Nava Tip Roro. Masuri Constructive Pentru Imbunatatirea Eficientei Energeticedocx

=== Nava tip RoRo. Masuri constructive pentru imbunatatirea eficientei energetice ===

ACADEMIA NAVALĂ "MIRCEA CEL BĂTRÂN" FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

ABSOLVENT Mădălina Lepădatu

CONSTANȚA

2015

ACADEMIA NAVALĂ "MIRCEA CEL BĂTRÂN" FACULTATEA DE MARINĂ CIVILĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

TEMA: Navă tip RoRo. Măsuri constructive pentru îmbunătățirea eficienței energetice

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

ABSOLVENT

Mădălina Lepădatu

CONSTANȚA

2015

Cuprins

Rezumat……………………………………………………………………………………….1

Abstract ……………………………………………………………………………………….3

Introducere……………………………………………………………………………………5

CAPITOLUL I

Transportul naval. Scurt istoric al evoluției navelor din punct de vedere constructiv…..8

1.1Navele antichității………………………………………………………………….9

1.2Navele moderne….………………….……………………………………… ……….11

1.3Elemente de construcție. Compartimente, deschideri în punte și bordaj…………13

CAPITOLUL II

Preocupări la nivel UE și internațional referitor la eficiența energetică a navelor. Directive IMO………………………………………………………………………………………………………… 17

2.1 Gradul de poluare a transportului maritim la nivelul Uniunii Europene…………17

2.2 Progrese la nivel internațional…………………………………………………………………….24

CAPITOLUL III

Eficiența energetică a navelor. Indicii EEOI și EEDI……………………………………………….. 27

3.1 Indicele de eficiență energetică design ( EEDI )…………………………………………… 28

3.2 Indicatorul operațional pentru eficiență energetică (EEOI)……………………………….32

CAPITOLUL IV

Studiu de caz. Măsuri de îmbunătățire a eficienței energetice pentru o navă de tip Ro-Ro………………………………………………………………………………………………………………………….. 36

4.1 Navele de tip Ro-Ro …………………………………………………………………………………36

4.2 Proiectul tehnologic a unei nave ecologice ………………………………………………….44

4.3 Tehnologii în faza de proiectare a unei nave pentru reducerea emisiilor…………..48

4.4 Propulsia electrică la o navă de tip Ro-Ro ………………………………………………….53

4.5Constatari legate de design, optimizare și EEDI …………………………………………..63

Concluzii …………………………………………………………………………………………………………………65

Bibliografie………………………………………………………………………………………………………………67

Rezumat

Scopul lucrării este de a identifica ce măsuri constructive pot fi luate pentru îmbunătățirea eficientei energetice.

În capitolul I , ne-am propus prezentarea transportului naval. Un scurt istoric al evoluției navelor din punct de vedere constructiv. Perspectivele de viitor pe plan mondial în construcțiile navale sunt legate de posibilitatea înlocuirii motoarelor diesel prin turbine cu gaze și de utilizare a reactoarelor nucleare pentru propulsia navelor, spărgătorul de gheață sovietic Lenin, fiind prima navă cu propulsie nucleară.

Capitolul II, aici am prezentat preocupările la nivel UE și internațional referitor la eficiența energetică a navelor. Directive IMO. Transportul maritim este o parte esențială a lanțului de aprovizionare mondial și un sector crucial pentru economia UE. Deși transportul maritim ar putea fi, comparativ, mai puțin poluant decât alte moduri de transport, progresele tehnologice din alte sectoare, dependența exagerată de petrol și apelul puternic din partea opiniei publice în favoarea nu doar a reducerii emisiilor de CO2, ci și a reducerii poluanților (SOx, NOx, particule), precum și amprenta de mediu mai extinsă (apa de balast, separarea deșeurilor) sunt motive serioase pentru care transportul maritim nu trebuie să bată pasul pe loc. IMO și sectorul transportului maritim sunt implicate activ, dar adoptarea noilor tehnologii și măsuri operaționale rămâne inegală. Încurajarea unei eficiențe și a unei sustenabilități sporite în sectorul transportului maritim prin reducerea costului combustibilului și o mai bună satisfacere a așteptărilor clienților vor menține competitivitatea sectorului: la nivel mondial prin asigurarea funcționării legăturilor comerciale, iar la nivelul UE prin păstrarea poziției de lider în privința calității.

În cadrul capitolului III, am identificat eficiența energetică a navelor. Indicii EEOI și EEDI. Există o nuanță importantă de tras între eficiență design și eficiența operațională, deoarece acestea două abordări se referă la diferite măsurători. Eficiență Design (de asemenea, cunoscut sub numele de eficiență tehnică) se bazează pe starea actuală de motoare și echipamente, inclusiv proiectarea navei în timp ce eficiența operațională variază în funcție de consumul de combustibil efectiv în condiții de funcționare și activitatea de transport efectuat. Cele două abordări nu numai reflectă diferențele metodologice în stabilirea eficienței navă, dar, de asemenea, reprezintă diferențe fundamentale în ceea ce se măsoară (și apoi comparate).

În capitolul IV am prezentat un studiu de caz și măsuri de îmbunătățire a eficienței energetice pentru o navă de tip RO-RO. Efectele de optimizare și tehnologiile alese au condus la o reducere a costurilor de combustibil de mai mult de 23 % . Prin introducerea acestor tehnologii a rezultat o scădere a emisiilor considerabilă și anume : 39 % la emisiile de CO2 , 93 % de NOx și 98 % de SOx .

Un pas important în construcțiile navale îl constituie utilizarea energiei nucleare la propulsia navelor. În perspectiva dezvoltării construcțiilor navale pe plan mondial sunt de așteptat perfecționări viitoare multiple prin adoptarea unor soluții economice pentru dezvoltarea unor probleme de propulsie, micșorare a rezistenței la înaintare.

Abstract

The purpose of this paper is to identify what steps can be taken to improve the constructive energy efficiency.

In Chapter I, we proposed the presentation of shipping. A brief history of the evolution of vessels in terms of construction. Future prospects in world shipbuilding are related to the possibility of replacing diesel with gas turbine and use of nuclear reactors for ship propulsion, Soviet icebreaker Lenin, the first nuclear-powered ship.

  Chapter II, here we presented at EU and international concerns about the energy efficiency of ships. IMO Guidelines. Shipping is an essential part of the global supply chain and a crucial sector for the EU economy. Although shipping could be comparatively less polluting than other modes of transport, technological advances in other sectors, high dependence on oil and strong appeal for the public to not only reduce CO2 emissions but also to reduce pollutants (SOx, NOx, particulates) and wider environmental footprint (ballast water, waste separation) are reasons for that shipping should not beat up on the spot. IMO and the maritime transport sector are actively involved, but adopting new technologies and operational measures remains uneven. Encouraging greater efficiency and sustainability of the maritime transport sector by reducing fuel costs and better meet the expectations of customers will maintain the competitiveness of the sector: the world by ensuring the functioning of trade links and the EU by maintaining leadership in quality .

In Chapter III, we identified energy efficiency of ships. EEOI indices and EEDI. There is an important nuance drawn between design efficiency and operational efficiency as they both relate to different measurement approaches. Efficiency Design (also known as technical efficiency) is based on the current state of engines and equipment, including ship design while operational efficiency varies depending on the actual fuel consumption and operating conditions of transport activity performed. The two approaches reflect methodological differences not only in determining the effectiveness of the ship, but also represent fundamental differences in what is measured (and then compared).

In Chapter IV we present a case study and measures to improve energy efficiency for a RO-RO ship. The effects of optimization and the selected technologies have led to a reduction in fuel costs of more than 23%. By introducing these technologies has resulted in a considerable decrease in emissions : 39% of CO2 emissions, 93% of NOx and SOx 98%.

An important step in shipbuilding is the use of nuclear energy to propulsion. Pending the development of shipbuilding in the world are expected further improvements by adopting multiple economic solutions to development problems propulsion decrease drag.

INTRODUCERE

Încă din cele mai îndepărtate timpuri, oamenii au fost atrași de regiunile scăldate de apele râurilor, fluviilor și mărilor care asigurau o sursă de hrană sigură. Începuturile navigației au fost timide, iar evoluția ei lentă a fost determinată de dezvoltarea forțelor de producție, acumularea de cunoștințe și experiență. Datele documentare existente permit urmărirea istoriei dezvoltării construcțiilor navale, începând din al treilea mileniu î.e.n., istorie care începe din centrele culturale ale Mării Mediterane și din nordul Europei.

Din documentele vechi, găsite în Egipt (mileniul 3-2 î.e.n.), s-a putut stabili că locuitorii deltei Nilului au ajuns la o tehnică avansată în construcția navelor și dispuneau de o navigație complexă. După egipteni, lideri incontestabili în navigație au fost fenicienii care erau, de altfel, primii navigatori care au avut curajul să iasă în larg. Fenicienii sunt urmați de greci, care cedează imperiului roman dominația mărilor și odată cu aceasta, dezvoltarea rapidă a navigației. Navele lor se numeau galere și erau propulsate de un număr mare de rame acționate de sclavi.

În nordul Europei, din fiordurile peninsulei Scandinavia, vikingii au atins cu navele lor ușoare, însă extrem de trainice, țărmurile Groenlandei și Americii de Nord, pătrunzând până la vărsarea fluviului Congo din Africa.

Construcțiile navale și navigația cunosc un avânt deosebit în perioada expedițiilor maritime, de la sfârșitul secolului al XV-lea până la mijlocul secolului al XVIII-lea. Portughezii și spaniolii sunt creatorii navelor cu velă, denumite caravele, cu care au întreprins cele mai îndrăznețe misiuni ce au condus la o serie de descoperiri geografice.
Inventarea mașinii cu abur, în primele decenii ale secolului XIX, a produs o revoluție în domeniul construcțiilor navale. Primul care a găsit soluția satisfăcătoare a folosirii aburului ca mijloc de propulsie a navei a fost Robert Fulton, care în 1807 realizează vaporul cu zbaturi „Clermont”.

Între 1860 și 1870 zbaturile sunt înlocuite complet de către elice, la toate navele maritime, perioadă care coincide cu deschiderea Canalului Suez.

De atunci și până la deschiderea Canalului Panama se înregistrează progrese continue atât în construcția corpului, cât și în construcția mașinilor. Corpul navei este construit acum complet din oțel, mașinile cu abur cu piston sunt înlocuite prin turbine, iar mai apoi prin motoare cu combustie internă.

Realizarea instrumentelor de bord pentru măsurarea direcțiilor (compasul magnetic) , a unghiurilor (sextantul) și a timpului (cronometrul) precum și progresele dobândite în cunoașterea Pământului, în domeniile matematicii si astronomiei au constituit bazele transformării treptate a navigației din artă în știință. Pentru marinari, aceste realizări au redus nivelul de nesiguranță în navigația dinspre coastă la un grad acceptabil reducând riscul și oferind un avantaj comercial.Deoarece navigația nu poate avea succes fără hărțile marine, aceste noi descoperiri au asigurat cartografii cu detalii semnificative.

Cea de-a doua jumatate a secolului al XIX-lea a marcat începutul navigației moderne, care a continuat apoi în ritm susținut în secolul XX. În condițiile progresului general al științei și tehnologiei, remarcăm realizarea unor mijloace și sisteme de navigație de performante superioare.Sistemele de navigație electronică, realizare a științei și tehnologiei secolului XX, creează posibilitatea rezolvării problemei de poziție cu precizie, indiferent de condițiile de vizibilitate.

Navigația electronică cuprinde în prezent următoarele sisteme principale: radiogoniometria , radarul, sistemele hiperbolice, navigația cu satelit și navigația inerțială.Cu excepția navigației inerțiale, celelalte sisteme ale navigației electronice folosesc proprietățile radioundelor pentru rezolvarea problemei de poziție.În ansamblu, ele se consideră sisteme de navigație electronice deoarece realizarea lor este, în principal, de domeniul tehnologiei electronice.Aceste sisteme nou create sunt de o valoare inestimabilă pentru siguranța navigației și economia transporturilor maritime. Simultan cu aceste realizări s-a produs revoluția informatică, datorită apariției computerului, ce a impus noi standarde de concepție și dezvoltare a acestor echipamente.

Noile condiții socio-economice și politice de la sfârșitul acestui mileniu au impus un volum din ce in ce mai mare (în creșterea anuală vertiginoasă) al transportului maritim.Acestei ramuri extrem de importante a economiei i-a revenit rolul primordial atât cantitativ, cât și calitativ, în rândul celorlalte categorii de căi de transport. Mai mult, evoluția ascendentă a tehnologiilor de transport în epoca modernă se datorează atât costurilor din ce în ce mai reduse ale transporturilor, dar mai ales diversificării curselor pe relațiile comerciale internaționale.

Motorul diesel, introdus inițial ca mașină de propulsie la navele mici, prin perfecționare, a devenit principala mașină pentru propulsia navelor. Aceasta face posibil ca navele să realizeze viteze mari, fiind dotate cu motoare puternice, cu consum specific redus de combustibil.

Perspectivele de viitor pe plan mondial în construcțiile navale sunt legate de posibilitatea înlocuirii motoarelor diesel prin turbine cu gaze și de utilizare a reactoarelor nucleare pentru propulsia navelor, spărgătorul de gheață sovietic Lenin, fiind prima navă cu propulsienucleară.
Secolul nostru se caracterizează în domeniul construcțiilor navale printr-o tendință spre gigantism, cum este de altfel și pasagerul Queen Mary II, o adevărată insulă cu elice.

Cu toate progresele realizate în cadrul altor tipuri de transport mărfuri, navele rămân principalul mijloc de transport în comerțul internațional. Acest fapt este deosebit de evident dacă se ia în considerare volumul comerțului mondial și valoarea globală a acestuia.

Situația mondială a transportului maritim se caracterizează astăzi printr-o evidentă complexitate.Există sectoare (cum sunt cele ale transportului de minereu și petrol), în care marile trust-uri și organizații industriale creează transporturilor navale condiții de sporire a eficacității.În alte categorii de transporturi maritime, cum sunt transporturile de mărfuri cu nave de linie , efectele schimbărilor de ordin tehnic au fost atât de profunde încât practicile și obiceiurile marinărești tradiționale au devenit, cele mai multe anacronice.

Așa cum este bine cunoscut, orice expediție maritimă este expusă în mod natural riscurilor mării, pericolele naturale și artificiale, precum și accidentele având ca origine erorile umane, firești. Măsurile de ordin tehnic, economic și juridic luate în socpul reducerii acestor riscuri sunt, în epoca modernă indispensabile( luând în considerare distanțele mari parcurse, volumul imens de marfă transportată, parcurgerea mai multor zone climatice în cadrul aceluiași voiaj, etc ).

