerazione per il carico e il combustibile può essere un buon sistema di biomassa per nave. E i rifiuti oggetto di dumping da parte delle navi in porto, può essere utilizzato per le infrastrutture di alimentazione terrestri e costieri.

Questa carta discutere revisione del lavoro concettuale, tendenza, autista socio-politica, economica, lo sviluppo, l'approccio del rischio e il futuro della biomassa con la speranza di far conoscere agli enti locali, nazionali e multinazionali, rendendo ad adottare politiche dei biocarburanti. Il settore marittimo è sempre lento ad adottare nuove tecnologie. La chiamata diretta consapevolezza di carta per marittimi competenze multidisciplinari nella regolamentazione, economia, ingegneria, design ed il funzionamento della nave per rompere la barriera lare grintoso. È giunto il tempo per il settore dei trasporti marittimi di approfittare della crescente marea di sfruttare vantaggi promessi da utilizzo di rifiuti per la produzione di energia per il sistema marino.

5,1 trend di sviluppo della biomassa

L'attuale mercato mondiale dei biocarburanti si concentra su: bioetanolo miscelato alla benzina fossile a motore (benzina) o usato direttamente e il biodiesel o Fatty Acid Methyl Ester gasolio miscelato con gasolio di origine fossile. Il modello di Fischer-Tropsch coinvolge catalizzata reazione chimica per produrre un sostituto sintetico di petrolio, di solito dal carbone, gas naturale o biomassa. È usato per piste motori diesel e alcuni motori di aeromobili. L'uso come olio lubrificante sintetico di biocarburanti o di combustibile da rifiuti aiuto sintetico sembra promettente e nega rischio rappresentato da alimentari a base di biomassa. navi cisterna di petrolio e prodotti chimici in costruzione ora sono probabilità di trarre beneficio dall'uso della biomassa. Tuttavia l'uso su motori a benzina si infiamma i vapori a temperature molto superiori pongono limitazione alle vie d'acqua come mestiere più ossido di azoto può essere rilasciato nell'atmosfera [10, 11].

5.1.1 fuoriuscita trend di sviluppo della biomassa per la navigazione

Proprio come influenza rivoluzione cisterna del tipo di nave, la domanda di biomassa portare la capacità, bio - modifica sostanziale dalla sorgente alla zona di produzione al punto di utilizzo. Tecnologico, i cambiamenti ambientali richiederà anche navi di diverse configurazione, dimensioni e tipo di rivestimento del serbatoio così come impatto sulla domanda tonnellata miglio. Recentemente biocarburante è alla guida di una nuova tecnologia in tutto il mondo, l'uso di biocarburanti per auto e mezzi pubblici è cresciuto in modo significativo. Effetto sulla spedizione sarà probabilmente seguita da spedizione di crescita su larga scala per le esportazioni e del commercio via mare di prodotti da biomasse principali regioni esportatrici, al fine di equilibrare domanda e offerta. Con una capacità in eccesso in attesa di materiale di origine sembra inevitabile che la domanda di trasporto aumenterà.

5,2 Classificazione delle biomasse

3,1 Secondo generazione tipi

generazione di biomassa e trend di crescita possono essere classificati in 3 tipi di generazione:

biocarburanti di prima generazione, sono costituiti da alimenti come da zucchero o di amido, olio vegetale o grassi animali per la produzione di biodiesel.

biocarburanti di seconda generazione, sono la biomassa di scarto derivati da erbe agricole e forestali, in rapida crescita e alberi appositamente coltivate come le cosiddette "colture energetiche".

biocarburanti di terza generazione, utilizzano combustibili verdi come le alghe biocarburante ricavato da colture energetiche e le biomasse che sono stati progettati in modo tale che la loro s truttura o proprietà conformi ai requisiti di un processo di bioconversione particolare.

