ההתערבות ל- Sustainable Marine Propulsion

תחבורה ימית גלובלית מהווה כ-2-3% מכלל פליטות גזי החממה האנתרוגניים והיא אחראית לכמויות משמעותיות של תחמוצות sulfur, תחמוצות חנקן, וחומר מבודד.עם ארגון הים הבינלאומי שמטרתו להפחית 50% בפליטות עד שנת 2050 ביחס לרמות 2008, התעשייה נמצאת תחת לחץ עצום להפחתת פחמן.

מה הם שומרי ראש סולאריים?

דחף סולארי מופעל הם מערכות הנעה להמיר אנרגיה פוטו-וולטאית (PV) ישירות לתוך דחף מכני.האדריכלות הבסיסית כוללת לוחות סולאריים רכובים על הסיפון או משולבים לתוך מבנים סופר כלי, מערכת ניהול חשמל, אחסון סוללות, מנועים חשמליים נהיגה מונעים או מטוסי מים.בניגוד מנועי הבעירה פנימית מסורתיים כי לשרוף שמן כבד או דיזל ימי, מערכות אלה לא לייצר פליטות פליטה במהלך המבצע.

מערכת השמש Thruster

  • (FLT:0) מערךי פוטו-וולטאיים: FLT:1 בדרך כלל מונוקריסטלליין או לוחות סיליקון פוליקריסטלליין, אבל פילים דקים ובריונים צוברים מתחנן לגמישות ויעילות שלהם בתנאים קלים.
  • (FLT:0) Maximum power point Monitor (MPPT): 1FLT: אופטימיזציה למתח ולזרם מפאנלים סולאריים כדי למקסם את קציר האנרגיה תחת אור השמש המשתנה.
  • (FLT:0) מערכות אחסון אנרגיה (BESS): LIFLT:1 Lithium-ion, LFP או סוללות מוצקות המדינה לאחסן אנרגיה סולארית עודף עבור ההנעה בשעות הלילה או תקופות מעונמיות.
  • מנועים חשמליים:0 (FLT:1 ⁇ מגנטי קבוע) מנועים סינכרוניים (PMSM) או מנועים אינדוקציה יחד עם מניעים או משחתים אנזית.
  • מערכת ניהול כוח (PMS): FLT:1 באופן אינטליגנטי מאזן קלט סולארי, מצב סוללה של תשלום, וביקוש להנעה להבטיח הפעלה אמינה.

כמה עיצובים משלבים מפרשים סולאריים או כנפיים קשיחות כי כפולות כמו משטחים פוטו-וולטאיים, שילוב של אווירודינמיקה ואנרגיה סולארית ללכוד. אחרים משתמשים בתצורה היברידית שבה כוח סולארי מתווסף צמח דיזל-חשמלי קונבנציונלי, צמצום צריכת הדלק ב-10-30% בהתאם למסלול ולשיקום.

יתרונות של חיל הנחתים הסולאריים

אימוץ משחתות סולאריות מציע יתרונות מרובים מעבר להפחתת פליטות.התתתות הבאות מפרטות את היתרונות העיקריים עבור בעלי ספינות, מפעילי, והסביבה.

קבלות סביבתיות

הדחף הסולארי מבטל פליטות של הבעירה ישירה במהלך פעילות השמש.כלי שפועל אך ורק על אנרגיה סולארית מייצר אפס CO2, NOx, SOx, וחומר חלקיקים. גם במצב היברידי, ובכך מקטין חלק מקיצוץ דלק דיזל פליטות מחזור חיים הכולל.לדוגמה, מעבורת 100 מטר שפועלת באזור שמש כמו הים התיכון יכולה להימנע מ-200 עד 500 טון של CO2 בשנה, לשמש-מנת יתר על מנת לתרום חיים שקטים יותר מאשר מנועי דיזל.

הצעות מחיר תפעול

עלויות הדלק מהוות 30-60 אחוזים מהוצאות התפעול של הספינה. אנרגיית השמש, לאחר שהשקעות ההון נעשות, היא חינם.תחזוקה של מנועי חשמל נמוכים יותר מאשר למנועי התחדשות, עם פחות חלקים נעים, ללא שינויים בנפט, ואין פליטה לאחר טיפול במערכות. Batteries יש גם ירידה בעלויות, עם מחירי חפיפות ליתיום יורד מתחת ל-100 / Wh ב-2024 דולר, ועלויות תחרותיות יותר ויותר.