Ca activitate economică, transportul maritim nu se poate limita la măsuri privind realizarea rentabilității-condiție de altfel reductibilă-ci se impune ca o necesitate obiectivă a dezvoltării societății omenești în cadrul geografic, economic și politic concret al lumii și epocii noastre. La stadiul actual atins de civilizația umană, nici un alt mijloc de transport , exceptand navele maritime, un este în măsură sa asigure traficul volumului imens de marfă ce face obiectul circuitului schimburilor economice internaționale.

CAPITOLUL I

Transportul naval. Scurt istoric al evoluției navelor din punct de vedere constructiv

Prima ambarcațiune utilizată de om a fost trunchiul de copac, propulsat inițial cu ajutorul palmelor, iar mai târziu cu ajutorul unor prăjini, a permis traversarea apelor nu prea adânci. Prin alăturarea mai multor trunchiuri de copac s-au obținut plutele, mai stabile și mai încăpătoare, care au apărut acolo unde existau cursuri de apă, râuri și lacuri mari, în zone bogate în copaci înalți, trestie, papirus, bambus sau stuf obișnuit.

Astfel, se remarcă luntrea monoxilă (piroga), construită inițial dintr-un trunchi de copac scobit, apoi din piele, cu o stabilitate mai mică decât în cazul plutei, dar ușor de manevrat și propulsat, putând naviga în largul mărilor și oceanelor. Caiacul, una din primele ambarcațiuni puntate, era construită din piele întinsă pe o osatură alcătuită din fanoane de balenă, ulterior învelișul și osatura fiind executate din lemn. Canoia, denumită și canadiană, era construită din coajă de mesteacăn cusută cu rădăcini de conifere fierte în prealabil în apă și întinsă pe o osatură rigidă executată din lemn, propulsia fiind realizată cu ajutorul unei rame scurte, denumită pagae.

Piroga dublă, era construită din două luntre de aceleași dimensiuni, legate între ele prin traverse rezistente. Propulsia se asigura cu ajutorul unei vele executate din fibre vegetate, înălțată pe un catarg, iar în lipsa vântului, cu ajutorul pagaei.

Fig.1.1 Piroga dublă

1.1. Navele antichității

Documente istorice vechi lasă să se înțeleagă că civilizațiile cretane, egiptene și feniciene dispuneau de nave și foloseau cu măiestrie arta navigației pe căile maritime, atât pentru schimburi comerciale, cât și în scopuri războinice, pentru cucerirea și colonizarea altor teritorii.
Vechile nave cretane aveau o osatură rigidă, fiind propulsate cu perechi de rame, iar înălțarea velelor pe două catarge permiteau acestor navigatori să străbată distanțe considerabile pe apă.

Egiptenii utilizau inițial un singur rând de rame, iar apoi două rânduri de rame, iar când foloseau forța vântului, forma catargului și modul său de construcție cu vela întinsă pe două vergi permiteau realizarea unor viteze mai mari în marș.

Istoriile Greciei și Romei antice, străbătute de un flux puternic de emigrări și colonizări, menționează importanța deosebită a navigației în această epocă. Continuatori ai primei etape a navigației mediteraneene, grecii și romanii au dezvoltat cunoștințele de navigație și construcție a cretanilor, egiptenilor și fenicienilor. Principalele tipuri de nave folosite rămân tot cele lungi și cu forme rotunjite, perfecționate de-a lungul timpului din punct de vedere al construcției și al calităților nautice.

În altă zonă a lumii, pe teritoriul Asiei, navigația are de asemenea origini străvechi. Documentele istorice atestă că și aici evoluția navelor a urmat aceleași etape principale, cu unele particularități. Tipurile constructive de nave specifice acestei zone a globului pământesc sunt reprezentate de joncile fluviale și joncile de mare. Joncile de mare erau prevăzute cu câteva rânduri de catarge pe care se înălțau vele în formă de trapez, confecționate din împletituri dese și elastice de bambus.[1]

Navigația cu vele

Epoca marilor descoperiri geografice a deschis burgheziei europene un câmp larg de acțiune. Deoarece pe noile pământuri descoperite se putea ajunge numai pe calea mărilor și oceanelor, nevoia de nave crește considerabil, construcțiile navale se dezvoltă puternic și tind să se transforme într-o adevărată industrie.

Începând cu secolul al XV-lea intervin progrese importante în construcția navelor cu vele, vizând sporirea volumului încărcăturii, îmbunătățirea calităților nautice și creșterea siguranței navigației. Cresc dimensiunile și capacitatea navelor, bordurile devin mai înalte, pescajul mai mare, iar stabilitatea mai bună.

Necesitatea asigurării rezistenței construcției navei a condus la dezvoltarea osaturii longitudinale. Tipul constructiv de navă care însumează îmbunătățiri este galionul, destinat negoțului și galionul de linie, utilizat mai întâi de portughezi și apoi de spanioli în bătăliile navale. Performerele acestei etape sunt galioanele „Great Harry” și „Le Grand Francois”.
Strâns legată de dezvoltarea forțelor de producție și de condițiile social-politice din țările române, în aceeași etapă istorică se poate semnala apariția cunoscutelor pânzare moldovenești din timpul lui Alexandru cel Bun și Ștefan cel Mare, corăbii rapide și ușoare, cu un singur catarg, utilizate pentru a face negoț în porturile Mediteranei.

Fig. 1.2 Navă cu velă

Începând cu secolul al XVII-lea evoluția construcțiilor navale conduce la apariția navelor de linie pentru necesitățile militare ale puterilor maritime.

Unul din prototipurile etapei este considerată nava „La Couronne”, construită în decurs de 10 ani. Navele de linie, specifice acestei perioade sunt nave cu trei punți și cu vele dispuse în trei etaje: vele inferioare, gabiere și vele superioare. Numărul vergilor și velelor devine din ce în ce mai mare, iar spre sfârșitul secolului al XVIII-lea se poate vorbi de adevărate piramide de vele.

Pentru transmiterea ordinelor și menținerea legăturii între navele de linie se conturează ca un tip de navă velier bine definit, fregata.

În flotele de război au apărut și alte tipuri de veliere de dimensiuni și puteri reduse (din rândul cărora se menționează bricul, care este o navă cu două catarge, prevăzută cu vele pătrate și cu bompres), brigantina, incendiatoarele, bombardierele, etc.

Odată cu lansarea la apă la Baltimore în anul 1832 a navei „Ann McKim”, se conturează caracteristicile celui mai rapid tip de velier, adică cliperul. Cliperele foloseau o bogată velatură mixtă, velele pătrate fiind completate cu vele triunghiulare, denumite focuri.

Deschiderea Canalului Suez și progresele navelor cu aburi au pus capăt scurtei dar strălucitoarei perioade a cliperelor. [2]

1.2. Navele moderne

Dezvoltarea rapidă a tehnicii din ultima parte a secolului al XIX-lea a determinat schimbări substanțiale în industrie în general, aceste progrese influențând și industria navală.

Apariția motorului cu ardere internă și apoi a turbinei cu gaze a reținut atenția constructorilor navali, care le vor utiliza din ce în ce mai frecvent, spațiul mult redus ocupat de combustibilul lichid avantajând considerabil creșterea capacității de transport.

În această etapă intervine o specializare mai accentuată a navelor, o diferențiere vizibilă între navele destinate navigației maritime și a celei pe apele interioare.

Navele pentru transportul de mărfuri cunosc în prezent o specializare accentuată care le condiționează dimensiunile principale, dotările cu instalații și mecanisme, amenajările, etc. Ele alcătuiesc majoritatea navelor care navigă pe apele globului pământesc.

Ca tendințe principale în construcția navelor de pasageri se remarcă creșterea deplasamentului, saltul producându-se într-un interval scurt, care poate fi exemplificat numai prin câteva cazuri semnificative: în anul 1922 navă engleză „Majestic” depășește 35000 t, în 1929 în Germania se termină construcția transatlanticului „Bremen” de 51800 t, în 1935 constructorii francezi lansează la apă pachebotul „Normandie” de 83400 t, englezii dau o replică în 1938 cu „Queen Elisabeth” de 83670 t, ca apoi în 1968, în condițiile serioasei concurențe din partea transportului aerian, tot în Anglia să fie lansat la apă pachebotul „Queen Elisabeth II” de 65000 t.

Pentru pescuit se realizează nave specializate de diverse tipuri și mărimi, dintre care se menționează traulerele și navele de bază care asigură o valorificare importantă a resurselor mărilor și oceanelor, cuprinzând toate fazele, de la pescuire până la prelucrarea finală.

Un pas important în construcțiile navale îl constituie utilizarea energiei nucleare la propulsia navelor, fapt ce le sporește considerabil autonomia de marș.

Soluții constructive diferite de cele clasice apărute într-o etapă recentă sunt reprezentate de navele cu aripi portante și navele pe pernă de aer, construcții relativ mici destinate transportului de pasageri, mărfuri ușoare, servicii speciale și altor scopuri.

În perspectiva dezvoltării construcțiilor navale pe plan mondial sunt de așteptat perfecționări viitoare multiple prin adoptarea unor soluții economice pentru dezvoltarea unor probleme de propulsie, micșorare a rezistenței la înaintare.

Mărirea dimensiunilor și tonajul navelor moderne realizate pe principii dinamice de plutire pe aripi portante și în mod deosebit a navelor pe pernă de aer, sunt considerate de specialiști ca nave ale viitorului apropiat.

Actuala criză economică mondială va determina mutații calitative care vor conduce la continua dezvoltare și perfecționare a construcțiilor navale, datorită faptului că navele constituie mijlocul de bază de transport cel mai economic pentru comerțul internațional.[3]

1.3. Elemente de construcție. compartimente, deschideri în punte și bordaj

Corpul navei numit și coca navei, este construit în așa fel încât să asigure etanșeitatea navei, rezistență la acțiunea forțelor naturii și să asigure spațiile necesare mărfii, instalațiilor, combustibililor, personalului de deservire. Corpul se împarte în două părți mari, osatura și învelișul exterior.

Fig. 1.3.Osatura navei este compusă din:

1-chilă; 2-coastă; 3-genunchiul coastei; 4-carlingă; 5-contra carlingă; 6-supracarlingă;
7-traversă de punte; 8-stingher inferior; 9-stingher superior; 10-colțar; 11-pontil; 12-muradă;
13-puntea principală; 14-puntea intermediară; 15-galbord(filele chilei); 16-bordajul fundului;
17-gurnă; 18-bordajul brâului; 19-bordaj lateral; 20-centură; 21-parapet; 22-copastie;
23- stâlp de parapet; 24-cavilieră.

Osatura cuprinde totalitatea elementelor longitudinale și transversale care alcătuiesc structura de rezistentă a navei. După dispunerea și felul în care sunt alcătuite, față de principalele plane de referință, osatura se împarte în osatura longitudinală și osatura transversală. Aceasta poate fi confecționată din lemn sau metal în funcție de felul și destinația navei.

Osatura longitudinală este compusă din piese de rezistență care sunt dispuse longitudinal pe navă. Principalele piese care compun osatura longitudinală sunt: chilă, etrava, etamboul, contrachila, carlingile laterale, curenții de punte și de bordaj.

Chila este piesa de rezistență principală a oricărei nave și este situată în plan diametral, pe fundul ei, întinzându-se pe toată lungimea ei.

Chilele, în funcție de forma și construcție, pot fi de mai multe tipuri:

chila tunel, confecționată din oțel laminat de profil dreptunghiular sau pătrat, fiind gol în interior;

chila plată, confecționată dintr-o filă de tablă groasă, cu lățimea între 60 și 90 cm, fiind unul din tipurile cele mai folosite la nave;

chila masivă, confecționată din oțel masiv, laminat, având profil dreptunghiular;

Etrava este piesa de rezistență a extremității prova, fiind de fapt prelungirea chilei până la îmbinarea cu puntea principală de la teugă.

Etamboul este piesa de rezistență de la extremitatea pupa, constituind prelungirea chilei până la îmbinarea cu puntea principală pe dunetă.

Contrachila, numită și carlinga centrală este dublura chilei pe toată lungimea ei, în scopul întăririi rezistenței fundului navei.

Carlingele laterale sunt elemente de rezistență paralele cu carlinga centrală și sunt dispuse pe fundul navei simetric față de axul ei. Carlingele formează o rețea de rezistență a fundului navei împreună cu varangele pe care le leagă între ele.

Curenții de bordaj numiți și stringheri, sunt elemente de întărire longitudinale, dispuse de-a lungul bordurilor. Aceștia au același rol ca și carlingele laterale, legând coastele între ele. Stringherul care leagă capetele superioare ale coastelor și se afla la o cotă mai înaltă decât puntea se numește muradă.[4]

Curenții de punte, ca elemente de rezistență longitudinală susțin și întăresc punțile, leagă traversele între ele formând o rețea de rezistență a punții.

Structura de rezistență a navei este completată de osatura transversală care este compusă din elemente de rezistență dispuse paralel cu planul cuplului maestru. Cele mai importante piese componente ale osaturii transversale sunt coastele, varangele și traversele.

Coastele, numite și crevace, sunt elemente de rezistență transversale fixate la intervale egale numite distanțe intercostale. Două coaste conținute de același plan transversal, într-un bord și altul, formează un cuplu. Coastele aceluiași cuplu sunt identice ca formă, simetrice ca așezare față de planul diametral al navei, ele determinând prin forma lor curbată, formă finală a navei (a corpului navei). Urmărind așezarea lor de la prova la pupa, vom avea cupluri de forme ascuțite, numite coaste stelate (formă de V), la prova. Coastele care formează partea mediană a navei au formă de U, iar spre pupa formele devin mai rotunjite și se numesc coaste deviate.

Coastele se compun din trei părți principale în funcție de îmbinarea cu alte elemente:

capătul inferior, care este extremitatea de îmbinare cu chila

genunchiul coastei, fiind porțiunea curbată în zonă care delimitează fundul navei de bordaj;

capătul superior, este extremitatea care se află la îmbinarea bordajului cu puntea.

Coastele la navă sunt numerotate de la prova spre pupa, fiecare având marcat numărul pe puntea principală sau pe prelungirea coastei deasupra punții principale.

Varangele sunt elemente de rezistență transversale care îmbină capetele inferioare ale coastelor, având rolul de întărire a legăturii chilă-coastă – carlingă și de a da rezistență mai mare fundului navei.[5]

Traversele ca elemente de rezistență unesc capetele superioare ale coastelor ce formează un cuplu și care împreuna cu curenții de punte, formează rețeaua de rezistență pe care se sprijină puntea. Rândurile traverselor existente la o navă sunt dictate de numărul de punții.

