بهره برداری مناسب از انرژی

سیستم بهبود راندمان حرارتی

هزینه سوخت مصرفی در کشتی‌ یکی از عمده‌ترین هزینه‌های عملیاتی هر کشتی است. هر گاه بتوانیم از سوخت حداکثر استفاده را ببریم، صرفه‌جوئی مناسبی در هزینه‌ها خواهیم داشت.

بخشی از انرژی سوخت مصرف شده در موتورهای دیزل پس از احتراق سوخت در سیلندرهای موتور به‌صورت اگزوز با حرارت زیاد از موتور خارج می‌شود که درجه حرارت آن معمولاً بین ۴۰۰ الی ۶۰۰ درجه سانتیگراد است. این حرارت، انرژی بسیار زیادی در خود دارد که می‌توان آن را به نوع دیگر انرژی مانند انرژی الکتریکی تبدیل کرد.

شرکت MAN علاوه بر توسعه و بهبود بخشیدن به راندمان توربوشارژرهای محوری (۱) TCA و شعاعی (۲) TCR، تحقیقات وسیعی به‌منظور یافتن روش‌های مناسب در بهره‌برداری از انرژی موجود در اگزوز موتورهای دیزلی کشتی‌ها کرده است، در نتیجه به سیستم‌هائی دست یافته که در افزایش راندمان حرارتی موتورها بسیار مؤثر واقع شده است. تحقیقات شرکت MAN برای مهار انرژی موجود در اگزوز موتورهای دوزمانه، نهایتاً به ۲ روش مناسب منجر شده است.

این روش‌ها که سیستم بهبود راندمان حرارتی (TES) نامیده شده، بر دو نوع است. نوع اول آن، شامل یک مولد برق (دینام) و یک توربین اگزوز است که توربین نیرو نامیده می‌شود و اجزاء فرعی به نام TCS-PTG دارد و نوع دیگر، یک دیزل ژنراتور با یک توربین تولید نیرو دارد که ترکیبی از موتور دیزل فرعی و توربین است و به اختصار (۳) CODAG خوانده می‌شود.

گاز مورد نیاز برای چرخش توربین در هر دو سیستم، از اگزوز موتور اصلی تأمین می‌شود. در هر یک از این دو روش با یک توروشارژر با راندمان خوب می‌توان حدوداً ۳ الی ۵ درصد قدرت موتور اصلی، نیروی برق تولید نمود که برحسب قیمت سوخت، هزینه آن ۲ الی ۵ سال بازیافت می‌شود.

● سیستم TCS-PTG

این سیستم شامل یک توربین گازی است که با اگزوز موتور دیزل اصلی دو زمانه کار می‌کند. هم‌چنین یک ژنراتور (دینام) و اجزاء فرعی دیگر مانند گیربکس کاهش‌دهنده دور توربین و کوپلینگ دارد. اگر این نوع توربین را با یک دینام ترکیب کنیم به کمک اگزوز موتور اصلی کشتی، نیروی برقی برابر با ۳۳۰ کیلووات تا ۴۸۵۰ کیلووات برحسب نوع و مدل دستگاه انرژی برق به‌دست می‌آوریم.

این سیستم بسیار مفید است و زمانی که برق مصرفی کشتی در حداقل است، می‌توان ژنراتورهای اصلی را از مدار خارج نمود و با تأمین برق مورد نیاز از سیستم TCS-PTG، ژنراتورهای اصلی را تعمیر کرد. بدین ترتیب بدون خاموش شدن کشتی در مصرف سوخت ژنراتورها صرفه‌جوئی می‌شود.

با بهره‌برداری از این سیستم در موتورهای MAN حداکثر حدوداً ۱۰ الی ۱۳ درصد از اگزوز موتور اصلی به این سیستم هدایت می‌شود. توربین این سیستم، با یک گیربکس کاهش‌دهنده دور دینام متصل است، به‌طوری‌ که دوران برای جریان برق ۵۰ و یا ۶۰ سیکل تنظیم شده است.

● سیستم CODAG

این سیستم به‌منظور استفاده ترکیبی با یک دیزل ژنراتور طراحی شده است. این سیستم شامل یک توربین است که از اگزوز موتور دیزل تغذیه می‌شود ـ یک جعبه دنده و یک کلاج نیز دارد.

در این سیستم، بخشی از گاز اگزوز موتور اصلی، قبل از این‌که به توربوشارژر اصلی موتور وارد شود، به توربین هدایت می‌شود. با به حرکت در آمدن توربین قسمتی از نیروی لازم برای دوران دینام تأمین می‌گردد. بقیه نیرو از موتور دیزلی که به طرف دیگر دینام متصل است، تأمین می‌شود. توربین این سیستم بر روی شاسی دیزل ژنراتور نصب شده و توسط گیربکس و کلاج به دینام متصل است. برای نصب این سیستم در موتورخانه کشتی، شاید تغییرات جزئی مورد نیاز باشد که به سهولت امکان‌پذیر است.

پی‌نوشت:

۱) TURBOCHARGER AXIAL

۲) TURBOCHARGER RADIAL

۳) COMBINED DIESEL AND GAS

ترجمه و تدوین: مهندس توماس گراگوسیان