5.2.1 Secondo fonti tipi

North American Electric Reliability Council (NERC) di fornitura di biocarburanti regione ha classificato in quattro tipi: residui agricoli, le colture energetiche, i residui forestali, scarti di legno e residui urbani e mulino. Una breve descrizione di ciascun tipo di biomassa viene riportato di seguito:

residui agricoli dai gambi rimanenti e materiale di biomassa lasciato sul terreno possono essere raccolte ed utilizzate per scopi di produzione energetica questo includono i residui di paglia di grano
Le colture energetiche sono prodotti esclusivamente o principalmente per l'utilizzo come materie prime nei processi di generazione di energia. Le colture energetiche comprende ibrido, interruttore grassgrown su idled, o in pascolo. Le colture più importanti materie prime agricole stato piantato negli Stati Uniti sono mais, frumento, soia e rappresentano circa il 70 per cento della terra coltivata raccolto. Così, questo non è incoraggiato a prevenire la scarsità di cibo.
residui forestali sono costituiti da residui di logging, ruvido legno marcio salvabile morto, e l'eccesso di piccoli alberi palo.
urbani, dei rifiuti e mulino sono boschi di rifiuti provenienti da operazioni di produzione che altrimenti andrebbero in discarica. I rifiuti urbani e residui di legno categoria mulino i residui mulino primario e legno urbane come pallet, rifiuti da costruzione, demolizione e detriti, che altrimenti non sarebbero utili.

biomassa per la produzione di energia elettrica è trattato in quattro modi in NEMS:

biomasse dedicate

i. nuovi o gassificazione della biomassa,

. impianti esistenti e nuovi che la biomassa co-il-fuoco con il carbone,

iii

. impianti esistenti che bruciano biomassa direttamente in un processo a ciclo aperto, e

. biomassa uso nelle applicazioni di cogenerazione industriale. impianti a biomassa esistenti sono valutate con informazioni quali on-line di anni, l'efficienza, i tassi di calore, e le date di pensionamento, ottenuto mediante indagini VIA del settore della produzione di energia elettrica.

6,0 Scelta del convenzionale sistema di potere

5.2.1 combustione interna e motori diesel: Due carico comune, secondo le tecnologie di generazione prevedono l'utilizzo di gasolio nei motori ad accensione per compressione (motori diesel), e gas naturale nei motori a combustione interna (ICE). Entrambi questi tipi di motori possono anche essere eseguito su carburanti sostenibili derivati da biomassa e rifiuti, con motori diesel in esecuzione sul biodiesel, olio di pirolisi, o olio vegetale, e, i gelati a biogas, etanolo o metanolo e questo richiede poche o nessuna modifica. Elettrogeni diesel motore di generazione con potenza utile da 50 kWe a 10 MWe, e gruppi elettrogeni ICE con potenza utile compresa tra 100 kWe e 2 MWe sono disponibili. La figura 6 mostra motore diesel retrofit opzione a favore della riduzione delle emissioni. In genere nell'ordine di 2:1, e rendimento elettrico a pieno carico sono circa 25 al 30%, di nuovo variabile con carico parziale. La figura 6 mostra un tipico motore a combustione interna.

Figura 6: tipico impianto a vapore unità di sistema

5.2.2 turbine a vapore: turbine a vapore possono essere utilizzati per le applicazioni più grandi (tra 1 e 1000 MW). Queste utilizzare un generatore esterno per aumentare vapore, che può essere alimentato da qualsiasi

tipo di combustibile solido, liquido o gassoso desiderato .. Questo vapore viene poi espanso in tutta pale di turbine per la produzione di moto rotatorio e, quando accoppiato con un generatore, dell'energia elettrica]. Ancora una volta, il calore dei rifiuti possono essere recuperati per l'uso. La figura 7 mostra tipico staem efficienza del sistema elettrico del motore a pieno carico può variare da 15 a 50%, a seconda della complessità del design. Questo significa che il calore ai rapporti di elettricità può variare 1:01-05:01. Questo metodo di generazione è particolarmente adatto per l'utilizzo del grande

Figura 7: macchina a vapore sistema

quantità di rifiuti solidi o biomasse, caldaie purché idonei sono utilizzati, anche se i tempi di avvio sono lenti.

5.2.3 Stirling motori: un motore di Stirling è un motore a combustione esterna, in cui la combustione del carburante non avviene all'interno del motore, ma in una caldaia esterna. Il lavoro meccanico è derivata da variazioni di pressione che derivano dal riscaldamento ciclico e raffreddamento di un gas chiuso di lavoro. Da qualsiasi fonte di calore può essere utilizzato per eseguire un motore Stirling, anche concentrati i raggi solari e dal calore dei rifiuti, ma solo motori alimentati a Stirling saranno prese in considerazione qui. Questo tipo di motore ha molti vantaggi rispetto ai motori e le turbine in quanto consente l'utilizzo di carburanti che sono difficili da lavorare, e ha un design abbastanza semplice, che lo rende adatto per applicazioni su piccola scala, dà l'impianto di un costo di capitale inferiore e riduce i costi di manutenzione. L'interesse per i motori Stirling sta cominciando a riemergere a causa del maggior interesse per l'utilizzo dei biocarburanti. uscite che sono attualmente a disposizione il motore di Stirling gruppo elettrogeno variano da 1 kWe a 200kWe, anche se i motori più potenti sono possibili. La figura 8 mostra tipico di motori a turbina a gas.

