Преимущества электрического привода на морском транспорте
2007, Tом 4, выпуск 5
Тематика: ВТСП устройства
В нашем бюллетене уже неоднократно рассказывалось о различных сверхпроводящих электрических машинах, предназначенных для использования на военном флоте и на морском транспорте. Однако до сих пор опубликованные нами материалы не давали ответа на вопрос: насколько велико преимущество электрического привода перед традиционным с точки зрения экономии топлива и экологической чистоты? Ниже приведена оценка перспектив электрического привода (как сверхпроводящего, так и обычного) на морском транспорте, произведенная японской компанией Mitsubishi Heavy Industries.
В связи с постоянным ростом цен на нефть и ужесточением экологических норм на выбросы окиси азота и двуокиси углерода (для морского транспорта сформулированных в конвенциях COP3 и NOX Международной Морской Организации) резко возрос интерес к экономичным и экологически чистым двигательным установкам, в том числе и к судовому электрическому приводу. В Японии работы по улучшению судового электродвижения проводятся в рамках R&D Super Eco-Ship Project под эгидой Министерства Природы, Инфраструктуры и Транспорта. Бесспорными преимуществами электродвижения являются:
· Пониженные выбросы окиси азота.
· Увеличение доступного пространства и гибкость компоновки. Уменьшение шума и вибраций.
· Улучшение управляемости судна, в случае выноса электродвигателей в гондолы.
К недостаткам электродвижения относятся:
· КПД электрического привода складывается из КПД дизеля (или турбины), КПД генератора и КПД электродвигателя; в итоге суммарное значение оказывается на
10-15% хуже, чем у традиционного варианта с дизелем.*
· Высокие капитальные затраты.
Рис. 1. Сопоставление гибридной и традиционной схем судовых силовых установок
Широко используемые на больших кораблях двухтактные низкооборотные дизели, обладают наиболее высоким среди двигателей внутреннего сгорания КПД и при сохранении традиционных для кораблей компоновочных схем любой электропривод (даже на основе сверхпроводящих генераторов и электродвигателей) будет в заведомом проигрыше по тепловому КПД. Однако недавно компания Mitsubishi Heavy Industries представила высокоскоростной паром с одним гребным винтом и гибридным приводом: на гребной вал совместно работают два дизеля и электродвигатель (рис. 1). Подобная компоновка позволила оптимизировать обводы корпуса, резко сократить гидродинамическое сопротивление и поднять КПД силовой установки по сравнению с традиционной двух винтовой схемой на 13 %. Из-за необычной компоновки привода гребного винта данную схему можно реализовать только с использованием электродвижения. Использование сверхпроводящих генераторов и двигателей позволит еще дальше пойти по пути сокращения размеров судовых силовых установок, что придаст новый импульс в развитие кораблестроения.
* Спорная оценка, зависящая от конкретных элементов системы электродвижения.