Niekonwencjonalne metody odzysku ciepła odpadowego na statkach

Roman Liberacki

Niekonwencjonalne metody odzysku ciepła odpadowego na statkach

Abstrakt

W artykule opisano kilka metod odzysku ciepła odpadowego, które nie znalazły jeszcze szerokiego zastosowania na statkach. Obecnie, powszechnie wykorzystuje się ciepło spalin do wytwarzania pary wodnej grzewczej, a ciepło wody chłodzącej cylindry silników głównych - do wytwarzania wody słodkiej w wyparownikach podciśnieniowych. Znacznie rzadziej, para wodna lub spaliny służą do napędu turbogeneratorów. Metody te są jednak wykorzystywane od wielu lat i mogą być uznane za konwencjonalne. Proponowane na forum międzynarodowym dalsze ograniczenia emisji dwutlenku węgla, skłaniają do poszukiwania rozwiązań pozwalających na jeszcze szersze, niż dotychczas, odzyskiwanie traconej energii. Można to czynić zastępując obiegi parowe wodne obiegami organicznymi Rankina, które wykorzystują czynniki robocze wrzące w niskich temperaturach. Zalicza się tu różnego rodzaju węglowodory i inne czynniki robocze stosowane w chłodnictwie. Pozwala to na lepsze wykorzystanie ciepła spalin. Umożliwia też sięgnięcie po ciepło tracone w powietrzu doładowującym, wodzie chłodzącej cylindry, oleju smarowym - zarówno silników głównych jak i silników pomocniczych. Oprócz organicznych obiegów Rankina, zastosować można także obieg Kaliny, wykorzystujący mieszaninę wody i amoniaku, czy obieg trilateralny, gdzie ekspansja czynnika roboczego w maszynie cieplnej, odbywa się tuż po osiągnięciu przez niego stanu wrzenia. Rozważa się też rozwiązania wzorowane na silniku Stilla, czy silnikach sześciosuwowych. Można także budować układy, gdzie odzyskiwane ciepło jest bezpośrednio konwertowane na energię elektryczną w generatorach termoelektrycznych albo na energię mechaniczną w silnikach wykorzystujących nitinol, czyli stop niklu i tytanu. Wszystkie te niekonwencjonalne rozwiązania pozwalają na oszczędność paliwa od kilku do około dziesięciu procent, w odniesieniu do ilości paliwa zużywanego przez silniki główne.