Κατασκευή υπολογιστικού εργαλείου για τον αναλυτικό υπολογισμό των αερίων εκπομπών από τη λειτουργία των πλοίων

Καλογερόπουλος, Ιωάννης; Kalogeropoulos, Ioannis

dc.contributor.author	Καλογερόπουλος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Kalogeropoulos, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2020-10-13T09:22:49Z
dc.date.available	2020-10-13T09:22:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51421
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19119
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αέριες εκπομπές	el
dc.subject	Μέθοδοι υπολογισμού αερίων εκπομπών πλοίων	el
dc.subject	Ανάπτυξη υπολογιστικού εργαλείου	el
dc.subject	Γλώσσα προγραμματισμού Python	el
dc.subject	Ανάλυση ευαισθησίας	el
dc.subject	Emissions	en
dc.subject	Methods for calculating ship emissions	en
dc.subject	Tool Development	en
dc.subject	Python	en
dc.subject	Sensitivity analysis	en
dc.title	Κατασκευή υπολογιστικού εργαλείου για τον αναλυτικό υπολογισμό των αερίων εκπομπών από τη λειτουργία των πλοίων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ship emissions	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-29
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η κατασκευή ενός υπολογιστικού εργαλείου για τον αναλυτικό υπολογισμό των αερίων εκπομπών από τη λειτουργία των πλοίων. Ένα τέτοιο εργαλείο μπορεί να συνεισφέρει στη λήψη κατάλληλων μέτρων για τη μείωση των αερίων εκπομπών. Επιπλέον, μπορεί να βοηθήσει στην τήρηση των μέτρων που ορίζουν οι υπάρχοντες κανονισμοί. Αρχικά, γίνεται αναφορά των κύριων αερίων εκπομπών που προέρχονται από τη ναυτιλία και των αντίστοιχων συνεπειών τους τόσο στο περιβάλλον όσο και στην ανθρώπινη υγεία. Επιπροσθέτως, παρατίθενται όλοι οι σχετικοί κανονισμοί που έχουν υιοθετηθεί σε επίπεδο Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού (IMO) αλλά και Ευρωπαϊκής Ένωσης με σκοπό τη μείωση των αερίων εκπομπών από τα πλοία. Εν συνεχεία, παρουσιάζονται οι υπάρχουσες μέθοδοι υπολογισμού των εν λόγω εκπομπών και ύστερα από τη συγκριτική τους ανάλυση, γίνεται η επιλογή εκείνης που θα χρησιμοποιηθεί στην παρούσα εργασία. Με βάση το μαθηματικό μοντέλο που διέπει τη μέθοδο που επιλέχθηκε, αναπτύσσεται κώδικας στη γλώσσα προγραμματισμού Python για την κατασκευή του υπολογιστικού εργαλείου. Το εν λόγω εργαλείο δέχεται ως δεδομένα ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά ενός ή περισσοτέρων πλοίων και υπολογίζει τις συνολικές αέριες εκπομπές που παράγουν. Παράλληλα, παρέχει τη δυνατότητα ανάλυσης των αποτελεσμάτων ανά τύπο πλοίου, ανά τύπο αέριας εκπομπής αλλά και με βάση την ταχύτητα και την ηλικία των πλοίων. Η λογική του προγράμματος είναι ότι «διαβάζει» ένα αρχείο excel με τα απαραίτητα δεδομένα εισόδου και παράγει ένα νέο αρχείο excel με τις παραγόμενες αέριες εκπομπές κάθε πλοίου αλλά και κατάλληλους πίνακες και ειδικά διαμορφωμένα διαγράμματα για την παρουσίαση και την ανάλυση των αποτελεσμάτων. Σημειώνεται πως το υπολογιστικό εργαλείο αφορά τέσσερις τύπους πλοίων και συγκεκριμένα τους τύπους Bulk Carrier, Tanker, Container και Ro-Ro. Επιπλέον, το υπολογιστικό εργαλείο υπολογίζει τις εκπομπές τεσσάρων αερίων και συγκεκριμένα του διοξειδίου του άνθρακα (CO2), των οξειδίων του θείου (SOx), των οξειδίων του αζώτου (NOx) και των αιωρούμενων σωματιδίων (PM). Στη συνέχεια, γίνεται μία πρώτη εφαρμογή κατά την οποία συγκρίνονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν από διαφορετικές μεθόδους με τις αντίστοιχες εγγραφές του MRV για το έτος 2018. Ακολουθεί η ανάλυση ευαισθησίας του υπολογιστικού εργαλείου κατά την οποία διαπιστώνεται πόσο επηρεάζει τα τελικά αποτελέσματα η μεταβολή κάθε μίας μεμονωμένης μεταβλητής του προγράμματος. Έπειτα, πραγματοποιείται μία πλήρης εφαρμογή του υπολογιστικού εργαλείου σε ένα τυχαίο δείγμα εκατό πλοίων. Μέσω της εφαρμογής αυτής παρουσιάζονται όλα τα αποτελέσματα και οι αναλύσεις που παρέχει το εργαλείο καθώς και η εξαγωγή των αντίστοιχων συμπερασμάτων. Τέλος, πραγματοποιείται μία εφαρμογή του υπολογιστικού εργαλείου με την χρήση στοιχείων για την κίνηση ενός πλοίου από τις καταγραφές του δορυφορικού συστήματος AIS. Η εφαρμογή αυτή αναδεικνύει τη δυνατότητα του υπολογιστικού εργαλείου να αξιοποιεί στοιχεία από βάσεις δεδομένων που ενημερώνονται σε πραγματικό χρόνο μέσω δορυφόρου για τον υπολογισμό των αερίων εκπομπών από τη λειτουργία ενός ή περισσοτέρων πλοίων.	el
