EN
Operatorzy statków działający w przemyśle morskim znajdują się pod rosnącym naciskiem, aby zwiększyć efektywność. Emisje CO₂ z transportu morskiego stanowią około 3% globalnych emisji, a IMO chce je drastycznie zmniejszyć do około 2050 roku, dążąc do osiągnięcia zerowej emisji. Jako pionierzy w tej branży z ponad 20-letnim doświadczeniem oraz ponad 500 projektami realizowanymi rocznie na ponad 1000 statków wiemy, że jednym z najlepszych sposobów dekarbonizacji jest optymalizacja systemów wymiany ciepła na pokładzie statków. Zespół kierowany przez ponad 100 techników elektrycznych i mechanicznych regularnie uczestniczy w rozwiązaniach odzysku ciepła odpadowego – od wymienników ciepła typu „rura w rurze” i płytowych po hybrydowe jednostki wykorzystujące cykl mocy S-CO₂ – mając na celu oszczędność paliwa. Poniżej opisujemy cztery kluczowe sposoby, w jakie dobry wymiennik ciepła bezpośrednio redukuje emisje CO₂.
Odzysk ciepła odpadowego: przekształcanie strat w energię
Nowoczesne silniki okrętowe zasilane olejem napędowym osiągają sprawność cieplną na poziomie około 50%; pozostała energia paliwa jest tracona w postaci ciepła, głównie przez gazy wydechowe (zazwyczaj powyżej 250 °C) oraz jako ciepło odprowadzane przez wodę chłodzącą obudowę. To stracone ciepło jest odzyskiwane za pomocą wydajnych wymienników ciepła i wykorzystywane w postaci użytecznej energii elektrycznej lub ciepła na pokładzie. W zastosowaniach morskich systemy odzysku ciepła odpadowego (WHR), takie jak cykl Joule’a, pozwalają zwiększyć całkowitą moc silnika o 2–12%. Jest to bezpośredni skutek zmniejszenia zużycia paliwa na milę morską oraz, w konsekwencji, redukcji emisji CO₂ na każde przebycie. Ilość energii cieplnej do odzyskania z gazów wydechowych zależy od obciążenia silnika oraz stosunku pojemności cieplnych, co z kolei zależy od ilości gazów wydechowych podlegających odzyskowi oraz czynnika roboczego. Optymalizacja ta odbywa się w pętli odzysku ciepła zaprojektowanej przez zespół inżynierów firmy SME, która może działać przy różnych pojemnościach cieplnych gazów wydechowych i czynnika roboczego.
Wsparcie dla pokładowych systemów wychwytywania dwutlenku węgla
Efektywna richcza wymiana ciepła ma bardzo duże znaczenie dla niektórych systemów w ramach projektu OCCS, które mają być zainstalowane na statku. Na przykład dwutlenek węgla jest chwycony w ramach systemu chwytania, a pochwycony CO₂ musi zostać oddzielony od użytego rozpuszczalnika poprzez dostarczenie odpowiedniej ilości energii cieplnej – w przypadku stosowania monoetanolaminy (MEA) jako rozpuszczalnika. Wymienniki ciepła zasilane technologią SME umożliwiają wykorzystanie ciepła utratowego spalin silnika jako głównego źródła energii do tego procesu regeneracji energii, co eliminuje lub znacznie ogranicza konieczność dodatkowego ogrzewania pomocniczego z użyciem paliwa. Po zoptymalizowaniu wskaźniki redukcji emisji CO₂ dla systemów odzysku ciepła połączonych z systemami chwytania mogą przekraczać 70%. Dla statków eksploatowanych w klimatach zimnych dodatkową zaletą zaawansowanych lub specjalistycznych wymienników ciepła jest także odzysk ciepła do ogrzewania pomieszczeń załogi oraz podgrzewania paliwa, co zmniejsza zapotrzebowanie na kotły pomocnicze – kolejne istotne źródło dodatkowych emisji.
Cykle mocy nadkrytycznego CO₂ zapewniające kompaktową wydajność
Ze względu na ograniczoną przestrzeń na pokładzie wymagane są urządzenia do wytwarzania energii o wysokiej gęstości i miniaturyzacji. SME wspiera również wdrażanie cykli Braytona z nadkrytycznym CO₂, które przekazują ciepło odpadowe z wydechu do CO₂ w stanie nadkrytycznym za pośrednictwem wymienników ciepła. W porównaniu do tradycyjnych cykli Rankine’a cykl S-CO₂ charakteryzuje się mniejszymi wymiarami oraz wysoką wydajnością konwersji energii. Projektowanie wymienników ciepła, uwzgladniające takie parametry jak temperatura wejściowa, masa oraz ciśnienie wejściowe wydechu, odgrywa kluczową rolę dla wydajności tych systemów. Te zmienne zostały uwzględnione w specyfikacjach technicznych SME, dzięki czemu hybrydowe wymienniki ciepła łączące płytki trawione i żebra zapewniają najlepsze możliwe efekty termiczne przy jednoczesnym minimalizowaniu spadku ciśnienia.
Odzysk chłodu z parowania LNG
Istnieje wyjątkowa możliwość wykorzystania energii chłodniczej pochodzącej z parowania LNG w przypadku statków zasilanych LNG. Duża zdolność LNG do pobierania ciepła podczas ogrzewania się do stanu gazowego umożliwia wykorzystanie tej „zimnej” energii w richłodniach do skraplania przechwyconego CO₂ w celu jego ciekłego magazynowania lub zwiększenia efektywności systemów klimatyzacji i chłodzenia na pokładzie statku. Rozwiązania richłodniowe SME łączą systemy odzysku zimna (CRS), które mogą zmniejszyć obciążenie elektryczne sprężarek, obniżając zapotrzebowanie na energię elektryczną na pokładzie oraz powiązane zużycie paliwa. Nasze przedsiębiorstwa SME zapewniają ten sam poziom efektywności na istniejących statkach dzięki naszym procesom certyfikowanym zgodnie z normą ISO oraz warsztatom w Nantong o powierzchni 5000 m². Te same techniki można zastosować również na istniejących jednostkach, szczególnie tych o korzystnym stosunku wielkości statku do zużycia paliwa LNG.
Podsumowanie: zaangażowanie SME w dekarbonizację
Skuteczna richcza wymiany ciepła: kluczowy obszar, w którym działania podejmowane dziś mogą przynieść znaczny wpływ na redukcję emisji w całkowitej światowej floty. Grupa SME dostarcza zaawansowanych rozwiązań z zakresu wymiany ciepła, mających na celu zmniejszenie zużycia paliwa i śladu środowiskowego, w tym odzysku ciepła odpadowego, wspierania technologii uchwytywania węgla, cykli S-CO₂ oraz odzysku zimna LNG. Certyfikowana przez ANAB, IAF i UKAS oraz zgodna z normami ISO 9001 i ISO 14001, grupa dysponuje ponad 100 specjalistami i oferuje usługi przez cały rok we wszystkich stoczniach na całym świecie, w szczególności w Chinach kontynentalnych. Oferujemy gwarancję 12-miesięczną oraz dziedzictwo podejścia „Beyond Concern”, aby zapewnić, że wszystkie projekty przyczyniają się do bardziej ekologicznego i zrównoważonego przyszłego żeglugowego świata. Skontaktuj się już dziś ze specjalistami SME, aby dowiedzieć się, jak wydajna energetycznie wymiana ciepła może pomóc Ci zmniejszyć ślad węglowy Twojego statku oraz obniżyć koszty operacyjne.