La navele mai late, pentru mărirea rezistenței traverselor, acestea se sprijină la centru pe niște stâlpi verticali fixați, de regulă, pe chilă și care se numesc pontili.

Toate piesele descrise mai sus constituie elementele principale de rezistență care alcătuiesc osatura navei. Bineînțeles că mai existăalte piese care îndeplinesc funcții auxiliare. [6]

De exemplu pentru asamblarea elementelor de rezistență se folosesc piese de legătură care au rolul să asigure rezistența îmbinăriiși care se numesc colțare sau gușee.

Colțarele sunt piese metalice cu două brațe în unghi drept, folosite pentru consolidarea îmbinării a două elemente structurale ale navei.

Gușeele sunt piese din tablă de formă triunghiulară care au același rol ca și colțarele.

Ca și concluzie, arhitectura și construcția navei depind de forma exterioară a corpului,de poziția compartimentului de mașini (C.M.) pe lungimea navei, de dispunerea și forma suprastructurilor, de dispunerea instalațiilor de încărcare și a catargelor etc.

Forma exterioară a corpului este determinată de forma extremităților prova și pupa (etrava și etamboul), de selatura punții și de linia chilei.

CAPITOLUL II

Preocupări la nivel UE și internațional referitor la eficiența energetică a navelor. Directive IMO

Limitele resurselor naturale globale domină timpurile noastre, iar industria maritimă se confruntă cu aceleași provocări ca și restul lumii în ceea ce privește consumul de energie.

Navele au nevoie de energie cât sunt în larg și când sunt acostate în port. Energia nu este necesară numai pentru propulsarea navelor în jurul lumii, ci furnizează neîntrerupt electricitate și pentru funcționarea echipamentelor de la bord.

Navele călătoresc din port în port, oprindu-se uneori într-o nouă țară în fiecare zi. Pentru că nu toate porturile utilizează aceleași frecvențe electrice, în trecut navele utilizau un generator aflat la bord alimentat cu combustibil pentru a asigura energia electrică în timpul staționării în port. Această soluție este costisitoare, iar consiliile locale și locuitorii din zonă nu doresc să tolereze zgomotul și calitatea necorespunzătoare a aerului care se asociază adesea unui port urban aglomerat.

Emisiile la nivel mondial în industria transportului naval sunt aproximativ de 1 miliard de tone pe an, reprezentând 3% din totalul mondial de gaze cu efect de seră (GES) și de 4% din totalul emisiilor din UE.

2.1 Gradul de poluare a transportului maritim la nivelul Uniunii Europene

Transportul naval este o importanta sursa de poluare în ceea ce privește emisiile de gaze cu efect de sera, care cauzează schimbări climatice. Uniunea Europeană propune o abordare globală a acestei probleme pentru reducerea emisiilor provenite din urma transportului maritime internațional. Emisiile generate de sectorul transportului maritim internațional în prezent reprezintă 3 % din emisiile mondiale de gaze cu efect de seră (GES) și 4 % din emisiile de GES din UE. Dacă nu se iau măsuri, se preconizează că acestea vor crește în mod semnificativ în viitor, în concordanță cu creșterea prognozată a volumului de schimburi comerciale între toate continentele. 

Eforturi considerabile au fost făcute în ultimii ani, atât în ​​cadrul OMI și Convenția cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice (UNFCCC), pentru a ajunge la un astfel de acord. În 2011 a făcut IMO progrese prin adoptarea indicele de eficiență energetică Design (EEDI), care stabilește standarde obligatorii de eficiență energetică pentru navele noi, și eficiența energetice a navelor Planul de management (SEEMP), un instrument de management pentru proprietarii de nave.

UE sprijină măsurile internaționale ambițioase care abordează problema schimbărilor climatice. Multilateralitatea și cooperarea pe baze ample continuă să se afle în centrul politicii UE privind clima. Consecventă cu această abordare internațională, UE a implementat politici care să îi faciliteze tranziția spre o economie cu emisii scăzute de dioxid de carbon. Pachetul energie/climă din 2008 este, probabil, cel mai cuprinzător cadru de reglementare la nivel mondial. Este format din diverse măsuri de politică menite a facilita tranziția și a devenit o inspirație pentru luarea de măsuri de către țările partenere. Luarea de măsuri în timp util și la nivelul întregii economii rămâne o prioritate esențială a UE în ceea ce privește combaterea schimbărilor climatice. [7]

La nivelul UE, transportul maritim internațional rămâne singurul mod de transport care nu este inclus în angajamentul UE de reducere a emisiilor de GES. Emisiile de GES generate de transportul maritim constituie în prezent 4 % din emisiile de GES ale UE. Totodată, se preconizează că emisiile de GES generate de transportul maritim vor crește semnificativ în viitor. Potrivit evaluării impactului care însoțește prezenta comunicare, emisiile de CO2 generate de transportul maritim legat de UE – adică emisiile aferente rutelor din interiorul UE și călătoriilor cu destinația și/sau originea în UE – au crescut cu 48 % în perioada 1990-2008. În conexiune cu proiecțiile privind creșterea comerțului mondial, se preconizează că emisiile legate de UE generate de transportul maritim vor crește și mai mult până în 2050, cu 51 % față de nivelurile din 2010 (+86 % până în 2050 în comparație cu nivelurile din 1990), în pofida adoptării în 2011 de către Organizația Maritimă Internațională (OMI) a unor standarde minime de eficiență a navelor pentru navele noi.

La nivel mondial, emisiile generate de transportul maritim reprezintă în prezent 3 % din emisiile mondiale, dar se preconizează ca vor reprezenta 5 % din emisiile mondiale în 2050, având în vedere creșterea preconizată a economiei mondiale și a cererii de transport aferente. Această creștere a emisiilor este preconizată în pofida faptului că sunt disponibile măsuri operaționale și există tehnologii de reducere cu până la 75 % a consumului de energie și a emisiilor de CO2 specifice ale navelor.

Fig. 2.1.1 Estimare privind emisiile de CO2 generate de transportul maritim (legate de UE și la nivel mondial, având în vedere EEDI) (sursa:www.google.ro/search?q=Estimare+privind+emisiile+de+CO2)

Transportul maritim este o parte esențială a lanțului de aprovizionare mondial și un sector crucial pentru economia UE. Deși transportul maritim ar putea fi, comparativ, mai puțin poluant decât alte moduri de transport, progresele tehnologice din alte sectoare, dependența exagerată de petrol și apelul puternic din partea opiniei publice în favoarea nu doar a reducerii emisiilor de CO2, ci și a reducerii poluanților (SOx, NOx, particule), precum și amprenta de mediu mai extinsă (apa de balast, separarea deșeurilor) sunt motive serioase pentru care transportul maritim nu trebuie să bată pasul pe loc. OMI și sectorul transportului maritim sunt implicate activ, dar adoptarea noilor tehnologii și măsuri operaționale rămâne inegală. Încurajarea unei eficiențe și a unei sustenabilități sporite în sectorul transportului maritim prin reducerea costului combustibilului și o mai bună satisfacere a așteptărilor clienților vor menține competitivitatea sectorului: la nivel mondial prin asigurarea funcționării legăturilor comerciale, iar la nivelul UE prin păstrarea poziției de lider în privința calității. [8]

În sectorul transportului maritim, emisiile de CO2 sunt legate de combustibilul consumat. Reducerea emisiilor de CO2 înseamnă reducerea consumului de combustibil, care, la rândul ei, duce la economii în ceea ce privește costul combustibilului. Dacă investițiile în eficiență necesare pot fi recuperate prin economiile de combustibil realizate, sectorul poate câștiga bani și aborda schimbările climatice în același timp.

În decembrie 2010, părțile la Convenția-cadru a Națiunilor Unite asupra schimbărilor climatice (CCONUSC) au recunoscut că încălzirea globală nu trebuie să depășească temperaturile înregistrate înaintea revoluției industriale cu mai mult de 2 °C1 . Acest lucru este vital pentru limitarea consecințelor negative ale activităților umane asupra sistemului climatic. Pentru îndeplinirea acestui obiectiv pe termen lung este necesară reducerea până în 2050 a emisiilor de gaze cu efect de seră la nivel mondial cu cel puțin 50 % sub nivelurile din 19902 . Țările dezvoltate ar trebui să își reducă emisiile cu 80-95 % până în 2050, față de nivelurile din 19903 .

Pe termen mediu, UE s-a angajat să își reducă, până în 2020, emisiile de gaze cu efect de seră cu 20 % sub nivelurile din 1990 (cu 30 % în cazul în care condițiile sunt favorabile). Acest angajament este inclus într-unul dintre cele cinci obiective centrale ale UE din cadrul Strategiei Europa 20204 . Mai mult, Consiliul European și Parlamentul European au convenit că toate sectoarele economiei ar trebui să contribuie la reducerea emisiilor .

Potrivit Cărții albe privind transporturile publicate de Comisie în 20116 , pentru a se contribui la îndeplinirea obiectivelor Strategiei Europa 2020, emisiile de CO2 din UE generate de transportul maritim ar trebui reduse până în 2050 cu 40 % (sau 50 %, dacă este fezabil) față de nivelurile din 2005. Potrivit estimărilor, totalul emisiilor de CO2 legate de activitățile europene de transport maritim (inclusiv rutele din interiorul UE și călătoriile înspre și dinspre UE) în 2010 a fost de aproximativ 180 Mt CO2.

În pofida introducerii în 2011 a unor standarde minime în materie de eficiență energetică pentru anumite categorii de nave noi („Indicele eficienței energetice de proiectare”, EEDI) de către Organizația Maritimă Internațională (OMI) , se preconizează ca emisiile vor crește. Principalul factor este creșterea (preconizată în continuare) a cererii în domeniul transportului maritim declanșată de creșterea comerțului mondial. Această creștere a emisiilor este preconizată în pofida faptului că sunt disponibile măsuri operaționale și că există tehnologii de reducere cu până la 75 % a consumului de energie și a emisiilor de CO2 specifice ale navelor (conform cifrelor OMI). Aceste măsuri pot fi considerate în mare parte eficiente din punctul de vedere al costurilor, deoarece costurile reduse ale combustibililor asigură amortizarea oricăror costuri operaționale sau investiționale. Această contradicție poate fi explicată prin existența pe piață a unor bariere care îngreunează adoptarea acestor tehnologii și măsuri operaționale, precum lipsa unor informații fiabile referitoare la eficiența navelor în ceea ce privește combustibilii sau la eficiența tehnologiilor de modernizare a navelor, lipsa accesului la finanțare pentru investițiile în eficiența navelor și motivațiile divergente generate de faptul că proprietarii navelor nu ar beneficia de investițiile lor în eficiența navelor, deoarece operatorii sunt cei care plătesc pentru combustibili.

Creșterea preconizată a emisiilor de CO2 generate de transportul maritim nu este în concordanță cu obiectivele UE, ducând la impacturi negative asupra schimbărilor climatice. Mai mult decât atât, la nivelul UE, transportul maritim internațional rămâne singurul mod de transport care nu este cuprins în angajamentul UE de reducere a emisiilor de gaze cu efect de seră, care solicită tuturor celorlalte sectoare să depună eforturi suplimentare în acest sens.

Consiliul și Parlamentul au reamintit un angajament asumat anterior de a lua măsuri în cadrul pachetului energie/climă adoptat la 23 aprilie 2009: „În cazul în care, până la 31 decembrie 2011, nu este aprobat de către statele membre în cadrul Organizației Maritime Internaționale sau de către Comunitate în cadrul CCONUSC nici un acord internațional care să includă emisiile provenite din transportul maritim internațional printre obiectivele de reducere, Comisia ar trebui să înainteze o propunere care să intre în vigoare până în 2013 și care să includă aceste emisii în cadrul angajamentului Comunității de reducere a emisiilor. O asemenea propunere ar trebui să reducă orice impact negativ asupra competitivității Comunității, luând în considerare eventualele beneficii pentru mediu.”.

Termenul indicat a trecut fără ca la nivel internațional să fi fost luate măsuri suficiente, având în vedere că EEDI, în pofida utilității sale, nu poate duce, în mod izolat, la reduceri absolute ale emisiilor în comparație cu anii de referință, dacă traficul crește conform previziunilor. Prin urmare, Comisia a inițiat activități pregătitoare pentru a aborda problema emisiilor de gaze cu efect de seră generate de transportul maritim internațional.

Cantitatea exactă a emisiilor de CO2 și alte gaze cu efect de seră generate de transportul maritim legat de UE nu este cunoscută în prezent din cauza faptului că aceste emisii nu sunt monitorizate și raportate. Evaluarea impactului și consultarea părților interesate au dus la concluzia că un sistem robust de monitorizare, raportare și verificare (MRV) a emisiilor de gaze cu efect de seră generate de transportul maritim este o precondiție pentru orice măsură bazată pe piață sau orice standard de eficiență, indiferent dacă este aplicat la nivelul UE sau la nivel mondial. În plus, un sistem MRV robust ar trebui să contribuie la înlăturarea barierelor de pe piață, mai ales a celor legate de lipsa informațiilor privind eficiența navelor. Pe baza rezultatelor evaluării impactului, se preconizează că, prin introducerea MRV, s-ar putea realiza reduceri ale emisiilor de gaze cu efect de seră de până la 2 % în comparație cu scenariul statu quo și o reducere cu până la 1,2 miliarde EUR a costurilor nete agregate până în 2030.

Evaluarea impactului analizează și compară mai multe opțiuni de politică pentru măsurile bazate pe piață și o opțiune bazată exclusiv pe MRV. Principalele constatări sunt următoarele:

– barierele de piață esențiale care stau în calea implementării unor măsuri de reducere eficiente din punctul de vedere al costurilor sunt:

lipsa informațiilor fiabile privind eficiența navelor în ceea ce privește combustibilii sau eficiența tehnologiilor de modernizare a navelor,

lipsa accesului la finanțare pentru investițiile în eficiența navelor,

motivațiile divergente generate de faptul că proprietarii navelor nu ar beneficia de investițiile lor în eficiența navelor, deoarece, dată fiind structura operațiunilor navale, adesea operatorii sunt cei care plătesc pentru combustibili.

Înlăturarea acestor bariere de pe piață va fi cheia succesului oricărei măsuri:

Există un potențial semnificativ de reducere a emisiilor generate de transportul maritim, potențial care se poate materializa printr-o serie de măsuri tehnice și operaționale care vizează mai ales îmbunătățirea eficienței energetice a navelor. Economiile legate de costurile combustibililor obținute cu ajutorul majorității acestor măsuri tehnice sau operaționale depășesc costurile preconizate.

