Инновационные технологии утилизации сбросного тепла для судов с нулевыми выбросами углерода: обзор

Рост интенсивности международной торговли и значительная доля морского сектора в совокупных глобальных выбросах парниковых газов побудили Международную морскую организацию внедрить нормативные требования, направленные на сокращение выбросов судов. В этом контексте рекуперация сбросного тепла (WHR) является эффективным способом повышения энергетической эффективности судов, уменьшения количества энергии, отводимой в окружающую среду в виде потерь, и, в конечном счёте, сокращения выбросов парниковых газов. В настоящее время научная литература по технологиям WHR для судовых применений неоднородна с точки зрения рассматриваемых технологий, охвата исследований и полученных результатов, что затрудняет интерпретацию и сопоставление выводов. Предпринимались отдельные попытки провести обзор и систематизировать данную область, однако ряд ключевых аспектов по-прежнему освещён недостаточно. Поэтому настоящая статья направлена на устранение этих пробелов посредством комплексного обзора развития технологий WHR и их применения на борту судов. Сначала рассматриваются энергетические системы и характеристики доступного сбросного тепла для крупных типов судов, после чего анализируются существующие и разрабатываемые судовые технологии рекуперации сбросного тепла для морских применений. Особое внимание уделяется эффективности этих технологий в составе более широкой судовой энергетической системы. Для количественного сравнения различных технологий обобщаются общие ключевые показатели эффективности, полученные для существующих систем, экспериментальных прототипов и результатов моделирования. Обзор показывает, что появляется широкий спектр технологических решений для интеграции рекуперации сбросного тепла в судовые энергетические системы. В частности, традиционная турбокомпаундная система уже полностью внедрена в контексте морской рекуперации сбросного тепла (WHR). Напротив, системы органического цикла Ренкина (ORC) и абсорбционные холодильные системы пока не были должным образом адаптированы для морских применений из-за ограниченного числа исследований и прототипов, несмотря на их использование в традиционных системах WHR. К другим технологиям относятся, например, устройства аккумулирования тепловой энергии, гибридные холодильные системы...