heal.abstract	The purpose of this diploma thesis is the development of a tool for calculating ship air emissions. A tool like this can contribute to establish appropriate measures for reducing air emissions. It can also help shipping industry to comply with the existing Regulations. First of all, this thesis presents the main air emissions that are produced by ships, describing their impact not only on the environment but also on human health. It also includes all the measures for ship air emissions reduction that have been taken by International Maritime Organization (IMO) and European Union (EU) through their Regulations. In addition, there is a presentation of all the existing methods of estimating ship air emissions. Moreover, a comparative analysis of those methods takes place in order to choose which one will be used in this diploma thesis. The emissions tool was developed by using the programming language Python. This tool takes as input some main particulars of one or more ships and calculates the air emissions that they produce. In addition, the tool provides tables and diagrams for the analysis of the results by ship type, emission type, speed and age of ships. Specifically, the tool ‘reads’ an excel file which includes the input data and then produces a new excel file with the results of air emissions as well as tables and diagrams for the appropriate analysis. The emissions tool that was developed in this diploma thesis is about four ship types: Bulk Carrier, Tanker, Container, Ro-Ro. In addition, this tool calculates four specific air emissions: carbon dioxide (CO2), sulphur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx) and particulate matters (PM). After the development of the tool, a short application of the program takes place in order to compare the results with the relative records of European Regulation MRV for 2018. For this application, the particulars of 100 ships were collected in order to calculate their CO2 emissions for 2018. Then, a sensitivity analysis of the tool is conducted in order to note how changes of a single parameter affect its results and identify the most critical one. Furthermore, a first complete application of this tool takes place. For this application the particulars of 100 ships that departed from or arrived at ports of the European Economic Area (EEA) in 2018 were collected. By using those data, the program calculates the air emissions that those ships produced in 2018. The goal of this application is to present the results and the complete analysis that can be provided by the emissions tool. Finally, there is another application of the emissions tool that was developed in this diploma thesis. The particulars of a Bulk Carrier were collected for this last application. Then, the data for its movement in Baltic Sea for 24 hours were collected from a website that has access in the records of Automatic Identification System (AIS). The goal of this application is to highlight the capability of this tool to use real time data from AIS, in order to calculate ship air emissions and produce results of great accuracy.	en
heal.advisorName	Βεντίκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Καϊκτσής, Λάμπρος	el
heal.committeeMemberName	Λυρίδης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μελέτης Πλοίου και Θαλάσσιων Μεταφορών. Εργαστήριο Θαλασσίων Μεταφορών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	92 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false