Toate opțiunile de politică analizate oferă beneficii nete în ceea ce privește mediul (reducerea emisiilor de CO2 și a altor emisii), economia (economii nete în materie de costuri pentru sectorul transportului maritim) și impacturile sociale (mai puține probleme de sănătate, datorită nivelurilor mai reduse ale SOX și ale emisiilor de particule, crearea de locuri de muncă).

Două tipuri de fonduri de compensare – un fond bazat pe contribuții, cu un preț fix al carbonului, și un fond bazat pe obiective, cu un obiectiv de reducere stabilit și cu fixarea indirectă a prețurilor – și un sistem de comercializare a certificatelor de emisii (ETS) în sectorul transportului maritim ar putea oferi cele mai multe beneficii în ceea ce privește reducerea emisiilor și a costurilor.

Se preconizează că aceste măsuri vor fi cea mai bună abordare pentru înlăturarea barierelor de pe piață și vor duce până în 2030 la reduceri ale emisiilor cu aproximativ 10 % față de 2005. Economiile nete în materie de costuri în sectorul transportului maritim ar putea fi substanțiale dacă ar putea fi înlăturate complet barierele de pe piață (și ar putea fi de până la 12 miliarde EUR în 2030 și, în medie, de până la 5 miliarde EUR pe an). În special, în acest sector există un potențial substanțial de economisire prin implementarea tehnologiilor existente legate de eficiența combustibililor, la costuri negative, iar acest potențial, îmbinat cu măsurile operaționale, va reduce și mai mult emisiile de CO2. [9]

Caracteristicile operaționale ale sistemului MRV propus ar fi următoarele:

concentrare asupra CO2, gazul cu efect de seră emis în mod predominant de nave, și asupra altor informații relevante pentru climă, precum cele referitoare la eficiență, scopul fiind abordarea barierelor de pe piață în sensul adoptării unor măsuri de atenuare eficiente din punctul de vedere al costurilor și adaptarea MRV în funcție discuțiile din cadrul OMI privind standardele de eficiență pentru navele existente;

calcularea emisiilor de CO2 anuale, pe baza consumului de combustibili și a tipurilor de combustibili, precum și pe baza eficienței energetice, utilizând datele disponibile în jurnalele de bord, în rapoartele zilnice („noon reports”) și în documentele privind operațiunea de buncheraj (BDN – bunker delivery notes);

utilizarea structurilor și organismelor existente în sectorul maritim, în special a organizațiilor recunoscute, în scopul verificării rapoartelor de emisii și al eliberării de documente de conformitate;

excluderea micilor poluatori (a navelor de sub 5 000 de tone (GT), care reprezintă aproximativ 40 % din flotă, dar numai 10 % din emisii.

În principiu, sistemul MRV ar putea viza și emisiile de alte gaze cu efect de seră, factorii cu efect nociv asupra climei și poluanți atmosferici precum SOX și NOX. O astfel de abordare integrată ar putea furniza o gamă amplă de informații relevante despre mediu, utilizând totodată efectele sinergice în beneficiul sectorului de transport maritim și al autorităților publice. Totuși, abordarea MRV propusă, deloc împovărătoare, bazată pe documente și echipamente existente la bordul navelor, nu ar putea fi utilizată pentru măsurarea altor emisii decât cele de CO2. Mai mult, echipamentele de măsurare necesare pentru alte emisii decât cele de CO2 nu pot fi considerate suficient de fiabile și disponibile pe piață pentru a fi utilizate pe mare. Prin urmare, în etapa de față, sistemul MRV propus ar trebui aplicat doar emisiilor de CO2. Este oportună revizuirea acestui domeniu de aplicare într-o etapă ulterioară.

2.2 Progrese la nivel internațional

OMI a început să depună eforturi pentru reducerea emisiilor de GES în 1997, pe  baza principiului neacordării niciunui tratament mai favorabil și pe baza principiului nediscriminării, consfințite în MARPOL și în alte convenții ale OMI . Adoptarea în iulie 2011 a unor amendamente la anexa VI la MARPOL  pentru prevenirea poluării atmosferei de către nave. [9]

Indicele eficienței energetice de proiectare (EEDI) și Planul de gestionare a eficienței energeticea navelor (SEEMP) constituie un progres important.Se preconizează că aceste măsuri, în special EEDI, vor duce la o sporire semnificativă a reducerii emisiilor, în comparație cu scenariile bazate pe tehnologiile utilizate în prezent (cu 23% până în 2030, potrivit studiului din 2011 al OMI). Totuși, cum a confirmat și cea de-a 59-a reuniune a Comitetului pentru protecția mediului marin (ME PC) al OMI, trebuie luate măsuri suplimentare.

UE este decisiv în favoarea unei abordări mondiale conduse de OMI, forumul internațional cel mai potrivit pentru a reglementa emisiile generate de transportul maritim. În pofida ritmului lent al discuțiilor de până acum din cadrul OMI și a urgenței cu care trebuie să se ia măsuri pentru a se preveni consecințele negative pentru climă, UE va continua să se implice în evoluțiile internaționale care vizează reducerea emisiilor de GES generate de nave. UE va monitoriza neîncetat progresele realizate și va analiza măsurile viitoare în contextul acordului CCONUSC din 2015 și al deliberărilor din cadrul OMI. [9]

În special, OMI analizează eventuala necesitate a unui standard privind consumul de combustibil și forma pe care ar putea să o ia un astfel de standard, precum și posibilitatea de a elabora un standard pentru măsurarea performanței cocii și a elicei. În acest scop, Comisia Europeană și statele membre ar trebui să depună activ eforturi în cadrul OMI în privința acestor aspecte și să încerce să extindă sfera standardelor în curs de elaborare pentru a include și alte soluții tehnologice esențiale. Reducerea emisiilor de GES generate de transportul maritim se bazează într-o proporție semnificativă pe o infrastructură adecvată pe uscat. Comisia sprijină deja dezvoltarea acestei infrastructuri, de exemplu pentru electrificarea porturilor și pentru combustibili alternativi, precum GNL, prin stimulente financiare și măsuri de reglementare.

Inițiativele viitoare ar trebui să țină seama în special de nevoia de a lua în considerare împreună diverse tipuri de emisii, din motive care țin atât de certitudinea în materie de reglementare, cât și de eficiența juridică și operațională.

Multe dintre soluțiile tehnologice eficiente din punct de vedere energetic destinate sectorului maritim presupun costuri de capital inițiale substanțiale, care ar putea fi mai dificil de contractat în contextul economic actual. Soluțiile de finanțare inovatoare, precum contractele de performanță energetică, și utilizarea instrumentelor UE pentru sprijinirea investițiilor, puse la dispoziție de Banca Europeană de Investiții, ar putea constitui modalități utile prin care proprietarii de nave să fie ajutați să suporte costul inițial.

Abordarea etapizată propusă pentru rezolvarea problemei emisiilor de GES generate de nave, cu un sistem MRV robust ca prim pas, este consecventă cu alte măsuri propuse în contextul OMI și acționează la nivel practic, mai degrabă decât teoretic. Această propunere va contribui la discuțiile din cadrul OMI și poate servi drept exemplu pentru o schemă la nivel mondial.

În mod evident, o concluzie este faptul , că este necesar ca toți partenerii internaționali să se implice în mod serios în discuții și să își dovedească dorința de a se angaja în procesul OMI menit a duce la un acord privind adoptarea la nivel mondial a unei măsuri bazate pe piață și a unor eventuale standarde care să abordeze eficiența operațională a flotei existente. Pentru a fi credibile, aceste eforturi trebuie depuse pe baza unei scheme MRV robuste la nivel mondial.

UE are interesul să rămână consecventă în privința obiectivelor politicii sale climatice și în privința ambiției de a lua măsuri în acest context. Prin urmare, dată fiind lipsa, în continuare, a unui acord, UE ar trebui să ia măsuri suplimentare pentru a include transportul maritim în eforturile depuse la nivelul întregii economii în vederea îndeplinirii obiectivelor Strategiei Europa 2020. Comisia invită Parlamentul European, statele membre și toate părțile interesate să discute subiectele deschise identificate în prezenta comunicare, în vederea unor eventuale inițiative viitoare ale UE pentru abordarea emisiilor de GES generate de transportul maritim. [10]

În sfârșit, deși multe tehnologii sunt deja disponibile pe piață, tranziția către un transport maritim cu emisii reduse sau chiar nule de carbon implică eforturi de cercetare substanțiale pe termen lung. În cadrul celui de-Al șaptelea program cadru (PC7), Comisia furnizează deja o finanțare substanțială pentru dezvoltarea și utilizarea tehnologiilor care vizează reducerea consumului de combustibil al navelor viitorului și a emisiilor aferente.

CAPITOLUL III

Eficiența energetică a navelor. Indicii EEOI și EEDI

Există o nuanță importantă de tras între eficiență design și eficiența operațională, deoarece acestea două abordări se referă la diferite măsurători. Eficiență Design (de asemenea, cunoscut sub numele de eficiență tehnică) se bazează pe starea actuală de motoare și echipamente, inclusiv proiectarea navei în timp ce eficiența operațională variază în funcție de consumul de combustibil efectiv în condiții de funcționare și activitatea de transport efectuat. Cele două abordări nu numai reflectă diferențele metodologice în stabilirea eficienței navă, dar, de asemenea, reprezintă diferențe fundamentale în ceea ce se măsoară (și apoi comparate).

Organizația Maritimă Internațională (IMO) a elaborat Indexul de Eficiență Energetică în Proiectare (EEDI), menit să garanteze că noile nave își îmbunătățesc eficiența în ceea ce privește emisiile de carbon cu 20% până în 2020, respectiv cu 30% până în 2030.

OMI a creat și Planul de Management al Eficienței Energetice a Navelor (SEEMP), ceea ce înseamnă că toate navele trebuie să încerce să pună în aplicare mijloace de a-și îmbunătăți eficiența energetică.

Orientările privind dezvoltarea SEEMP pentru navele noi și cele existente încorporează cele mai bune practici pentru funcționarea navei combustibil eficient, precum și liniile directoare pentru utilizarea voluntară a EEOI pentru navele noi și cele existente. [11]

3.1 INDICELE DE EFICIENȚĂ ENERGETICĂ DESIGN ( EEDI )

Indicele de eficiență energetică Design ( EEDI ) a devenit obligatoriu pentru navele noi și pentru eficiență energetică navei Plan de Management ( SEEMP ) pentru toate navele la MEPC 62 ( iulie 2011) , cu adoptarea modificărilor la anexa VI la MARPOL ( rezoluție MEPC.203 ( 62 ) ) , prin părțile la anexa VI la MARPOL . Aceasta a fost primul tratat privind schimbările climatice cu caracter juridic obligatoriu să fie adoptate de la Protocolul de la Kyoto .

Indicele de eficiență energetică Design pentru navele noi este cea mai importantă măsură tehnică și are ca scop promovarea utilizării mai eficiente energetic echipament (mai puțin poluante) și motoare. EEDI necesită un nivel minim de eficiență energetică pe capacitatea milă (de exemplu tone milă) pentru diferite segmente de tip navă și dimensiunea.

De la 1 ianuarie 2013, noul design de navă trebuie să îndeplinească nivelul de referință pentru tipul lor navă. Din punct de vedere tehnic, scopul din spatele acestui demers este acela de a obține ambarcațiuni „mai ecologice“, prin noi măsuri operaționale adecvate noului tip de design. 

Reducerea consumului de combustibili și a emisiilor de carbon, prin ulitizarea combustibililor administrativi, cum ar fi GPL (Gaz Petrolier Lichefiat), este unul dintre modurile de a obține o ambarcațiune ecologică. [12]

Utilizarea noilor tehnologii în mod eficient și în condiții de siguranță pentru atingerea obectivelor de ecologizare este o sarcină destul de dificilă. Însă, în acest scop, puterile solară și eoliană au fost valorificate și utilizate eficient în proiecte de anvergură precum Skysails și Eco Power Marine – o tehnologie revoluționară care a reușit să folosească simultan energia solară și cea eoliană pe o ambarcațiune. Mai exact, un sistem dual care îmbină și captează atât energia eoliană, cât și pe cea solară pentru un consum economic.

Fiecare navă cu un tonaj brut mai mare sau egal cu 400, căreia i se aplică prevederile din capitolul 4 al Anexei VI la MARPOL și care arborează pavilionul român sau care solicită dreptul de arborare a pavilionului român, trebuie, în scopul de a garanta că aceasta respectă prevederile din capitolul 4 al Anexei VI la MARPOL, să fie supusă inspecțiilor menționate mai jos, luând în considerare liniile directoare adoptate de IMO în acest sens, respectiv Rezoluția MEPC.214(63), așa cum a fost modificată prin Rezoluția MEPC.234(65):

inspecție inițială înaintea punerii în funcțiune a unei nave noi și înainte ca Certificatul internațional referitor la randamentul energetic să-i fie emis. Această inspecție trebuie să verifice că EEDI obținut este în concordanță cu prevederile din capitolul 4 al Anexei VI la MARPOL și că Planul de management al randamentului energetic al navei – SEEMP, prevăzut în regula 22 din Anexa VI la MARPOL, se află la bord;

o inspecție generală sau parțială, în funcție de circumstanțe, după o transformare importantă a unei nave căreia i se aplică regula 5 din Anexa VI la MARPOL. Inspecția trebuie să permită să se verifice că EEDI obținut a fost recalculat după cum a fost necesar și că îndeplinește cerința regulii 21 din Anexa VI la MARPOL, cu factorul de reducere aplicabil navei de tipul și mărimea navei transformate în faza corespunzătoare datei contractului sau a punerii chilei sau a livrării, determinate pentru nava originală în conformitate cu prevederile regulii 2.23 din Anexa VI la MARPOL;

în cazurile în care transformarea importantă a unei nave noi sau existente este de o astfel de amploare încât nava este considerată de către ANR ca fiind o navă nou construită, ANR trebuie să determine necesitatea unei inspecții inițiale privind EEDI obținut. O astfel de inspecție, dacă este determinată ca necesară, trebuie să permită să se verifice că EEDI obținut a fost calculat și că îndeplinește cerința regulii 21 din Anexa VI la MARPOL, cu factorul de reducere aplicabil corespunzător tipului și mărimii navei transformate la data contractului de transformare sau, în absența unui contract, la data începerii transformării. Inspecția trebuie, de asemenea, să verifice că Planul de management al randamentului energetic al navei – SEEMP, prevăzut în regula 22 din Anexa VI la MARPOL, se află la bord;

pentru navele existente, verificarea cerinței de a avea Planul de management al randamentului energetic al navei – SEEMP la bord, în conformitate cu regula 22 din Anexa VI la MARPOL, trebuie să fie efectuată la prima inspecție intermediară sau de reînnoire, prevăzută în paragraful 1 al regulii 5 din Anexa VI la MARPOL, care dintre acestea intervine mai întâi, la 1 ianuarie 2013 sau după această dată.”