עצמאות אנרגיה וחוססן

אוניות הפועלות באזורים עם אי-דיננס סולארי גבוה (למשל, המפרץ הפרסי, דרום מזרח אסיה, הקריביים) יכולות לרתום אנרגיה חופשית בשפע, להפחית את התלות בשווקים דלק מאובנים תנודתיים. במהלך הנמל, לוחות סולאריים יכולים לטעון סוללות עבור עומסים עזריים, צמצום זמן הריצה של גנרטור ופליטות נמל.זה תואם את תקנות פליטה הפורט, כגון אלה ביוזמת הדלק הימי של האיחוד האירופי.

המונחים: Compliance

מדד הנחיתות של IMO (CII) ואנרגיה Efficiency הקיימים במדד אוניות (EEXI) מניע את הצורך בפעילות פחמן נמוכה יותר.דחפורים סולאריים יכולים לסייע לכלים לעמוד בדרישות אלה, במיוחד עבור ספינות הפועלות במדד אוניות הנמצאות ליד או מוגן שבו אופטימיזציה מהירה היא פחות קריטית.

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה, הדחפורים המופעלים על ידי השמש עומדים בפני מכשולים טכניים, כלכליים ומבצעיים משמעותיים, שיש לטפל בהם לאימוץ נרחב.

הכחשה ואנרגיה

כוח השמש הוא לסירוגין ומשתנה באופן טבעי ביום בהיר ברמת הים, כלי שיט יכול לקבל 4-6 קילוואט / m2 ליום של החלמה, אבל עננים, סופות, ושעות הלילה להפחית את הזמינות. צפיפות האנרגיה של השמש נמוכה בהשוואה דלקים מאובנים: מנוע דיזל יכול לייצר 10 עד 20 קילו של דלק, בעוד לוחות סולאריים על הסיפון של ספינה עשוי לייצר רק 150 / 2 מ"ר כדי נפח משמעותי של כוח.

שילוב עם עיצובי ספינת קיימות

החלת ספינות קיימות עם מערך סולארי דורש מחקרים הנדסיים כדי להבטיח שלמות מבנית, הפצה במשקל ושילוב חשמלי.דק חיזוק, ריצוף כבל, בטיחות תא סוללה (Lithium-ion תרמי מפלט) להוסיף עלות ומורכבות. עיצובים חדשים יכולים לשלב שמש לתוך מבנה הירכיים או להשתמש במשקל, אבל זה מוסיף עלייה של הוצאות הון.

סוללות אחסון

סוללות להוסיף משקל, שטח כובש, וניתוק לאורך זמן.עבור כלי שיט צריך 10MWh של אחסון כדי לכסות מעבר לילה, משקל הסוללה יכול לעלות על 100 טון, צמצום תשלום המטען. בעוד צפיפות אנרגיה סוללה משתפרת, טכנולוגיות ליתיום הנוכחית עדיין ליפול קצר של צפיפות נפח וכבדות הנדרשת עבור משלוח ארוך.בנוסף, טעינה מהירה דורש יציאות גבוהות של כוח, אשר עדיין לא נמצא עדיין קצר של צריכת נפח וכבדות.

אחריות על

ההשקעה הראשונית של מערכת הנעה סולרית-חשמלית יכולה להיות גבוהה פי 2-4 מאשר מתקן דיזל קונבנציונלי, בהתאם לגודל הסוללה ומרחב פאנל. תקופות Payback של 5-10 שנים הן רק על מסלולים עם מחירי דלק גבוהים, אור שמש טוב, ושעות הפעלה גבוהות יותר.ללא סובסידיות או תמחור פחמן, בעלי ספינות רבים אינם מעוניינים להשקיע.

יישומים נוכחיים ו Case Studies

הנטומנטציה לשמש כבר מבצעית במספר פלחי נישה, מה שמוכיח את יכולת הטכנולוגיה ולספק נתונים בעולם האמיתי לסקאלה.

