Lämpöenergian talteenotto, varastointi ja hyödyntäminen Itämeren alueen avustavassa jäänmurtajassa
Enroth, Björn (2021)
Diplomityö
2021
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021060233023
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021060233023
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tarkoituksena on määrittää teknologiset vaihtoehdot lämpöenergian talteenotolle, varastoinnille ja hyödyntämiselle Itämeren alueen avustavalle jäänmurtajalle. Lämpöenergian talteenoton ja varastoinnin tarkoituksena on alentaa polttoaineen kulutusta, päästöjä ja käyttökustannuksia.
Kansainvälisen merenkulun päästöjä tulee vähentää 50 % vuoden 2008 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Päästötavoitteen saavuttaminen vaatii alusten energiatehokkuuden parantamista sekä vaihtoehtoisten polttoaineiden käyttöönottoa. Dieselmoottorin hyötysuhde on jo lähes 50 %. Suurin osa jäljelle jäävästä energiasta esiintyy lämpöenergiana pakokaasuissa ja jäähdytysvedessä. Tätä lämpöenergiaa voidaan ottaa talteen, varastoida ja hyödyntää aluksen sekä sen eri järjestelmien lämmittämiseen.
Jäänmurtajan vaihtelevasta käyttöprofiilista johtuen talteen otettavan lämpöenergian ja sen kulutuksen suhde eivät useimmissa operointitapauksissa ole samanaikaisia. Työssä esitetään laskennallisesti jäänmurtajan lämpötase. Laskennan ja määritettyjen teknologisten vaihtoehtojen perusteella lämpöenergian talteenotto ja varastointi on kannattavaa. The meaning of this Master’s thesis is to evaluate the technologies for waste heat recovery, thermal energy storage and utilization for the assisting Baltic Sea area icebreaker. The meaning of waste heat recovery and thermal energy storage is to reduce fuel consumption, exhaust emissions and operational costs.
The emissions from the international shipping should be reduced by at least 50 % by year 2050 compared to year 2008. In order to achieve the goal measures has to be taken. These measures are better energy efficiency and introduction of alternative fuels. The energy efficiency of a modern diesel engine is close to 50 %. Most of the remaining energy is in form of thermal energy in exhaust gases and cooling water. This thermal energy may be recovered, stored and utilized for the heating of the vessel and its systems.
An icebreaker operates on varying engine loads and because of this the production and usage of thermal energy is not always concurrently. Based on the calculations in this thesis it is profitable to recover and store thermal energy onboard an icebreaker.
Kansainvälisen merenkulun päästöjä tulee vähentää 50 % vuoden 2008 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Päästötavoitteen saavuttaminen vaatii alusten energiatehokkuuden parantamista sekä vaihtoehtoisten polttoaineiden käyttöönottoa. Dieselmoottorin hyötysuhde on jo lähes 50 %. Suurin osa jäljelle jäävästä energiasta esiintyy lämpöenergiana pakokaasuissa ja jäähdytysvedessä. Tätä lämpöenergiaa voidaan ottaa talteen, varastoida ja hyödyntää aluksen sekä sen eri järjestelmien lämmittämiseen.
Jäänmurtajan vaihtelevasta käyttöprofiilista johtuen talteen otettavan lämpöenergian ja sen kulutuksen suhde eivät useimmissa operointitapauksissa ole samanaikaisia. Työssä esitetään laskennallisesti jäänmurtajan lämpötase. Laskennan ja määritettyjen teknologisten vaihtoehtojen perusteella lämpöenergian talteenotto ja varastointi on kannattavaa.
The emissions from the international shipping should be reduced by at least 50 % by year 2050 compared to year 2008. In order to achieve the goal measures has to be taken. These measures are better energy efficiency and introduction of alternative fuels. The energy efficiency of a modern diesel engine is close to 50 %. Most of the remaining energy is in form of thermal energy in exhaust gases and cooling water. This thermal energy may be recovered, stored and utilized for the heating of the vessel and its systems.
An icebreaker operates on varying engine loads and because of this the production and usage of thermal energy is not always concurrently. Based on the calculations in this thesis it is profitable to recover and store thermal energy onboard an icebreaker.