Pentru navele care arborează pavilionul român și care aparțin unei categorii definite în regulile 2.25 – 2.35 din Anexa VI la MARPOL trebuie să se calculeze EEDI obținut dacă este îndeplinită una dintre următoarele condiții:

nava este navă nouă;

nava este o navă nouă care a suferit o transformare importantă;

nava este o navă nouă sau o navă existentă care a suferit o transformare importantă, dar atât de extinsă încât ANR consideră respectiva navă ca o navă nou-construită.

EEDI obținut trebuie să fie calculat luând în considerare liniile directoare elaborate de către IMO și adoptate prin Rezoluția MEPC.212(63), astfel cum acestea au fost amendate ulterior prin Rezoluția MEPC.224(64). EEDI obținut este specific fiecărei nave, indică performanța estimată a navei în termenii randamentului energetic și se calculează prin grija proprietarului sau operatorului navei. EEDI obținut trebuie să fie însoțit la bordul navei de dosarul tehnic al EEDI, care conține informațiile necesare pentru calcularea EEDI obținut și descrie metoda de calcul utilizată.

Pentru navele care arborează pavilionul român EEDI obținut , însoțit de dosarul tehnic al EEDI, trebuie să fie verificat de către ANR sau de către o organizație recunoscută.

Dacă acestei nave i se aplică prevederile capitolului 4 al Anexei VI la MARPOL, EEDI obținut trebuie să îndeplinească următoarea condiție:

EEDI obținut ≤ EEDI cerut = (1 –Χ/100) × valoarea liniei de referință,

în care X este factorul de reducere pentru EEDI cerut în raport cu linia de referință a EEDI, specificat în Tabelul 1 – Factorii de reducere (în procente) aplicabili EEDI în raport cu linia de referință, tabel care este cuprins în cadrul capitolului 4 al Anexei VI la MARPOL.

Pentru fiecare navă care arborează pavilionul român, nouă sau existentă care a suferit o transformare importantă, dar atât de extinsă încât ANR consideră respectiva navă ca o navă nou-construită, EEDI obținut trebuie să fie calculat și să îndeplinească cerința din regula 21.1 din Anexa VI la MARPOL, cu factorul de reducere aplicabil corespunzător tipului și mărimii navei transformate, la data contractului de transformare ori, în absența unui contract, la data începerii transformării.

Valoarea liniei de referință, prevăzută în regula 21.1 din Anexa VI la MARPOL, se calculează după următoarea relație matematică:

Valoarea liniei de referință = a × b-c,

unde a, b și c sunt parametrii indicați în Tabelul 2 – Parametrii utilizați pentru determinarea valorilor de referință aplicabile diferitelor tipuri de nave, tabel care este cuprins în cadrul capitolului 4 al Anexei VI la MARPOL. La calcularea valorilor liniilor de referință se iau în considerare liniile directoare adoptate de către IMO prin Rezoluția MEPC.231(65).

La calcularea EEDI cerut pentru navele care arborează pavilionul român se va verifica dacă, prin concepția sa, o navă permite să fie considerată că face parte din mai mult decât unul dintre tipurile de nave prevăzute în Tabelul 2 care este cuprins în cadrul capitolului 4 al Anexei VI la MARPOL. În caz afirmativ se stabilește că EEDI cerut pentru acea navă este cel mai riguros (cel mai scăzut) EEDI indicat în Tabelul 2 pentru tipurile de nave din care poate face parte respectiva navă.

Calculul EEDI reflectă eficiența de proiectare teoretică a unei nave nou construite și oferă o estimare a emisiilor de CO2 per capacitate de mile. Calculul se bazează pe ipoteze privind consumul specific de combustibil a motoarelor (în g / kWh), comparativ cu puterea instalată pe navă. Formula EEDI completă (detaliată în MEPC.1 / Circ.681) include mai multe ajustări și factorii, adaptate pentru a se potrivi unor anumite clase de nave și configurații alternative și condiții de funcționare, dar pe scurt, formula poate fi rezumată după cum se arată mai jos. Pentru navele noi, EEDI reprezintă o măsură a eficienței design-ului a navei, dar nu da nici o indicație cu privire la eficiența operațională.

EEDI =

3.2 INDICATORUL OPERAȚIONAL PENTRU EFICIENȚĂ ENERGETICĂ (EEOI)

Eficiență energetică a navei (SEEMP) este o măsură operațională care instituie un mecanism pentru a îmbunătăți eficiența energetică a unei nave într-un mod rentabil. SEEMP prevede, de asemenea o abordare pentru companiile de transport maritim de a gestiona nave și flota performanta eficienta a lungul timpului, folosind, de exemplu, indicatorul operațional pentru eficiență energetică (EEOI) ca un instrument de monitorizare.

Orientările privind dezvoltarea SEEMP pentru navele noi și cele existente încorporează cele mai bune practici pentru funcționarea navei combustibil eficient, precum și liniile directoare pentru utilizarea voluntară a EEOI pentru navele noi și cele existente.[11]

Obiectivul acestor orientări este de a oferi utilizatorilor asistență în procesul de instituire a unui mecanism pentru a realiza limitarea sau reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră de la nave în funcțiune.

Aceste orientări prezintă conceptul unui indicator pentru eficiența energetică a unei nave, ca expresie a eficienței exprimată sub formă de CO2 emis pe unitatea de lucru de transport. Orientările sunt menite să ofere un exemplu de metodă de calcul care ar putea fi folosit ca o abordare bazată pe performanță, obiectiv și monitorizarea eficienței funcționării unei nave.

În forma sa cea mai simplă, indicatorul operațional privind eficiența energetică este definit ca raportul de masă de CO2 (M) emis pe unitatea de transport:

Indicator = MCO2/(transport work)

EEOI ar trebui să fie o valoare reprezentativă a eficienței energetice a operațiunii navei pe o perioadă consistentă care reprezintă modelul global de tranzacționare a navei.

În scopul de a stabili EEOI, vor fi necesare necesare următoarele etape principale:

perioada pentru care se calculează EEOI

surse de date pentru colectarea acestora;

Culegerea datelor;

transformarea datelor în format adecvat;

Calculul EEOI.

În mod ideal, metoda de înregistrare a datelor utilizate trebuie să fie uniformă, astfel încât informațiile pot fi ușor adunate și analizate pentru a facilita extragerea informațiilor solicitate. Colectarea datelor de la nave ar trebui să includă distanța parcursă, cantitatea și tipul de combustibil, precum și toate informațiile despre carburant care pot afecta cantitatea de dioxid de carbon emis. De exemplu, informațiile legate de combustibil sunt furnizate pe notele de livrare a combustibilului, care sunt necesare în temeiul reglementarii nr 18 din anexa VI la MARPOL.

Este important ca informațiile colectate să fie suficiente în ceea ce privește tipul de combustibil și cantitatea, distanța parcursă și de tip cargo, astfel încât o evaluare realistă poate fi generată.

Distanța parcursă trebuie să fie calculate în funcție de distanța parcursă efectiv, astfel cum este prevăzut în jurnalul de bord al navei.

EEOI permite operatorilor măsurarea eficiența consumului de combustibil a unei nave în funcțiune și de a masura efectul oricăror modificări în funcțiune, de exemplu, îmbunătățite de planificare călătorie sau de curățare mai frecvente elice, sau introducerea de măsuri tehnice, cum ar fi sisteme de recuperare a pierderilor de căldură sau un nou propulsor.

SEEMP îndeamnă proprietarul navei și operatorul în fiecare etapă a planului de a lua în considerare noile tehnologii și practici atunci când caută pentru a optimiza performanța unei nave.

Eficiența operațională – EEOI: OMI a dezvoltat indicatorul Operațional pentru eficiența energetică (EEOI), un indicator care oferă informații cu privire la eficiența navei în operațiuni. Calculul se bazează pe consumul de combustibil al navei și date privind activitatea de transport realizate (de exemplu, încărcătură, masa, numărul de pasageri transportați, etc.), rezultate în emisiile de CO2 pe tonă milă marină.

EEOI =

Consumul de combustibil, este definit ca orice combustibil consumat pe mare și în port sau pentru o călătorie sau perioadă în cauză, de exemplu, o zi, prin motoarele principale si auxiliare, inclusiv cazane și incineratoare.

Distanța de navigat înseamnă distanța reală navigat in mile marine (date punte jurnal de bord) pentru călătorie sau perioada în cauză.

Pentru a evita sarcini administrative inutile privind personalul navelor, se recomandă că monitorizarea unei EEOI ar trebui să fie efectuate de către personalul de la țărm, utilizând datele obținute de la înregistrările necesare, cum ar fi cărțile oficiale și de inginerie și carnetele de ulei, etc. Datele necesare pot fi obținute în timpul auditurilor interne, prevăzute de Codul ISM, vizite de rutina prin supraveghetorii, etc.

Metodologia și utilizarea EEOI, așa cum este descris în prezentele orientări, oferă un exemplu de o abordare transparentă și recunoscut de evaluare a eficienței GES de o navă în ceea ce privește emisiile de CO2.

Orientările sunt considerate a fi potrivite pentru punerea în aplicare în cadrul unui sistem de management în cadrul companie. Punerea în aplicare a EEOI într-un sistem de management de mediu stabilit ar trebui se efectuează în conformitate cu punerea în aplicare a oricărei alte indicator ales și urmarite principalele elemente ale standardelor recunoscute (planificare, implementare și utilizare, verificare și de măsuri corective, analiza de management).

Când folosiți EEOI ca un indicator de performanță, indicatorul ar putea oferi o bază atât pentru performanța actuală cât și a tendințelor în timp. O abordare ar putea fi stabilirea criteriilor de performanță și țintelor interne în funcție de datele EEOI.

Cu toate acestea, calculul EEOI depinde de activitățile navelor și operațiunilor, aceasta va varia, eventual considerabil, peste timp și între călătorii. Nu poate fi, prin urmare folosite pentru a stabili o cifră fixă – de exemplu o "etichetă" reflectă performanța în curs unei nave.

În momentul de față, nu există nici o singură eficiență acceptată metric, care ar putea fi utilizată pentru toate navele, pentru a permite o concluzie clara și necontestat a întregii flote.

În concluzie indicele de eficiență energetică Design ( EEDI ) a devenit obligatoriu pentru navele noi și pentru eficiența energetică navei. Calculul EEDI reflectă eficiența de proiectare teoretică a unei nave nou construite și oferă o estimare a emisiilor de CO2 per capacitate de mile. Calculul se bazează pe ipoteze privind consumul specific de combustibil a motoarelor (în g / kWh), comparativ cu puterea instalată pe navă.

Spre deosebire de EEDI, EEOI nu se limitează la vasele noi și poate fi utilizată pentru a măsura eficiența "reală" a unei nave în funcțiune și de a masura efectele oricărei modificări, cum ar fi sablarea chilei si curatarea elicei, îmbunătățirea planificării voiajului. EEOI poate fi îmbunătățit prin creșterea cantității de marfă transportată sau prin aplicarea oricărei măsuri ce vizează reducerea consumului de combustibil.

Capitolul IV

Studiu de caz. Măsuri de îmbunătățire a eficienței energetice pentru o navă de tip Ro-Ro

4.1 Navele de tip Ro-Ro

Nava RO-RO (roll on/roll off) este un tip de navă maritimă specializată pentru transportul vehiculelor rutiere, trailerelor cu containere, vehicule pe șenile, autobuze etc. .[13]

Fig. 4.1.1Navă RO-RO cu rampă la pupă

Accesul în navă se face pe rampe speciale situate la prova, pupa sau lateral prin deschideri mari în corpul navei și prevăzute cu porți.

Fig. 4.1.2 Navă PCC – Rampă laterală tribord

Primele nave de marfă special amenajate pentru transportul unor cantități mari de mașini au intrat în serviciu la începutul anilor șaizeci. Aceste nave aveau încă propriile lor unelte de încărcare și așa-numitele punți suspendate în interiorul. Acestea au fost inchiriate de firma germană Volkswagen AG pentru a transporta vehicule în SUA și Canada. În 1973, Japan’s K Line a construit autostrada european, primul PCC, care putea transporta 4.200 de automobile.

Navele de tip RO-RO sunt de trei tipuri [13]:

cu mai multe punți – destinate transportului vehiculelor pe ale căror platforme se află mărfuri paletizate, pachetizate sau în containere

în sistem celular – pentru transportul vehiculelor pe roți și a mărfurilor în containere care se stivuiesc în sistemul celular al navei

în sistem celular și convențional – destinate atât transportului vehiculelor pe roți cât și a mărfurilor convenționale.

Caracteristici constructive:

echiparea cu stabilizatoare hidraulice de ruliu

deschideri prova, pupa, laterale cu porți rezistente și etanșe

rampe de acces la bord ce asigură legatura cu cheul și sunt fixate cu un capăt de navă și se pot rabata pe cheu față de axa nave, sau într-unul din borduri până la 450 sau se pot roti în borduri în funcție de poziția de acostare

rampe interioare de acces între punți pentru deplasarea maținilor de la o punte la alta; pot fi fixe sau mobile

punți temporare pentru vehicule care se ridică, se rabat sau glisează la nevoie în funcție de numărul acestora

elevatoare pentru transferul încărcaturii de la puntea principală la celelalte punți de stivuire și completează rolul rampelor interioare.

pereții transversali sunt înlocuiți cu cadre transversale întțrite pentru a se crea spatii deschise, pentru preluarea sarcinilor orizontale transmise de încărcătură în timpul oscilațiilor de ruliu

tancurile de balast și de combustibil se prevăd în dublu fund și în dublu bordaj

instalație de propulsie cu motoare Diesel, lente sau semirapide, capabile să asigure viteze economice de 18-24 Nd.,

compartimentul de mașini este amplasat la partea inferioară din zona pupa

utilizarea sistemului de osatură combinat.