7. Scelta delle alternative di cogenerazione di energia

7,1 Celle a combustibile: Il principio della pila a combustibile è stato scoperto più di 150 anni fa. La NASA ha migliorato il sistema per il loro funzionamento privo di emissioni per il veicolo spaziale. Negli ultimi anni ha visto anche un miglioramento dei veicoli, le applicazioni fisse e portatili. Come risultato di questo aumento di interesse, le centrali elettriche stazionarie da 200W a 2 MW sono oggi disponibili in commercio, con efficienze che vanno dal 30 al 50% e calore ai rapporti di energia elettrica da 0,5:1 a 2:1. cella a combustibile re follower carico di energia, l'efficienza di una cella aumenta i carichi in genere a basso. pila a combustibile è anche la risposta veloce. Questo li rendono adatti a caricare le seguenti applicazioni e dei trasporti. cella a combustibile è la tecnologia avanzata di energia alternativa con la conversione elettrochimica del combustibile direttamente in energia elettrica senza fase intermedia, la combustione del carburante;. quindi by-passare la restrizione della seconda legge della termodinamica l'approvvigionamento di combustibile di base in sistemi di celle a combustibile è l'anidride carbonica e idrogeno . [9,10,11].

acido fosforico cella di distribuzione dei carburanti: celle a combustibile possono essere distribuiti direttamente attraverso le seguenti modalità:

fornitura diretta alle strutture residenziali e commerciali attraverso le condutture delle cellule modulari che si possono impilare in base alle necessità di potenza
idrogeno Edificio centrale a celle a combustibile di alimentazione in posizione remota e distribuire energia attraverso la rete elettrica.

Confrontando il rendimento delle celle a combustibile ad altra fonte di energia alternativa, celle a combustibile è la fonte più promettente ed economica che la sostituzione garantire il futuro di combustibili fossili. Tuttavia massimizzazione dell'efficienza delle centrali elettriche a celle a combustibile resta importante questione che ha bisogno di considerazione per la sua commercializzazione. Di conseguenza i seguenti sono elemento importante per un efficiente calcolo delle celle a combustibile efficienza delle centrali può essere fatto attraverso la seguente formula fi9 mostra una tipica cella a combustibile di potenza:

Vantaggi

di celle a combustibile sono le dimensioni, peso, flessibilità, efficienza, sicurezza, topografia, pulizia. Prevalentemente utilizzato come catalizzatore in PAFC, e comunque il recupero di platino da cellula logori possono ridurre il costo e il mercato dell'impiego di PACF economico. Ha un vantaggio di costo rispetto ai tradizionali combustibili fossili ed energie alternative. Svantaggi delle celle a combustibile sono l'adattamento, la formazione, e il costo di smaltimento. celle a combustibile ha trovato applicazione nel settore dei trasporti, struttura commerciale, facoltà residenziale, artigianale spazio e la batteria. La figura 9 mostra una tipica cella a combustibile soluzione ibrida configurazione di alimentazione.

7,2 impianto ad energia solare: Storia e umano esistente ha dimostrato che il sole è la fonte di tutta l'energia esistente sulla terra, dalla fotosintesi vegetale alla formazione di combustibili fossili terra biomassa tra cui il petrolio e il carbone, per. la generazione di energia eolica e l'idrogeno, il sole ha il suo marchio su quasi ogni sistema planetario. Per decenni, le persone hanno lavorato per generare rinnovabili e di risparmio sui costi dell'energia solare. Ma poco è stato fatto per ottenere un sacco fuori f la sua abbondanza di sole luce. Sfruttare l'energia dal sole richiedono produzione, distribuzione, controllo e utilizzazione di consumo a basso costo. lavori di rischio per il sistema dovrebbe affrontare la caduta di schiena e ibrido sistema alternativo di sistema di energia che può essere installato come ausiliario per la sincronizzazione attraverso il sistema di controllo automatico che si attivano ogni qualvolta offerta storage offerta si avvicina il limite minimo di configurazione. Prima di installare il solare, è importante raccogliere, analizzare dati e informazioni a determinate condizioni iniziali necessari per avviare il progetto e sono dotati di design accettabile. Tali dati dovrebbero essere utilizzare per la simulazione e la costruzione del modello prototipo del sistema, che includono il sistema esistente, ricevitore centrale, collezionisti, conversione di potenza, sistema di controllo, conservazione luce solare, la radiazione solare per alimentare un impianto solare per convertire la luce solare in elettricità e la distribuzione attraverso gli attuali canale.

