Thermo-economic assessment of a gas turbine combined system with alternative fuels for cruise vessel

Βάλλης, Αθανάσιος; Vallis, Athanasios

dc.contributor.author	Βάλλης, Αθανάσιος	el
dc.contributor.author	Vallis, Athanasios	en
dc.date.accessioned	2025-05-23T10:36:15Z
dc.date.available	2025-05-23T10:36:15Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61933
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29629
dc.rights	Default License
dc.subject	Ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας	el
dc.subject	Αεριοστρόβιλοι	el
dc.subject	Εναλλακτικά καύσιμα	el
dc.subject	Κρουαζιερόπλοιο	el
dc.subject	Ναυτικές μηχανές	el
dc.subject	Waste heat recovery	en
dc.subject	Main engines	en
dc.subject	Alternative fuels	en
dc.subject	Cruise ships	en
dc.subject	Gas turbines	en
dc.title	Thermo-economic assessment of a gas turbine combined system with alternative fuels for cruise vessel	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Waste Heat Recovery Systems	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-02-03
heal.abstract	Η ανάγκη μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στη ναυτιλιακή βιομηχανία έχει τονώσει τη διερεύνηση τεχνολογικών εναλλακτικών λύσεων για την εναρμόνιση με όλο και πιο αυστηρούς κανονισμούς, κυρίως μέσω της υιοθέτησης καυσίμων χαμηλών ή μηδενικών εκπομπών άνθρακα. Παρόλο που οι αεριοστρόβιλοι έχουν αποδείξει την ικανότητά τους να αποτελούν αποδεδειγμένη λύση σε θαλάσσιες εφαρμογές, επί του παρόντος περιορίζονται σε εξειδικευμένα τμήματα πλοίων όπως πολεμικά πλοία και ταχύπλοα πλοία. Η χρήση αεριοστροβίλων για ποντοπόρα εμπορικά και επιβατηγά πλοία έχει περιοριστεί, κυρίως λόγω της χαμηλότερης απόδοσής τους σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ναυτικούς κινητήρες ντίζελ. Η ανάγκη όμως για απαλλαγή από τον άνθρακα τους καθιστά αναγκαίους, καθώς οι αεριοστρόβιλοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αποτελεσματικά εναλλακτικά καύσιμα όπως απλό ή συνθετικό φυσικό αέριο, μεθανόλη και υδρογόνο. Η επιτυχής εισαγωγή αεριοστροβίλων σε μελλοντικά εμπορικά πλοία θα βασιστεί σε δύο βασικούς παράγοντες: α) σημαντική αύξηση της συνολικής απόδοσης που επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με ατμοστρόβιλους συνδυασμένου κύκλου (COGES) και β) την ικανότητα ανταγωνιστικής χρήσης εναλλακτικών καυσίμων. Αυτή η εργασία διερευνά μια έννοια συνδυασμένου κύκλου ναυτικών αεριοστροβίλων με στόχο την επίτευξη επιπέδων απόδοσης που είτε ταιριάζουν είτε ξεπερνούν εκείνα των παραδοσιακών ναυτικών κινητήρων diesel. Επιπλέον, διερευνάται η ενσωμάτωση εναλλακτικών καυσίμων, όπως το φυσικό αέριο, η μεθανόλη και το υδρογόνο, με έμφαση στην αξιολόγηση των πιθανών οφελών από τη μείωση των εκπομπών CO2. Χρησιμοποιώντας ένα σύγχρονο εργαλείο μοντελοποίησης διεργασιών και υιοθετώντας μια προσέγγιση μηχανικής συστημάτων, μοντελοποιείται και προσομοιώνεται η έννοια του συνδυασμένου κύκλου αεριοστροβίλου. Αναλύεται λεπτομερώς η μεταφορά θερμότητας στο τμήμα της παραγωγής ατμού μέσω ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας και προτείνεται ένα νέο μοντέλο μειωμένης μεταφοράς θερμότητας για τα μερικά φορτία. Στη συνέχεια, διερευνώνται οι βέλτιστες παράμετροι λειτουργίας του συνδυασμένου συστήματος σε μερικά φορτία και πραγματοποιείται παραμετρική ανάλυση σε πλήρες εύρος φορτίου για 5 εναλλακτικά καύσιμα. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται μελέτη περίπτωσης για τη χρήση του εξεταζόμενου συστήματος μαζί με συμβατικούς κινητήρες diesel για τις ηλεκτρικές απαιτήσεις ενός σύγχρονου κρουαζιερόπλοιου. Συγκεκριμένα, δημιουργείται ένα πλάνο χρήσης για τους συμβατικούς πετρελαιοκινητήρες και το COGES για τη διατήρηση υψηλών επιπέδων απόδοσης σε ένα πλήρες εύρος φορτίων. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μελέτης περίπτωσης, τα οποία καταδεικνύουν ότι η προτεινόμενη εγκατάσταση πρόωσης μπορεί να συνδυάσει τα υψηλά επίπεδα απόδοσης των σύγχρονων πετρελαιοκινητήρων με τη χρήση εναλλακτικών καυσίμων μηδενικού άνθρακα και μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά επίπεδα μείωσης των εκπομπών CO2	el
heal.advisorName	Δημόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Δημόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Προυσαλίδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Λυρίδης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ναυτικής Μηχανολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	84 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false