Analiza literaturii de specialitate evidențiază o serie de caracteristici tehnico-economice ale navelor de tip Ro-Ro:

deplasamente cuprinse între 2.500….40.000 tdw;

viteze economice cuprinse între 15…28 Nd; timpi reduși de staționare sub operare (încarcare-descărcare) în porturi;

amenajarea spațiului interior al unei astfel de nave presupune existența mai multor punți intermediare, distanța între acestea fiind condiționată de gabaritul vehiculelor transportate;

diferența între volumul util, ocupat de marfă și volumul total al magaziilor conduce la caracteristici geometrice și la raporturi între dimensiunile principale specifice: raportul B/T mare conduce la o stabilitate bună si mișcări de ruliu dure la pescaje reduse; raportul H/T mare conduce la o capacitate mare de încărcare si o valoare ridicată a bordului liber;

eficiența și fiabilitatea sistemului de ventilație al magaziilor de marfă pentru eliminarea noxelor produse de vehicule în timpul operațiunilor de încărcaredescărcare a vehiculelor;

pentru facilitarea operațiunilor de încărcare-descărcare navele sunt dotate cu rampe articulate de corpul acestora (dispuse la prova-etrava este rabatabilă, la pupa sau lateral pe bordaj), sprijinite cu capătul liber de cheu,

rampele de legătură cu terminalul sunt reglabile astfel încât nava să poată opera la diverse niveluri ale mareei; în interior navele sunt prevazute cu rampe fixe si ascensoare pentru deplasarea vehiculelor pe vertical;

pentru reducerea volumului mort (neutilizabil spațial de vehiculele transportate) navele Ro-Ro moderne folosesc cărucioare pe roți, care manipulează containerele încărcate, în locul camioanelor obișnuite de pe navele trailership convenționale;

pentru compensarea variațiilor rapide de pescaj (datorate desfășurării rapide a operațiunilor de încărcare-descărcare) navele pot fi prevăzute cu sisteme speciale de balastare- debalastare.

În cazul navelor Ro-Ro clasice rampele sunt proiectate să deservească toate punțile navei. În multe situații navele Ro-Ro sunt nave hibride (combinate) cu un design particular de tipul: Pure Car Carrier (PCC) sau Car Carrier (CC), Ro-Pax si Con-Ro. Navele Pure Car Carrier (PCC) sau Car Carrier (CC) sunt nave Ro/Ro specializate, cu un aspect diferit de navele convenționale (formă paralelipipedică). [14]

Fig. 4.1.3 Navă PCC- amplasarea rampei pupa

Navele din această clasă au o rampă la pupa si o rampă laterală acționate hidraulic, , pentru încarcarea simultană a autovehiculelor si în plus un sistem automatizat performant pentru prevenirea și stingerea incendiilor. Navele de tip PCC au capacitate foarte mare de transport (peste 8.500 de unități) iar rutele de transport leagă Asia de SUA și Europa, constituind elemente importante asociate procesului de producție si comercializare al industriei de automobile. Evoluția recentă a acestor nave, nave de tip PCTC (Pure Car and Truck Carriers) a condus la optimizarea geometrică a corpului navei, inclusiv a amenajărilor existente la bord (punți intermediare amplasate și adaptate diferitelor înălțimi ale autovehiculelor transportate).

Fig. 4.1.4 Amenajarea unei nave PCTC: 1- rampă de acces în zona pupa (stern ramp); 2- poartă de acces în zona pupa acționată hidraulic (stern ramp); 3- platformă hidraulică (car deck); 4- rampă de ridicare (hoistable ramp); 5- sistem de închidere al rampei de ridicare (ramp cover); 6- rampă de acces în zona laterală (side ramp).

Alte variante constructive:

ROPAX – (roll-on/roll-off pasageri) este o navă RO-RO construită pentru transportul de marfă, precum și acomodări pentru pasageri.

Fig. 4.1.5 Amenajarea unei nave Ro-Pax: 1- rampă de acces în zona pupa (stern ramp); 2- poartă etanșă pentru controlul inundării (flood control door); 3- rampă de acces în zona laterală (side ramp); 4- sistem de închidere al rampei de ridicare (ramp cover); 5-rampă de ridicare (hoistable ramp).

ConRO – este un hibrid între o navă RO-RO și o navă portcontainer. La acest tip, vehiculele sunt depozitate pe rampe de acces pe punțile inferioare, iar containerele de marfă pe punțile superioare.

Fig. 4.1.6 Dispunerea mărfii la o navă de tip Con-Ro

Fig. 4.1.7 Amenajarea unei nave Con-Ro: 1- poartă etanșă în zona pupa (stern door); 2- rampă de ridicare (hoistable ramp); 3- capac de magazie (hatch cover); 4- macara de bord (crane); 5- deschidere în bordaj etanșă; 6- platformă pentru autovehicule (car deck); 7- poartă de trecere etanșă (bulkhead door); 8- sistem de închidere al rampei (ramp cover); 9- rampă de acces în zona laterală (side ramp); 10- rampă de acces în zona pupa (stern ramp).

RoLo – (roll-on/lift-off) un alt tip de navă hibrid cu rampe pentru punțile inferioare, însă containerele sunt manipulate de macarale.

Avantaje și dezavantaje:

timpi reduși de operare în porturi

viteze mari de deplasare

preț dublu de construcție la jumătate din capacitatea unei nave similare de transport containere

navluri ridicate care nu le fac economice pentru curse lungi

deosebit de avantajoase pentru marfă cu valoare mare pe unitatea de greutate și puțin avantajoase în cazul mărfurilor în vrac.

Deși Ro-Ro-urile au dovedit un succes comercial foarte mare , unii și-au exprimat îngrijorarea cu privire la siguranță. Conceptul de design întreg este diferit de cel al navelor tradiționale, din cauza introducerii unui numărul de elemente care fac navele ro-ro unice.

Lipsa a pereților interni entanși. Pe navele convenționale, corpul navei este împărțită într-un număr compartimente etanș. În cazul unei coliziuni, pereții și compartimentele etanșe vor limita sau întârzia năvală apa , astfel obținând timp pentru a evacua personalul de la bord sau pentru a preveni scufundarea navei.Cu navele ro-ro instalarea pereților etanși transversali este un obstacol major, cel puțin pe partea superioară, ideea navei ro-ro depinde de capacitatea de a conduce vehicule de marfă pe navă de la un capăt la celalalt. Instalarea pereților etanși transversali ar împiedica acest lucru. Deși Ro-Ro-urile sunt toate dotate cu pereși etanși conform regulamentului Solas, exista riscul, in cazul unui accident ca apa să intre foarte repede și focul se poate, de asemenea, răspândi foarte repede.

Ușile de acces.Ușile de acces mărfuri de la pupa și prova navei reprezintă un loc potențial slab, la fel ca usile laterale cu care unele navele ro-ro sunt echipate. De-a lungul anilor astfel de uși se pot deteriora , mai ales atunci când ușile servesc și ca rampă.

Stabilitate. Mișcarea de încărcare de pe puntea vehicul poate afecta stabilitatea intactă a navei..Năvală bruscă a apei ca urmare a deteriorării corpului sau a eșecul ușilor etanșe poate fi chiar mai grav (și rapid). Faptul că navele ro-ro au, în general, o suprastructură foarte mare în comparație cu alte tipuri, înseamnă că ele pot fi mai afectate de vânt și vreme rea.

Barcile de salvare. Ro-Ro-urile moderne, inclusiv navele de pasageri, ridică probleme în ceea ce privește salvarea vietii : o barca de salvare mai mare, de exemplu, este depozitată mai dificil poate fi pentru a lansa.

Echipajul. Factorii menționați anterior indică faptul că Ro-Ro-urile sunt navele extrem de sofisticate, care necesită o manipulare foarte atentă. Acest lucru le face extrem de vulnerabile la erori umane.

Nava-roll-off-roll-on este una dintre cele mai de succes tipuri de nave astăzi. Flexibilitatea, capacitatea de a integra cu alte sisteme de transport și viteza de operare au făcut-o extrem de populară pe multe trasee de transport maritim.

Potrivit ShipPax, în 2004, mai mult de 1,3 miliarde de pasengeri, 188 milioane de masini, 856000 autobuze și 28700000 de autotrenuri au fost efectuate pe 5,9 milioane de treceri la nivel global.

Numărul total de feriboturi din întreaga lume la data de 1 ianuarie 2006 (cu excepția feriboturilor de mai puțin de 1.000 tonaj brut) a fost 1162, cu o capacitate combinată de 1,15 milioane de pasageri și 226210 masini sau 769210 vehicule comerciale.

Dar, în ciuda succesului său comercial, au existat accidente tulburătoare care implică diferite tipuri de nave ro-ro, cel mai rău fiind răsturnare bruscă și catastrofală a călătorilor și masinilor de pe feribotul Herald of Free Enterprise în martie 1987 și pierderea chiar mai tragica din Estonia în septembrie 1994.

4.2 Proiectul tehnologic a unei nave ecologice

Fig. 4.2.1 Ro-PAX Ferry M / S "Visby"

Nava Ro-PAX Ferry M / S "Visby" a fost construită de Șantierul naval internațional Guangzhou în China, pentru armator suedez Rederi AB Gotland. Knud E. Hansen A / S din Danemarca a dezvoltat nava pe bază de proiectare și contractate, în numele șantierului naval FORCE Technology pentru a efectua testarea modelului pentru proiect. Două nave au fost comandate, și prima navă a fost livrat în 2003. [15]

IMO: 9223784

Name: VISBY

MMSI: 265865000

Type: RO-RO/PASSENGER SHIP

Gross Tonnage: 29746

Summer DWT: 4730 t

Build: 2003

Flag: SWEDEN

Home port: VISBY

Vessel characteristics:

LPP 195,00 m

Beam 25,00 m

Draught 6,50 m

Trailer capacity 1600 Lane m

Passenger capacity 1500 passengers

Service speed 28,50 knots

Vessel type Fast Ro-Pax Ferry

Fig. 4.2.2 Ro-PAX Ferry M / S "Visby"

Inițiativa privată aparține industriei engleză ,, Corabia Verde a Viitorului ,, care au încheiat un studiu pe compararea de tehnologii care respectă nivelurile de emisie a Organizației Maritime Internaționale (OMI) pentru navele care navighează în zonele controlate de emisie( ECA) . Bazele acestui studiu este întocmit de Organizația Maritimă Internațională ( OMI ), iar decizia este că navele trebuie să reducă nivelul de sulf în păcură la 0,1% sau curăța gazele de eșapament la un nivel echivalent până în 2015 . Obiectivul proiectului a fost de a crea soluții practice, precum și descoperirea aspectelor financiare în ceea ce privește instalarea, operarea și întreținerea celor trei alternative mai realiste:

– Conținut scăzut de sulf și combustibil

– GNL drept combustibil

– Tehnologie Scrubber(Epurator de gaze)

În primăvara anului 2011, parteneriatul public-privat ,,Corabia Verde a Viitorului ,, a inițiat un studiu în domeniul navelor feribot cu emisii reduse de poluanți . S-a convenit ca studiul să fie realizat ca un studiu de dezvoltare, de colaborare care implică parteneri din toata industria maritimă să lucreze împreună la optimizarea unui feribot pentru o anumită operațiune . Pentru a realiza acest lucru , un facilitator fost adus și conferă rolul de a obține sinergiile (operațiunile) dorite în cadrul grupului de proiect .

În scopul de a da referință rezultatele, a fost folosit feribotul existent RO – PAX M / F Visby. Acest feribot este exploatată în prezent de Gotlandsbolaget între portul Visby pe insula suedeză Gotland și Suedia. Gotlandsbolaget au mai mulți ani de experiență cu care operează acest traseu și au o bază de date extinsă a consumului de energie la bordul navelor , prin evaluare comparativă de reduceri potențiale de emisii.

Studiul a fost condus de OSK – ShipTech și în timpul studiului , partenerii au contribuit prin subgrupuri care au făcut expertiza lor tehnică.

Fig. 4.2.3 Nava ecologică RO- Pax M/ F Visby

Obiectivul general al studiului a fost de a oferi o perspectiva asupra a ceea ce se poate face pentru a reduce emisiile provenite de la feriboturi . În acest sens , studiul a vizat utilizarea și schimbul de expertiză tehnică și operațională între toți partenerii de studiu .

Ținta tehnică a studiului a fost de a reduce emisiile de CO2 cu 25 % față de feribotul deja în funcțiune între Gotland și Suedia .

Mediul tehnologic și politic în lumea maritimă schimbă continuu posibilitățile și cerințele . Prin urmare , în scopul de proiectare a acestui concept RO- PAX ecologic are scopul de a fi gata înainte de 2020 . În acest context, este relevant să menționăm că unele constatări pot fi implementate ca retro – fit , adică utilizarea unui echipament nou pe vechile instalații în navele existente . Tehnic vorbind , studiul s-a concentrat pe elemente de proiectare ,pe piese și organe de mașini , propulsie , combustibili alternativi și alte domenii care afectează emisiile.

Din punct de vedere tehnic sa ajuns la concluzia că este posibil să se reducă consumul de combustibil considerabil prin introducerea de noi tehnologii , fără a schimba parametrii operaționali . Efectele de optimizare și tehnologiile alese au condus la o reducere a costurilor de combustibil de mai mult de 23 % . Această economie este important , dar , de asemenea, foarte dependent de costurile viitoare de combustibil . Toate tehnologiile incluse în proiect au o perioada rambursabilă mai mică de 5 ani.

Prin introducerea acestor tehnologii rezultă o scădere a emisiilor: 39 % la emisiile de CO2 , 93 % la NOx și 98 % pe SOx , ceea ce înseamnă că este atins obiectivul tehnic. [15]

4.3 Tehnologii în faza de proiectare a unei nave pentru reducerea emisiilor

Fig. 4.3.1Cârmă avansată cu sistem de elice

Un sistem de elice și cârmă bine concepute, pot economisi până la aproximativ 4% din consumul de combustibil. Un astfel de sistem ar putea fi o elice modernă, combinată cu o cârmă asimetrică și un așa-numit Costa Bulb. Cu noi metode de proiectare a elicei moderne devine mai mult și mai eficient.Costa Bulb creează un suflu al elicei neted ,de la elice la cârma. Cu o cârmă asimetrică, energia de rotație de la elicea este utilizată mai eficient în comparație cu o cârmă convențională. [16]

Fig.4.3.3 Duză de viteză

Duza de viteză

În mod normal, duze sunt folosite pentru a îmbunătăți tracțiunea la baba de cheu de pe remorchere, nave de aprovizionare, nave de pescuit și multe alte vase care au nevoie de putere de tragere mare la viteză redusă. Acest nou tip de duză, numit o duză de viteză, este dezvoltat pentru a îmbunătăți puterea de propulsie la viteza de exploatare. Folosind noul concept duză de viteză are un potențial de economisire de aproximativ 5%.