8. Sistema ibrido

Con un focus sullo sviluppo di applicazioni per pulita, rinnovabile, combustibili non fossili, i sistemi energetici. La nostra enfasi è sulla finale marittimo attività correlate, tuttavia, come ingegneri navali siamo dedicati alla promozione di tutti i tipi di tipi di energia alternativa e sostenibile technologies.Various di motore, turbina e celle a combustibile può essere eseguito su una varietà di combustibili per la produzione combinata di calore e produzione di energia elettrica. sistema ibrido in grado di fornire il controllo su esigenze di potenza, energia verde e sostenibile, che offre un prezzo che è accettabile e competitivo. Le centrali elettriche possono essere situate dove è necessaria linee elettriche meno elevate sono necessarie, non solo riducendo i costi, ma l'assistenza sanitaria attraverso la riduzione dei campi magnetici che la gente è così preoccupata, il riscaldamento globale è rivolta d per azione diretta, prevedendo il potere che non rilascia le emissioni o scarichi di qualsiasi tipo. La tecnologia associata alla progettazione, costruzione e gestione di attrezzature marine sta cambiando rapidamente. Il modo tradizionale in cui si sono sviluppati i requisiti normativi per i sistemi di potere marino elettrico di alimentazione, basata in gran parte sugli incidenti e insuccessi, non è più accettabile. Figura 10 mostra una tipica alimentazione ibrida solare per idrogeno e la potenza convenzionale. Fifure 11,, 12 e 13 possono essere ibrido al sstem stesso a fornire energia elettrica alternativa integrata

Figura 10: configurazione ibrida

requirements internazionali correnti per l'equipaggiamento marittimo di alimentazione elettrica e delle macchine come motori, le turbine e le batterie si sono evoluti nel corso di decenni e la loro applicabilità alle nuove tecnologie e dei regimi di funzionamento è ora messa in discussione dalle organizzazioni responsabili della regolamentazione della sicurezza e affidabilità delle navi . [7, 11].

Diverse tecnologie sono state impiegate per l'uso di energia alternativa gratuita del sole dopo la prima scoperta nel 18 ° secolo. Miglioramento e sviluppo è stato fatto a rendere disponibile per l'uso come fonte esistente in carica di energia. apparecchiature principali e hardware per la configurazione ibrida sono:

solare con alta capacità di archiviazione efficiente Semiconductor saranno progettati
ibrido di back-up sarà di design con sede con possibilità di integrazione di altre fonti di energia alternative come l'eolico e l'idrogeno
Progetto di un controllore di potenza per la sincronizzazione sarà progettato e realizzato il prototipo
Inverter e altre unità di conversione di potenza saranno selezionati sulla base di esigenze di potenza
collettore solare o ricevitore con capacità elevata efficienza di raccolta sarà progettato
Sviluppo software e simulazione
sarà utilizzato come mezzo di trasferimento di energia

Le centrali possono essere costruite in piccole unità combinate, che consentono un maggiore controllo sulla produzione e mantiene la piena potenza operativa al 100% del tempo. L'impianto produce meno emissioni, l'impianto può essere posizionato vicino alle zone in cui il potere è necessario tagliare la necessità di costose linee ad alta potenza. energia in eccesso prodotta può essere collegato alla rete in regime di accordo di potere d'acquisto.

Il sistema può essere costruito in configurazione di alimentazione indipendente e utente sarà libero di fornire tagliato fuori. In uno scenario tipico off-grid un banco di batterie di grandi dimensioni è necessario per immagazzinare energia. energia da idrogeno solare ibrido è immagazzinata sotto forma di idrogeno. Quando è buio fuori, invece di pescare energia da una batteria di banca,

gas idrogeno

è convertita in energia elettrica attraverso una cella a combustibile. Allo stesso modo, durante il giorno in cui vi è abbondanza di energia dal sole, l'acqua viene trasformata in idrogeno tramite l'utilizzo di un generatore di idrogeno. La maggior parte dei sistemi elettrici di potenza sono una combinazione di piccole unità di gruppo di potere per fornire la produzione più ampia.

progettazione del sistema Hybrid dovrebbe iniziare con la definizione del problema di fornire un porto con il potere, seguire, perfezionandone la progettazione in modo che ogni singola unità di potenza di uscita potrebbero essere combinate per fornire l'input per una più grande unità e di garantire il funzionamento efficiente e effetto, la manutenzione. Il sistema ibrido dovrebbe essere in grado di fornire più potenza che può mantenere lo stress e la tensione di funzionamento al minimo e riduce il fallimento delle parti componenti.