סולמות השמש

ניפטון יוסן קאישה (NYK) בחן את קו ה-FLT:0AuroraphFLT:1, נושאת רכב בעלת 240 קילוואט של לוחות PV, השגת חיסכון של 10-15% דלק על נתיבי החוף. באוסטרליה, FLT:2 SailorFLT 3 מעבורת בסידני משתמשת בקטמר השמש שיכולה להפעיל במלואה של 100 נוסעים.

מחקר ו- Cargo Vessels

ה-FLT:0[עריכת קוד מקור | עריכה] ,[דרוש מקור] ,[דרוש מקור]: [ה] ,[דרוש מקור]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]

פרויקטים מסחריים

(הופנה מהדףים סולאריים:0) ,NorpowerFLT:1 פיתחה מפרשים של זחלים בשילוב עם לוחות סולאריים, בעוד ש- 2FLT:2OceanvoltveFLT 3 מספק מערכות הנעה חשמלית עבור יאכטות שיט שניתן להגדיל עם מערך PV.Inland Waters barges in Europe, כגון FLT:4AlsterserLTF:5 in the Shipsive 20.

לקבלת מידע תפעולי מעמיק יותר מפרויקטים אלה, הדו"ח הימי של הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה מספק קריטריונים מקיפים (FLT:0)(IEA International Delivery Report)BuildFLT:1.

ההתפתחויות האחרונות והחדשנות

מוסדות מחקר ויצרנים עובדים באופן פעיל כדי להתגבר על המגבלות של הדחף הימי הסולארי.ההתקדמות של מפתח בשנים האחרונות כוללת תאים סולאריים יעילים יותר, שילוב קלפי, וניהול אנרגיה מתקדם.

צילום: High-Efficiency Photovoltaics

תאי ה-Rif הטסטודם של Perovskite-silicon עולים כעת על 30% יעילות בהגדרות מעבדה, אשר עשוי להכפיל את תפוקת החשמל למטר רבוע בהשוואה למודולים ימיים סטנדרטיים. Bifacial Light משני הצדדים להגדיל את התשואות האנרגיה ב- 10-20%, במיוחד על סיפון רפיחים רפלקטיביים.

מערכות ניהול חשמל חכמות

אלגוריתמי למידת מכונות מופצים לחזות את הדור הסולארי בהתבסס על תחזית מזג האוויר ולייעל את הפיצול בין טעינה ישירה לסוללה וסוללת טעינה. איזון בזמן אמת מאפשר לכלים "לשרוף" - באמצעות השמש כדי לעמוד בדרישות גבוהות של מומנט במהלך האצה ללא רישום סוללות.זה חיי סוללה ומפחית את גודל המערכת.

קונפדרציה היברידית עם תאי דלק

מסלול מבטיח משלב את הדחפורים הסולאריים עם תאי דלק מימן למשך הלילה או טווח מורחב.פאנלים סולאריים מייצרים מימן באמצעות אלקטרוליטיזה במהלך היום, מאוחסנים בטנקים ממומן דחוסים או נוזליים בלילה, תאי דלק להמיר מימן בחזרה לחשמל עם 50-60% יעילות.

עיצובים מתקדמים וההרהורים

כלי בנייה חדשים מתוכננים עם עור סולארי משולב - מלתות פוטו-וולטאיות גמישות התואמים משטחים מעוקלים, כולל הצדדים של ה-hull, סיפון ואפילו מעליות מכולות. לוחות סולאריים מבניים אלה מוסיפים משקל מינימלי ואירודינמיקה גרור. לדוגמה, ה-FLT:0 Solar H2-Oceanph 1LT עיצוב מנורווגיה משלבים 3,000 מ"2 של מטענים דקים של 12 ל-41 של כוח של מטענים.

לסקירה טכנית של שילוב סולארי דק-סרט במשלוח, המחקר של סוכנות בטיחות הים האירופית הוא מקור סמכותי:0(EMSA סולי מחקר) .

אפשרויות לעתיד ומפת דרכים

אימוץ של דחף סולארי מופעל עשוי לעקוב אחר מסלול צמיחה בשלב, מונע על ידי לחץ רגולטורי, הפחתות עלות, והתבגרות טכנולוגית.