Sistem de epurare a gazelor reziduale

O modalitate de a îndeplini viitoarele reglementări privind emisiile de sulf este de a instala un epurator de gaze de eșapament. Acest scruber utilizează apă pentru a spăla sulful din gazul de eșapament. Măsurătorile au arătat că emisiile de SOx sunt reduse cu până la 98%. Nu este doar sulful care este redus, de asemenea, conținutul de particule nocive sunt reduse cu aproximativ 80%.

GNL (Gaz natural lichefiat) motoarele auxiliare

În mod normal, puterea electrică în stare de port este furnizat cu ajutorul motoarelor auxiliare care rulează pe păcură sau motorină marină. Prin utilizarea motoarele auxiliare, ce rulează pe GNL (gaz natural lichefiat) în loc de combustibil convențional, poate fi realizat reduceri semnificative ale emisiilor. Reducerile de emisii, în magnitudinea de aproximativ 20% la emisiile de CO2, de aproximativ 35% la NOx și 100% pe SOx sunt potențialul de trecerea de la diesel la GNL.

Fig. 4.3.4Sistem de epurare a gazelor reziduale Fig4.3.5Motoarele auxiliare pe gaz natural lichefiat GNL

Piturarea bordajului exterior

Alegerea potrivită a vopselei pe bordajul exterior este esențială deoarece trebuie să mențină rezistența la un nivel maxim. Vopseaua modernă antivegetativă , este vopseaua care are o frecare redusă a apei are un potențial de economisire a combustibilului în zona de la 3 la 8%. Reducerea emisiilor este proporțională cu economiile de combustibil

.

Sistemul de recuperare a căldurii reziduale (Wh).

Sistemul de recuperare a căldurii reziduale, utilizează caldura din gazele de evacuare de la motorul principal. Gazul de evacuare conține o mulțime de energie termică, care poate fi transformată în abur. Aburul poate fi apoi utilizat pentru încălzirea de cazare, zonele de marfă și de ulei de combustibil. Aburul poate fi utilizat pentru producerea de energie într-un turbo-generator. În funcție de configurație, un sistem de recuperare a căldurii reziduale se poate reduce consumul de carburant cu 7-14%.[17]

Fig. 4.3.6Recuperator de căldură evacuată

Apa în sistemul de combustibil

Formarea de NOx depinde de temperatura din căptușeala cilindrului. Prin scăderea temperaturii emisiile de NOx sunt de asemenea reduse. Prin adăugarea apei în combustibil înainte de injectare, temperatura în cilindru va fi redus. Acest lucru va avea ca rezultat o reducere a NOx cu 30-35%.

Sistem de epurare a gazelor recirculate

Formarea emisiilor de NOX poate fi redusă prin scăderea temperaturii în garniturile cilindrului din motorul principal. O modalitate de scăderea a temperaturii este de a recircula o parte din gazele de evacuare. O parte din gazele de evacuare este amestecat cu aerul baleiat, astfel încât conținutul de oxigen este redus, împreună cu o temperatură mai scăzută în camera de ardere. Măsurătorile au arătat că această tehnologie au un potențial de reduceri de NOx de aproximativ 80%..[19]

Pompare și racire forțată

Prin utilizarea unui sistem de apă de răcire optimizat este posibil pentru a economisi până la 20% din puterea electrică generată, care corespunde la o reducere de aproximativ 1,5% din consumul total de combustibil. Studiile arată că rezistența în sistemul de răcire cu apă de multe ori poate fi redus. Când rezistența este redusă pompele mai mici pot fi utilizate și astfel salvând până la aproximativ 90% din puterea necesară pentru pompe.

Proiectarea unei nave este un proces foarte complex , deoarece multe aspecte și constrângeri trebuie să fie luate în considerare în același timp . De foarte multe ori se cere de a interfera unele cu altele într-un mod negativ, astfel că prin îndeplinirea unei cereri , altă cerere nu poate fi îndeplinită sau este chiar contracarată .

Pentru reducerea de noxe, separarea prin injecție directă a apei este considerată cea mai bună soluție deoarece această tehnică și-a dovedit capacitatea de a reduce nivelul NOx din gazele arse evacuate de către motor, cu până la 60 %, iar în cazul aplicării catalizatorului Selective Catalitic Reaction, în prezența soluției de uree dizolvată în apă, are loc transformarea oxizilor de azot în azot inofensiv și apă. .[18]

4.4. Propulsia electrică la o navă de tip Ro-Ro

Antrenarea elicei cu motoare de curent alternativ este folosită mai ales la navele cu puteri mari la axul elicei, de peste 3000 kW. La navele cu puteri mari la axul elicei, antrenarea elicei cu motoare de curent continuu nu mai este posibilă.

Energia electrică de curent alternativ este obținută cu ajutorul generatoarelor sincrone trifazate. Aceste generatoare au tensiuni la borne diverse: R.N.R. admite o tensiune de maximum 7,5 kV, G.L.1 admite 6 kV, L.R.2 admite 3,5 kV etc. Frecvențele utilizate sunt determinate de turația motorului primar, ele nefiind legate de frecvențele standard de la uscat (50 Hz sau 60 Hz).

Motoarele mecanice primare care antrenează generatoarele sunt turbine cu abur sau motoare diesel. .[20]

Motoarele electrice care antrenează elicea pot fi de tip sincron, sau asincron, în momentul de fațăse preferă motoarele sincrone. De și motorul asincron are o construcție mai simplă, gabarit mai mic și nu necesită curent continuu pentru excitație, totuși motorul sincron este preferat pentru propulsia în curent alternativ datorită unor calități ale sale precum:

poate funcționa la factor de putere ridicat, ceea ce duce la reducerea pierderilor pe cablurile de alimentare și la micșorarea secțiunii acestora;

pot fi construite cu un întrefier mai mare decât cel al motorului asincron, aspect foarte important în condițiileoscilațiilor corpului navei pe mare agitată;

se poate asigura o sincronizare a elicelor, la navele cu două elici (funcționarea elicelor la viteze diferite duce la oscilații ale carenei).

Împărțirea puterii de propulsie pe mai multe generatoare.

Ca și la propulsia în curent continuu, întreaga putere necesară pentru alimentarea motorului de propulsie este furnizată de mai multe grupuri electrogene.

Avantajul principal al împărțirii puterii pe mai multe generatoare este repartizarea raționalăa acesteia în funcție de regimul de navigație, ca și o solicitare raționalăa motoarelor mecanice primare. Aceste afirmații sunt ilustrate în diagramele din fig. 3.1, a și 3.1, b.

După cum rezultă din fig. 4.4.1. a motorului diesel este utilizat integral în ceea ce privește puterea furnizată numai la turația nominală (punctul A); la turații inferioare celei nominale motorul diesel este subsolicitat (suprafața hașurată).

b)

Figura 4.4.1. Caracteristicile putere-turație.

a – propulsie directă; b – propulsie electrică;

1 – caracteristica motorului diesel cuplat direct cu elicea;.

2 – caracteristica elicei; 3,4,5 caracteristici parțiale ale motorului

În figura 4.4.1., b puterea de propulsie este împărțită de patru generatoare care funcționează în paralel, soluție întâlnită frecvent la propulsia diesel- electrică. Curba 5 reprezintă puterea în funcție de turație a unui singur motor diesel cuplat direct cu elicea, curba 4 a două motoare diesel, curba 3 a trei motoare, iar curba 1 toate cele patru motoare diesel cuplate direct cu elicea. După cum se vede, cu un singur generator se obțin o turație de 50%, cu două de 70%, cu trei de aproximativ 87%, iar cu toate cele patru generatoare de 100%. Astfel, în regimuri de navigație de viteze reduse și de puteri mici se poate folosi un număr mai mic de generatoare, utilizându-se mai rațional energia la bord. .[21]

Reglarea turației, frânarea și schimbarea sensului elicei.

Reglarea turației elicei duce la modificarea vitezei navei. Reglarea vitezei motorului de propulsie se face de obicei prin reglarea frecvenței tensiunii de alimentare, combinată cu reglarea tensiunii prin conectarea sau deconectarea generatoarelor. Reglarea turației elicei pe cale electrică se completează se completează cu reglarea turației motoarelor mecanice primare.

În domeniul de turație cuprinse între 50% – 100% motorul elicei funcționează ca motor sincron, iar în domeniul de turație sub 50% motorul funcționează în asincron, reglarea turației făcându-se tot în frecvență. Pentru a nu modifica cuplul critic al motorului, în acest din urmă caz se respectă condiția U/f = constant, adică reglarea vitezei se face la flux constant.

Inversarea sensului de rotație al elicei se face prin schimbarea succesiuni fazelor de alimentare a motorului cu ajutorul unui comutator. În acest sistem simplu de schimbare a sensului de rotație a elicei motorului mecanic primar nu-și schimbă turația.

Procesul de inversare a sensului de rotație a elicei cuprinde mai multe operații și regimuri de funcționare a motorului care au implicați deosebite în funcționarea instalației de propulsie.

Operațiunile care au loc la inversarea sensului sunt:

deconectarea motorului de la generatoare ;

schimbarea succesiunii fazelor.

După schimbarea succesiunii fazelor rotorului motorului continuă sa se rotească în sensul anterior, dar în sens invers câmpului magnetic învârtitor statoric care și-a schimbat sensul. Astfel motorul trece în regim de frânare în contra curent cu alunecare supraunitară. Datorită frânarii puternice, elicea ajunge repede în repaus, apoi pornește în sens invers. După schimbarea sensului de rotație al elicei, motorul pornește în sens contrar ca motor asincron.

Viteza procesului de reversare depinde de mărimea cuplului dinamic (inerțial) care rezultă din diferența dintre cuplul inițial de frânare și cuplul rezistent de la axul elicei. Ecuația procesului dinamic va fi:

Md = M – Mr

în care: Md – cuplul dinamic;

M – cuplul electromagnetic al motorului electric;

Mr – cuplul rezistent la axul elicei.

Figura 4.4.2 Caracteristica cuplu – alunecare Figura 4.4.3.Curba de inversare a sensului elicei

1 – înfășurarea din cupru 1 – curba cuplului elicei

2 – Înfășurarea din bronz 2,3,4,5 – caracteristicile mecanice ale

motorului elicei la diverse frecvențe

ale curentului de alimentare

Pentru a crește viteza procesului de reversare, deci pentru a micșora durata regimului tranzitoriu, se mărește cuplul electromagnetic de pornire al motorului (Mp); aceste motoare se construiesc cu o înfășurare cu o înfășurare în scurtcircuit, montată în piesele polare. În funcție de natura conductoarelor acestei înfășurări se obțin cupluri de pornire diferite, aspect ilustrat în figura 4.4.3. În timpul procesului de reversare se deconectează excitatoarea motorului, înfășurarea de excitație a acestuia se închide în scurtcircuit servind și ea procesului de pornire ca motor asincron.

Variația cuplului rezistent Mr la axul elicei în timpul procesului de reversare este reprezentat în figura 4.4.4 (curba 1). Această curbă se obține prin încercări pe model. Tot în figura 4.5.4 se reprezintă și caracteristicile mecanice ale motorului de propulsie în regim de motor asincron. Aceste caracteristici sunt reprezentate la diverse frecvențe respectând raportul U/f = constant.

Așa cum rezultă din figura 4.5.5 cuplul de frânare crește odată cu micșorarea frecvenței. La frecvența nominală nu este posibilă inversarea sensului elicei. Un cuplu de frânare capabil de a inversa sensul elicei se obține la frecvențe mai mici de 30% din frecvența nominală (la 30% fn, curba cuplului motorului este tangentă la curba elicei).

Pentru grăbirea procesului de reversare, în cazul grupurilor electrogene cu turbine, la începutul procesului se oprește admisia agentului termic în turbină. După schimbarea succesiunii fazelor statorice motorul elicei care funcționează în contracurent este frânat și de masele de inerție ale turboagregatului în curs de oprire. Astfel, frecvența curentului scade până la cea necesară inversării. La grupurile electrogene cu motoare diesel acest lucru nu este posibil, de aceea înaintea procesului de inversare se face o reducere a turației motorului diesel, deci a frecvenței.

În timpul procesului de inversare a sensului, motorul electric absoarbe un curent mai mare decât cel de regim. Acesta face ca tensiunea generatoarelor să scadă și odată cu ea și cuplul motorului elicei. Pentru a aduce tensiunea generatorului la valorile convenabile se acționează asupra excitației generatoarelor; de obicei se mărește excitația pe durate scurte (”șocuri de excitație”).

Datele experimentale arată că în intervalele de suprasarcină trebuie sa se mărească puterea de excitație de 4 – 6.25 ori față de cea nominală, cu condiția că nu se ajungă la saturația generatorului. În cazul saturării, efectul acestor șocuri de excitație nu ar mai fi cel scontat.

Înfășurările motorului elicei: statorică, de excitație, înfășurarea de pornire și frânare, înfășurările generatoarelor (statorică și de excitație) se dimensionează la supracurenții din timpul procesului de inversare.

Practica arată că dacă mașinile se construiesc în așa fel încât procesul de inversare să se efectueze rapid, pornind de la viteza maximă ”înainte”, încălzirea mașinilor la navigația obișnuită nu atinge nici pe departe valorile admisibile; astfel rezultă o durată îndelungată de funcționare.

Deși manevrele la viteză redusă au o importanță mai mică în dimensionarea instalației de propulsie (cuplul rezistent la axul elicei este redus), totuși are importanță frecvența manevrelor în condiții dificile (exemplu, pătrunderea într-o ecluză, manevre în ape înguste sau curenți de apă rapizi, etc.).

În afară de folosirea frânarii în contracurent în procesul de inversare a sensului motorului elicei, se poate utiliza și frânarea dinamică care oprește rapid motorul. În acest caz înfășurarea statorică a motorului se deconectează de la generator și se închide pe o rezistență, continuând să excităm motorul. Astfel motorul trece să funcționeze în regim de generator sincron, rotorul primind energie mecanică de la elice. În figura 4.4.4 se reprezintă variația curentului absorbit de motor, cuplul său și cuplul rezistent al elicei, în timpul de excitație. De obicei se preferă o frânare la curentul de excitație redus, caz în care rezistența de frânare devine mai mică și se poate realiza o frânare mai rapidă chiar la viteze ridicate ale navei.

Dacă se dorește o frânare cu cuplu maxim și rezistență minimă, trebuie să se asigure o variație continuă a curentului de excitație.