Il sistema ibrido può fornire i mezzi di by-pass e superare le limitazioni poste dal lavoro passato a generare sostituibile energia naturale del sole e altre fonti di energia rinnovabile che può essere progettato in sistema ibrido. distribuzione affidabile dell'evoluzione del sistema ibrido del modello matematico da seguire prototipazione, sperimentazione e simulazione del sistema sono fondamentali per la progettazione e la sua attuazione. I principali vantaggi delle configurazioni ibride sono: la modularità e ridondanza, alta affidabilità del circuito ibrido integrato sistema di controllo, migliorare l'energia di commutazione di emergenza e di trasferimento, bassi costi di gestione attraverso la progettazione integrata, a basso impatto ambientale a causa della natura della fonte di energia. Ottimizzazione del sistema di produzione combinata di calore e di tecnologie alternative per la produzione di energia elettrica:

La produzione e l'immagazzinamento di calore
Space Riscaldamento Deposito Riscaldatori
serbatoi per acqua calda
istantaneo e Scaldacqua
Usa per l'energia elettrica in eccesso
Elettricità dispositivi di memorizzazione

9. Gli impatti potenziali di sistema marino

9,1 Impatto di sistema marino

L'uso dei biocarburanti come carburante è aumentato in maggior parte dei settori dei trasporti. L'adozione di questa tecnologia nel settore navale è ancora lento, nonostante la flessibilità offerta dal consumo di energia sul nave confrontare il requisito per l'industria di massa a terra e le prestazioni della temperatura ambiente per l'industria aeronautica. Costo rimangono uno dei driver principali, lenta velocità di motori diesel può funzionare con carburanti di qualità inferiore, possono sostituire gli oli distillato marina associato tecnica difficile. Valore calorico energia per la propulsione principale potrebbe anche tradursi in una velocità ridotta, intervallo o serbatoi di bunker più grande. principale vantaggio di utilizzare ambientale engine friendly è illustrato nella figura 16.

Figura 16: vantaggio di utilizzare l'ambiente engine friendly

Potenziale di infrastrutture portuali costiere e portuali 9.1.1: Una varietà di metodi potrebbe rivelarsi una risorsa antica naturale in un mezzo nuovo ed efficiente di produrre energia elettrica. La biomassa in grande quantità è disponibile in molte aree, e viene considerato come una fonte di combustibile per la generazione futura di energia elettrica. La biomassa è ingombrante, ampiamente diffuso e di energia elettrica da convenzionale, impianti centralizzati di potenza richiede una vasta rete di distribuzione. Tradizionalmente potenza è generata in modo centralizzato, la centrale elettrica convenzionale, in cui la biomassa viene trasportata allo stabilimento centrale. Tipicamente una turbina a vapore o impianti a gas di potenza e l'energia elettrica viene poi distribuita attraverso la rete agli utenti finali.

Potenziale di navi e offshore sistema 9.1.2: gruppi elettrogeni di Micro-biomassa sembrano offrire un percorso per la nuova soluzione per l'energia a disposizione dell'utente finale. Recenti sviluppi verso l'uso della biomassa micro in grado di offrire le migliori pratiche per l'adeguamento a biomassa marina messa. biomassa possono essere utilizzati vicino al luogo di uso finale, con il calore di combustione esterna convertita direttamente in energia elettrica da biomassa sparato genset libero-pistone. Costi di installazione includere l'acquisizione di carburante e la manutenzione del gruppo elettrogeno e bruciatore. Dal momento che l'energia elettrica viene utilizzata in loco, sia perdite di trasmissione e costi di distribuzione sono minimi. Così, in zone prive di infrastrutture esistenti per trasmettere il potere, non ci sono costi aggiuntivi. E 'anche possibile cogenerare utilizzando il calore espulso per lo spazio o per il riscaldamento di acqua calda, o il raffreddamento ad assorbimento. Questo è l'ideale per nave e del sistema offshore. La figura 17 mostra tipico regime motore primo per nave