קרוב ל-125-2030): ניצ'ה ויישומים היברידיים

בחמש השנים הקרובות, נדחפורים סולאריים יהפכו לסטנדרט על כלי שיט קטנים עד בינוניים הפועלים במסלולים צפויים, שמשיים. פרנס, מוניות מים, ובבריונים יבשתיים מייצגים את הפירות ההולכים על פני המים, כי הם קבעו לוחות זמנים קבועים, מימון ציבורי לפרויקטים ירוקים, ותחנות תכופות לסילוקציה של מטוסים היברידיים, עם עלייה של 10–30% של אנרגיה הנעה על החוף ומטענים חשמליים מתחת ל- 20 מטר רבועים, מתחת ל-190 מטר רבועים, צפויים לעלות מתחת ל- 50 מטר רבועים חשמליים.

Mid-Term (2030–2040): סקר והתאמה

בעוד צפיפות האנרגיה של סוללות מגיעה 400-500 Wh / ק"ג ומערכת השמש יעילות עולה על 35% (אולי באמצעות תאי שיזוף), דוחפים סולאריים יכולים לספק 50-70% של אנרגיה הנעה לספינות קצרות-ים עד 5,000 DWT. חברות סיווג בינלאומי יהיו כללים מקיפים עבור סוללות סולמות סולריות, הורדת סיכונים הסמכה ועלויות ביטוח.

ארוך טווח (2040+): דיפלומוניזציה עמוקה

עבור משלוח עמוק הים, משחתות סולאריות לבד לא יכול לספק הנעה ראשונית ברחבי האוקיינוס השקט, אבל משולב כחלק ממערכת רב אנרגיה (סולאר, מעכבי רוח, מימן / אמוניה דלק תאים), הם יכולים להפחית את הביקוש הכולל של דלק מאובנים על ספינות מיכל יכול לייצר מספיק חשמל כדי לכפות עומסי מלון של ספינות ומערכות עזר, בעוד שנטומנטואלי העיקרי מגיע ממין ירוק או ממולוניה נמוכה.

המדיניות תהיה המאצת מפתח.אם IMO יתאמץ יעד אפס פליטה לשנת 2050 ומחיר פחמן מגיע ל-200/tCO2, המקרה הכלכלי של הדחפורים הסולאריים על רוב סוגי הספינות יהיה חזק.הדוח האחרון של הפרלמנט האירופי לדרישות "E-Fuel" למשלוח מדגיש את המסלול הזה.

מסקנה

דחף סולארי מופעל לייצג טכנולוגיה יעילה ומושכת יותר עבור decarbon תחבורה ימית, במיוחד עבור חוף, יבשת, ופטורים קצר-ים.הם מציעים הפחתה משמעותית בפליטות ובעלויות התפעול, תוך התאמה עם הפחתת התקנות הגלובליות.למרות אתגרים הקשורים צפיפות אנרגיה, עמידות הדדית, עלויות הון, ואינטגרציה, נשאר חידוש מהיר ב יעילות פוטו-וולטאית, סוללות, ומערכות היברידיות הוא בהתמדה עם פערים סטנדרטיים של משאיות, עם תקינים, עם מערכות כוח-אוויר, עם התרחבות יעילה יותר, עם תקינים, עם תקינים, עם הנדסת חשמל, עם תקינים, עם תקינים, יציבות, יציבות אוויריות, עם תקינים, עם הנדסת חשמל סטנדרטית, עם הנדסת חשמל, עם תקינים, עם , עם תקנים יציב, עם תקינים, עם תקינים, תקנים יציב, יציבות, מערכות כוח-אוויר, עם הנדסת חשמל, עם , עם תקנים יציב, עם תקנים יציב, עם תקנים יציב, עם הנדסת חשמל מופעלת, עם תקנים יציב, עם הנדסת חשמל מופעלת, עם הנדסת חשמל מופעלת, עם הנדסת חשמל מופעלת, עם הנדסת חשמל מופעלת, הנדסת חשמל מופעלת, תקנים יציב, הנדסת חשמל מופעלת

לקבלת פרספקטיבה גלובלית על משלוח פליטות ונתיבים טכנולוגיים, דוח "התעופה הימית" של פורום התחבורה הבינלאומית מציע תובנות נוספות על FLT:0(ITF Report) .