Figura 4.4.4. Diagramele curent – turație și cuplu – turație

1-curbele curentului, 2 – curbele cuplului motor, 3- curbele cuplului elicei

Fig. 4.4.5 Procesul de inversare a sensului de marș

– curba curentului, b- curba turației

Procesul de inversare a sensului, utilizând frânarea dinamică este ilustrată în figura 3. . Principalele momente ale acestuia sunt:

– Comandă ”înapoi cu viteză maximă”. În acest punct se fixează regulatorul de turație a motoarelor diesel la turația necesară inversări a sensului.

– Întreruperea excitației generatoarelor și motoarelor.

– Deconectarea motoarelor de la generator.

– Conectarea rezistențelor de frânare și a excitației motorului. Turația motoarelor scade rapid.

– Deconectarea rezistențelor de frânare și întreruperea excitației motoarelor.

– Conectarea motoarelor la generatoare cu succesiunea fazelor schimbată. Generatoarele se excită prin șocuri. Motoarele funcționează in asincron.

– Regimul normal de navigație. Excitația discontinuă a generatoarelor se întrerupe și se stabilește la valoarea nominală.

– Regulatorul motorului mecanic se fixează la viteza dorită pentru navigație.

Generatoarele de propulsie funcționează în paralel. De obicei se utilizează o sincronizare fină a generatoarelor cu ajutorul sincronoscoapelor automate. Există însă și posibilitatea conectării generatoarelor în paralel în lipsa tensiunii și apoi se excită. În acest caz este nevoie de bobine de soc pentru limitarea curenților.

Scheme de propulsie în curent alternativ trifazat

Instalațiile de antrenare a elicei navelor cu motoare de curent alternativ pot fi împărțite în:

instalații de propulsie cu turbogeneratoare;

instalații de propulsie cu diesel – generatoare;

instalații de propulsie cu elice cu pas reglabil.

Instalații de propulsie cu turbogeneratoare

La aceste instalații generatoarele sincrone care produc energie electrică pentru alimentarea motoarelor elicei sunt antrenate de turbine cu abur. Asemenea sisteme se folosesc la puteri mari, deci la nave de mare tonaj.

În cele ce urmează se vor prezenta câteva scheme tipice utilizate pentru propulsie, cu turbogeneratoare.

La navele cu două elici se pot utiliza scheme din fig. 3.6 (anexă) care se caracterizează prin alimentarea separată a motoarelor de propulsie. Cele două generatoare nu sunt prevăzute să funcționeze în paralel.

La viteze reduse ale navei ambele motoare pot fi alimentate de la un singur generator prin intermediul unui întreruptor de cuplaj. Frânarea se face în contracurent. Excitația generatorului este de tipul „cu șocuri" și se obține de la un convertizor rotativ sau static. Excitația motoarelor se face U = constant, de la rețeaua de curent alternativ.

La navele petroliere schemele de propulsie conțin, în general, un motor de antrenare a elicei și un singur generator. Generatorul este utilizat, în regim de staționare și pentru alimentarea pompelor de încărcat sau descărcat petrol.

Pentru mărirea fiabilității la unele nave se utilizează antrenarea elicei de către două motoare sincrone cuplate pe același arbore (fig.3.8 anexă).

Fiecare motor este alimentat de către ungenerator. Această schemă poate funcționa cu un randament satisfăcător chiar la jumătate dinputerea nominală. Deoarece motoarele în acest caz au gabarite mai mici se poate utiliza maibine spațiul de amplasare a lor la pupa navei.

Influența motorului electric asupra EEDI-ului

Motoarele de tipul B&W MAN ME ce sunt aranjate cu valvele de combustibil și cele de ieșire acționate electric reprezintă designul de ultimă generație a motoarelor diesel de viteză mică.

Seria ME a motoarelor cu control electric au valori de consum al combustibilului specifice (SFC) ce sunt egale cu motoarele controlate mecanic la punctul optim, dar mai mică în anumite valori ale puterii deoarece controalele electronice pot regla valvele de intrare/ieșire cu capacitatea motorului.

Figura 4.4.6 reprezintă în mod relativ performanță unui motor electric și al unuia mecanic optimizat pentru 100% din MCR.

Fig. 4.4.6 Consumul specific de combustibil a motoarelor acționate electric și mecanic

Abilitatea de a menține valorile intrărilor și ieșirilor de combustibil conferă un control asupra emisiilor pentru o gamă variată de puteri.

Deși seriile ME de motoare costă mai mult decât cele MC, este anticipată scăderea prețului în viitor.

O concluzie ar putea fi, așa cum este demonstrat în Tabelul 4.4.7 motorul controlat electric din seria ME conferă o îmbunătățire în EEDI cu 2.2%, în comparație cu motoarele controlate mecanic din seria MC.

Fig. 4.4.7 Influența motoarelor electronice asupra EEDI-ului

4.5 Constatări legate de design, optimizare și EEDI

Multe din constatări și concluzii listate mai jos sunt încorporate în IMO MEPC 60/4/34. Acest document a fost egal revizuit de SNAME Ad Hoc Panel NO18 evaluând EEDI și trimis IMO de societatea profesională IMarEST în numele de SNAME. IMarEST are statut NGO la IMO.

EEDI-ul este în special sensibil la viteza de servicu cu cât nevoia de energie crește cu cubul variației vitezei în uz. Reducând viteza din uz cu un Nod se reduce EEDI între 10%-15%.

Barele de pescaj/raportul de pescaj de design pentru containierele existente este undeva la 1.12, iar pentru LNG-uri este de 1.08. Pentru a înțelege impactul pescajului liniei de încărcare selectate pe un EEDI, calculele s-au facut cu Ts/Td=1.20 pentru containiere și Ts/Td =1.16 pentru LNG-uri. Crescând brațele pescajului pentru containiere și LNG-uri la Ts/Td=1.20 și Ts/Td=1.16 se reduce EEDI-ul comparat cu design-ul standard cu 9% și 10%.

Pentru tancuri, containiere și LNG-uri o creste cu 5% a greutății oțelului coca crește indexul atins cu 0.5%-1.4%. Pentru a pune acestea în perspectivă o reducere 0.05-0.10 Nd ar compensa impactul creșterii cu greutatea oțelului ce compune coca.

Pentru tancul Aframax procentul EEDI-ului se îmbunătățește cu aproximativ 1% pentru fiecare reducere cu 0.1 în Cb. Schimbarea relativă în EEDI cu schimbarea în Cb a fost comparată cu schimbarea relativa ce a intrat în calculul emisiilor de CO2 pentru un reprezentativ dus-întors și găsit a fi o înțelegere rezonabilă.

Îmbunătățirile în EEDI cu 2%-3% poate fi realizată pentru un tanc Aframax crescând raportul LBP/Beam la 6.0 și mai mult și raportul LBP/depht la 12.5 și mai mult. Oricum , aceste mici îmbunătățiri în EEDI vin cu un preț, cum ar fi costurile construcției sunt mai mari, lungimea depășește capacitatea de acostare din multe terminale.

Influența mărimii navei. Utilizând deadweight-ul ca un surogat pentru capacitate , EEDI-ul nu încurajează optimizarea utilizării mai efective a navei, angajarea a unor nave mai mari care ar beneficia de economii, navele special construite pentru alternative.

Pentru containiere , combinația reducerea vitezei de serviciu de la valoarea tipică 25Nd la 17.5Nd si crescând coeficientul block pentru modele mai lente reduce producția de CO2 si EEOI cu 47%. Intrucât viteza optimă de construcție este calculată ca 24-26 Nd când HFOeste 250$/tona, este 20-21Nd cu HFO la 500$/tona și 17-18Nd cu HFO la 1000$/tona.

Baby Neo-Panamax a evaluat acest studiu are aceeași capacitate ca si Panamax dar are o capacitate mult mai mare de încărcare decât Panamax cu fascicul restrictionat. Emisiile de CO2 per TEU pentru Baby Neo_Panamax este cu 13.8% mai jos comparat cu containierul Panamax. Intrucât Panamax are un EEDI cu 3.6% mai favorabil.

Pentru LNG-urile mari, EEDI este cu 5%-6% mai mic pentru o configurație optimizată surub dublu /skeg dublu comparat cu aranjamente cu surub simplu. Aceste proiecte sunt restricționate de pescaj. Pentru șuruburi duble elicele pot avea aprope același diametru ca cele care au o singura elice permițând o mai mare eficacitate la turații joase.

Pentru LNG-uri DFDE-ul și COGES-ul propulsiile alternative ofera o reducere semnificantă a emisiilor de CO2 comparând cu centralele de propulsie DRL și DFDE.

Mărirea dimensiunilor și tonajul navelor moderne realizate pe principii dinamice de plutire pe aripi portante și în mod deosebit a navelor pe perna de aer, sunt considerate de specialiști ca nave ale viitorului apropiat. Actuala criză economică mondială va determina mutații calitative care vor conduce la continua dezvoltare și perfecționare a construcțiilor navale, datorită faptului ca navele constituie mijlocul de bază de transport cel mai economic pentru comerțul internațional.

Capitolul V

Concluzii

Perspectivele de viitor pe plan mondial în construcțiile navale sunt legate de posibilitatea înlocuirii motoarelor diesel prin turbine cu gaze și de utilizare a reactoarelor nucleare pentru propulsia navelor, (spargătorul de gheață sovietic Lenin, fiind prima nava cu propulsie nucleară). Secolul nostru se caracterizează în domeniul construcțiilor navale printr-o tendință spre gigantism, (cum este de altfel și pasagerul Mary Queen II, o adevărată insula cu elice).

Apariția motorului cu ardere interna și apoi a turbinei cu gaze a reținut atenția constructorilor navali, care le vor utiliza din ce în ce mai frecvent, spațiul mult redus, ocupat de combustibilul lichid avantajând considerabil creșterea capacității de transport.

Pentru motoarele diesel navale regimul tranzitoriu de funcționare este mai frecvent decât cel stabilizat. La accelerarea deplasării unei nave, puterea efectivă a motorului și momentul motor efectiv rămân sub valorile corespunzătoare regimului stabilizat, iar consumul specific de combustibil este mai mare.

Creșterea cantității de încărcătură proaspătă reținută în cilindrii motorului la sfârșitul admisiei, optimizarea pocesului de formare a amestecului carburant și îmbunătățirea arderii conduc la creșterea presiunii și a cuplului motor (acesta crescând), atunci când funcționează în regim tranzitoriu de accelerare, la micșorarea consumului specific de combustibil și a emisiilor de noxe din gazele de evacuare. Arderea mult mai completă, datorită injecției combustibilului la presiuni mari și a utilizării supraalimentării cu turbine cu geometrie variabilă, conduce la emisii mai reduse de particule.

Cele care rămân, multe dintre ele volatile, unele sunt oxidate la intrarea în catalizator, iar celelalte sunt colectate pe suprafața ceramică a filtrului, existând posibilitatea oxidării lor de către NO2 care rezultă din NOx din catalizator. La M.A.C. supraalimentat consumul specific de combustibil se reduce comparativ cu M.A.C. cu aspirație naturală, această scădere este mai pronunțată cu cât este mai redusă sarcina motorului. Datorită aportului suplimentar de aer care are loc o dată cu creșterea turației, un M.A.C. supraalimentat emite o cantitate de fum mult mai redusă față de un motor cu aspirație naturală deci poluează mai puțin.

Ca alternativă la carburanții cu conținut redus de sulf, navele pot opta pentru metode echivalente de punere în conformitate, cum ar fi sistemele de purificare a gazelor de evacuare sau navele propulsate cu GNL. O alternativă de micșorare cu peste 30% a acestor emisii, atât la navele propulsate cu motoare diesel, cât și cu turbine cu abur sau gaze, este cea aplicată de către firma germană „MAN B&W” și anume, de utilizare pentru ardere în locul motorinei, a LNG (liquid natural gas).

Pentru reducerea de noxe, separarea prin injecție directă a apei este considerată cea mai bună soluție deoarece această tehnică și-a dovedit capacitatea de a reduce nivelul NOx din gazele arse evacuate de către motor, cu până la 60 %, iar în cazul aplicării catalizatorului Selective Catalitic Reaction, în prezența soluției de uree dizolvată în apă, are loc transformarea oxizilor de azot în azot inofensiv și apă.

Reducerea particulelor în cazul funcționării motorului diesel naval cu combustibil greu este încă o mare provocare. Tehnic există soluții (precipitatori electrostatici umezi) dar implică ori un volum mare în compartimentul mașini al navei ori un cost ridicat. Oricum, emisiile de particule sunt reduse de la 50 % la 90 % când se trece la combustibilii distilați și aditivați.

Bibliografie

[1] http://www.barci-agrement.ro/istoric.html

[2] http://articole.famouswhy.ro/navigatia_cu_vele

[3] http://articole.famouswhy.ro/navele_moderne/

[4] Bujenuta M. – “Îndrumător marinăresc”, Editura Tehnică, București, 1969

[5 ]Dumitru Munteanu – “Marinărie”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1989

[6] Charles H. Brown, Nicholls’s Seamanship and Nautical Knowledge, Editura Brown, son and Ferguson, Glasgow, 1947

[7] Legea nr. 269/ 2006 „Reguli privind prevenirea poluării atmosferei de către nave” la Convenția internațională din 1973 pentru prevenirea poluării de către nave, modificată prin Protocolul din 1978 (MARPOL 73/78)

[8] Decizia 1/CP.16 a Conferinței părților la CCONUSC („Acordurile de la Cancún”); Pe baza celui de-al patrulea raport de evaluare al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC);

[9] Directiva 2012/33/UE a Parlamentului European și a Consiliului din 21 noiembrie 2012 de modificare a Directivei 1999/32/CE a Consiliului privind reducerea conținutului de sulf din combustibilii marini

[10] Communication from the Commission Europe, 2020 COM (2010) final 2020

[11] MEPC.1 / Circ.684.

[12] http://www.rina.org.uk/ship_eedi

[13] Ion A. Manoliu: Nave și Navigație, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1984

[14] MAIER Viorel – Teoria și construcția navei

[15] http://www.greenship.org

[16] Hans Zellbeck ș.a. – New Concepts of Supercharging to improve the acceleration performance of internal combustion engines, MTZ Worldwide nr. 6, 1999

[17] Ceangă I. – Dinamica sistemelor navale de propulsie, Editura Tehnică București, 2003

[18] Motorship, the Motor Ship Publishing Office, London, 1995….2008

[19] www.mandiesel.com

[20] Buzbuchi N, – Dinamica sistemelor de propulsie navală, Tipografia Institutului de Marină Civilă, Constanța, 1998

[21] Concluziile Consiliului European din 29-30.10.2009 și Rezoluția Parlamentului European din 4.2.2009 [2008/2105 (INI)]

[22] Note de curs (Cdor.conf.univ.dr.ing. Nicolae-Florin Marius)