produzione di energia elettrica

Micro-biomassa è un mezzo più vantaggioso e conveniente di fornitura di energia rispetto alla generazione centralizzata di energia con biomasse. Soprattutto nella zona in cui vi è la necessità di potenza e di riscaldamento. Acqua calda sanitaria, di calore nello spazio e l'assorbimento di refrigerazione sono attraenti per le configurazioni di impianti di cogenerazione microbiofuel. La biomassa può essere generato usando singola o agganciato a pistone libero motori Stirling gruppi elettrogeni. Essi possono essere collocato nella posizione dell'utente finale approfittando dei prezzi dei carburanti locale e che non richiedono una rete di distribuzione. Essi possono fornire direttamente in uscita elettrico con integrale alternatori lineari, o dove i requisiti di alimentazione sono più grandi possono essere collegati in serie e parallelo per azionare una turbina convenzionale a rotazione. Si sono chiusi ermeticamente e offrono vive a lungo attraverso il loro funzionamento senza contatto [12,13].

La biomassa è una sostanziale opportunità di generare micro-biomasse di energia elettrica, a livelli di potenza da frazioni di kilowatt attraverso a decine o centinaia di kilowatt, al punto di utilizzo finale. Nessuno dei due piccoli motori a combustione interna, che non possono utilizzare la biomassa direttamente, né motori a vapore alternativi, a basso livello di efficienza e di durata limitata, in grado di offrire all'utente finale economico di energia elettrica. Free-motore a pistoni Stirling biomassa micro sono un'alternativa economica. Stirling offre i seguenti vantaggi rispetto ai sistemi molto più grande:

macchine di Stirling hanno ragionevoli efficienze complessive a temperature moderate testa del riscaldatore (~ 600ƒC)
è semplice
grandi quantità di capitali non devono essere sollevate di costruire un impianto unico di valutazione dei rischi connessi con la sua tecnica ed economica
Una frazione considerevole del valore del motore l'alternatore può essere riutilizzato al termine della sua vita
sistemi di Stirling può essere unito a più unità operanti in parallelo.

requisiti

e maontaonace sono:

: la gestione del combustibile è complesso in questa nuova era a causa di invecchiamento e di ossidazione del carburante può portare a numero di acidità elevato, alta viscosità, la formazione di gomme e sedimenti. filiera di fornitura di biocarburanti per la spedizione può essere effettuata tramite pre-miscelati per la necessaria fusione. Qui il biocarburante e diesel sono forniti separatamente alla nave, e poi mescolati a bordo. Questo dà all'operatore la possibilità di dettare la miscela esatta di biocarburanti a seconda delle condizioni. Ma questo richiederebbe l'ammodernamento o la nuova tecnologia da installare a bordo insieme alla complessità per l'equipaggio. E 'anche importante per monitorare il numero di acidità del carburante per garantire che non rancido, acido carburante viene introdotto il sistema di iniezione. Un layout tipico dovrebbe coinvolgere i separatori per garantire che l'acqua viene rimossa dal carburante, così come riscaldatori in varie fasi per garantire il combustibile è alla giusta temperatura prima di entrare motore.
sistema di monitoraggio della temperatura: problema tecnico che devono essere ulteriormente mitigato è l'indicazione CFPP di operatività a bassa temperatura di gamma tra 0 ° C e 15 ° C per diversi tipi di biodiesel. Questo può causare problemi con l'intasamento del filtro, questo può essere superato solo con un controllo accurato delle temperature del serbatoio del carburante. Questo può influenzare le navi che operano in climi freddi, dove ulteriori serpentine di riscaldamento del serbatoio e il riscaldamento possono essere richiesti al fine di evitare che ciò accada.
corrosione di controllo: Biodiesel sono igroscopici e richiedono di essere mantenuta a 1200-1500 ppm di acqua, che può causare notevoli danni da corrosione per sistemi di iniezione. Mitigazione possono essere esercitati mediante condizionamento del combustibile appropriato prima dell'iniezione. Biodiesel. pulizia iniettori in particolare il tipo di miscela produce depositi a causa della presenza di acidi grassi e acqua nel carburante. Ciò può portare alla corrosione aumentata del sistema iniettore. Anche gliceridi viscoso può contribuire a coke iniettore ulteriormente. Il biodiesel a causa della sua degrada chimiche, ammorbidisce o filtra attraverso alcune guarnizioni con un'esposizione prolungata. Biodiesel si sa di essere buoni solventi e quindi causare la complessità del rivestimento. Rapporti di aggressività di biodiesel e bioetanolo sui rivestimenti del serbatoio sono stati segnalati. Nella sua forma di biodiesel puro, come un estere metilico, è meno aggressivo di rivestimenti epossidici rispetto all'etanolo. Quindi l'etanolo deve essere effettuata in vasche con rivestimenti serbatoio dedicato un Epossifenolico o rivestimenti di zinco serbatoio di silicato.
Lubrificazione: lubrificante biocarburanti può avere ripercussioni sulla pulizia del motore carter e le potenziali conseguenze di diluizione del combustibile. Le caratteristiche delle gocce e una minore volatilità del biodiesel rispetto al gasolio tradizionale, con modello di spruzzo e conflitto nella parete moderni motori diesel, biodiesel può aiutare noncombusted passato le fasce elastiche. E anche di prendere contatto con la canna del cilindro e da rottamare giù nella coppa dell'olio. Il biodiesel incombusti tende a rimanere nella coppa e il livello di contaminazione possa costruire progressivamente nel tempo. Ciò può portare a ridotta viscosità del lubrificante e più alto rischio di usura dei componenti. Un problema serio è la possibilità che il biodiesel incombusti entrare nella coppa dell'olio può essere ossidato, promuovendo così l'olio ispessimento e che richiede cambi d'olio maggiore.

9,2 Impatto per la navigazione

E 'chiaro che biomassa combustibile aumento del trasporto merci, nonché asspecialized nuovo design di navi chimichiere. Il biodiesel è un IMO 2 da trasporto, le sue materie prime olio vegetale sono carichi IMO con doppio scafo IMO configurazione 3 nave richiesto. Etanolo trasporti in genere in cisterne chimiche a causa della sua condizione di carico, ma rompere con il cambiamento tecnologico potrebbe portare potenziali cambiamenti normativi design. Flessibilità per la trasformazione di navi e di ammodernamento del sistema potrebbe sconvolgere il problema iniziale di costo.

9.2.1 Port, fluviale e navi da trasporto: Esiste la possibilità per noi di biodiesel per le imbarcazioni di piccole dimensioni che operano in acque interne a causa dell'inquinamento atmosferico e della sensibilità delle acque interne associati a trasporto dell'acqua. Le strutture portuali in Malaysia e Indonesia sono già migliorato per gestire le petroliere Handysize e Panamax. Vi è inoltre necessità potenziale per nave di trasbordo e di approvvigionamento, supply chain per il servizio marittimo a corto raggio.

9.2.2 Cargo : 3 ° generazione di biocarburanti wil che devono essere trasformati a carico solido per carichi liquidi. Del legno attualmente raccolti, il 30% sono rifiuti. Questo non sarà uno spreco, in futuro e saranno convertiti da una biomassa Fischer Tropsch allo stabilimento di trasformazione liquido. Per la navigazione costiera per gestire questo commercio, vi wil essere necessario per la nuova generazione di 5.000 tonnellate di portata lorda delle navi da carico secco. Si prevede che questi viaggi saranno disciplinate ai sensi del nuovo Codice Dry Bulk Cargo (BC Code). Ciò è dovuto a diventare obbligatorio nel 2011.

6.2.3 rotte marittime ed Economia Impatti

L'analisi che precede tendenza discusso indicare requisito potenziale capacità di trasporto. finora Nord America, Europa e Sud Est Asiatico sono le regioni chiave di importazione in cui si concentra questa crescita. Latina contee americane di Brasile, Argentina, Bolivia e Paraguay e Sud-Est asiatico Indonesia e Malaysia rimarrà fornitori chiave per l'olio di palma, Filippine e Papua Nuova Guinea hanno le potenzialità per l'olio vegetale e agricolo, mentre la Thailandia ha il potenziale per la canna da zucchero.

6.2.5 dell'impatto normativo quadro

In molte parti del mondo, le preoccupazioni ambientali sono il driver principale politica per i biocarburanti. Questo regolamento forza trainante evolute, come protocoal di Kyoto, l'allegato VI MARPOL e altre normative ambientali. La domanda tonnellata miglia per le navi cisterna futuro sarà fortemente influenzata dalla nazionale, regionale, politica globale e il processo decisionale politico. Vi è una maggiore flessibilità nel sourcing di biocarburanti che non vi è nelle fonti di energia degli idrocarburi e questo può essere interessante per i governi particolare. Una volta che il quadro normativo sia chiaro, l'economia a determinare come i regolamenti possono essere meglio soddisfatte e il commercio via mare saranno al centro del suo risultato.

10. Conclusione

La sfida principale per l'uso di biomassa per la produzione di energia, quindi, è quello di sviluppare più efficienti, sistemi a basso costo. Sistemi avanzati basati sulla biomassa per la produzione di energia richiedono l'aggiornamento del combustibile, il ciclo di miglioramento della combustione, e un migliore trattamento dei fumi. Future biomasse di potenza based. tecnologie di generazione necessità di fornire la protezione ambientale superiore a costi più bassi grazie alla combinazione complessa preparazione della biomassa, la combustione, processi di conversione e con pulizia post combustione. Tali sistemi comprendono fluido di combustione, la gassificazione della biomassa integrato, e la biomassa esternamente sparato turbine a gas. ciclo di vita delle navi è di circa 20 - 25, per i proprietari di navi per rendere la maggior parte dei mercati imminenti, è necessario essere preparati per i carichi nuovi disegni nave attuale potrebbe non essere adatto per le navi di biocarburanti.. Esistono dunque le potenzialità per la pressione sulle organizzazioni di adottare nuovi standard di soddisfare la domanda azionata da una normativa governativa. Questo di per sé ha qualche rischio, anche le rotte commerciali potrebbe creare economie di scala che porta alla produzione di grandi dimensioni della nave più grande e il requisito sub sequenziale da designer. Altre sfide in continua evoluzione per garantire l'energia e l'ambiente a combustibile sono la tecnologia cellulare, nucleare, gas naturale e carburanti prodotti da rifiuti plastici.

di riferimento

[1] Irlanda per l'energia sostenibile. "CO2 emissioni ambientali e altri dati " Tabella 7D, sito web www.irish-energy.ie/publications/ index.html.

[2] MK Mann e PL Spath, "Un confronto tra le conseguenze ambientali di energia da biomassa, carbone e gas naturale ". Presentazione a

[3], il Forum analisi energetica. Golden, CO, 29-30 Maggio, 2002. www.nrel.gov sito web / analisi / pdfs / m_mann.pdf.

[4] G. Wiltsee. "Lessons Learned dagli attuali centrali elettriche a biomasse ". NREL/SR-570-26946 Golden, CO: Laboratorio Nazionale di Energia Rinnovabile, febbraio 2000. Sito web di www.nrel.gov/docs/fy00osti/26946.pdf.

[5] Lane, N. W. e Beale, W.T. (1996a). "Motori Stirling per le micro-Cogen e raffreddamento. Forum Proc strategiche di gas". Detroit M. 19-20 Giugno, 1996.

[6] R. L. Graham, a.C. Inglese, e CE Noon ", un Sistema Informativo Territoriale basato Modeling System per valutare il costo di Consegnato alle colture energetiche Feedstocks " biomassa e della bioenergia, vol. 18 (2000), pp 309-329.

[7] M. J. Grubb. "L'integrazione delle fonti di energia elettrica rinnovabile". di politica energetica. 1991. Vol. 19, n. 7.pp 670-688.

[8] McLarnon FR, Cairns EJ, Vol. "Energy Storage" , Rassegna di energia,. 14, pp 241-271.

[9] IMO, " Marine Comitato tutela dell'ambiente". 44a sessione disponibile su:. Http:www.imo.org/meeting/44.html, 2000

[10] H. Lund, P. Ostergaard A.. " Electric Grid e Heat scenari di pianificazione centralizzata e con fonti convenzionali di Distributed. Cogenerazione e la generazione di Wind ". Energy 25. 2000, pp 299-312.

[11] D. McEvoy, DC Gibbs, JWS Longhurst, "città-regioni e lo sviluppo della Sustainable Energy Supply Systems ". Int. J. FER. 2000, 24. pp 215-237.

[12] GC Seeling-Hochmuth, "Un concetto combinato di ottimizzazione della strategia di progettazione e gestione di ibrida-energia impianti fotovoltaici ". Solar Energy. 1997. Vol. 61, n. 2. pp 77-87.

[17] R. Chedid, S. Rahman, "Unità dimensionamento e il controllo di sistemi ibridi eolico-solare." IEEE Transactions in Energy Conversion. 1997. Vol. 12, n. 1. pp 79-85.