The marine industry contributes a large proportion of the air pollutant emissions along coastal regions, and this air pollution has been strongly linked to cardiovascular diseases and other illnesses. To alleviate the problem, many ports have installed alternative maritime power (AMP) facilities that enable onboard marine auxiliary engines with generators (gensets) to be shut down while a ship is at berth. This study compared the emissions from conventional gensets with those from AMP facilities, focusing on four emission types: greenhouse gases (GHG), sulphur oxides (SOX), nitrogen oxides (NOX), and particulate matter (PM). Both direct (combustion / operation) and indirect (upstream) emissions were considered together for the emission comparison. The results showed that AMP has lower emissions than conventional onboard gensets, and this benefit is highly dependent on the electricity generation mix onshore. On average, GHG emissions could be reduced by about 18.3 %, while the other emissions (SOX, NOX, and PM) would decrease more dramatically (88.4 %, 90.1 %, and 91.5 %, respectively). Additionally, future benefits of the AMP would increase due to the expansion of renewable energies. Thus, this study supports the potential of AMP as a promising solution for environmental concerns at ports worldwide.
Diversified fuel types such as methanol, hydrogen, liquefied natural gas, ammonia, biofuels, have been come to fore in consideration of the limitations, regulations, environmental perception and efficient use of resources on maritime sector. NE is described as a substantial alternative energy source on the marine vessels in the sense of de-carbonization and fuel efficiency activities carried out by IMO. Although NPVs have been constructed for the merchant, navy and supply fields over the years, their numbers are few and working ranges are quite limited. NE generation techniques, reactor types, safety and security issues in case of any leakage or radiation pollution are analyzed and comparisons are performed between fossil-based fueled and NP based on icebreakers. The comparison are conducted on the basis of dimensions, resistances and operational competences by the VIKOR. NP icebreakers operated in recent years occupy a notable position in the ranking, although fossil fueled ones are most prevalent. Consequently, refueling period and emissions are the principal benefits of NPVs. Nevertheless, the use of such systems on marine vessels especially for merchant ships may come to the fore when all concerns in terms of safety, security and society are resolved since the slightest mistake can have irreversible consequences.
Maritime transportation is going to transfer to alternative fuels as a result of the worldwide demands toward decarbonization and tougher maritime emissions regulations. Methanol is considered as a potential marine fuel, which has the ability to reduce SOx and CO2 emissions, reduce climate change effects, and achieve the objective of green shipping. This work proposes and combines the innovative combination system of direct methanol solid oxide fuel cells (SOFC), proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), gas turbines (GT), and organic Rankine cycles (ORC) for maritime vessels. The system's primary power source is the SOFC, while the GT and PEMFC use the waste heat from the SOFC to generate useful power and improve the system's ability to use waste heat. Each component's thermodynamics model and the combined system's model are established and examined. The multigeneration system's energy and exergy efficiency are 76.2% and 30.3%, respectively. When compared to a SOFC stand-alone system, the energy efficiency of the GT and PEMFC system is increased by 19.2%. The use of PEMFC linked SOFC has significant efficiency when a ship is being started or maneuvered and a quick response from the power and propulsion plant is required.
세계적인 경제위기 시기를 맞아 최근 정부는 경제위기 극복은 물론 저탄소 녹색성장을 통하여 경제의 성장동력을 찾고자 노력하고 있다. 그리고 2008년 초에 불어닥친 초고유가 사태는 해양교통시설업무를 추진함에 있어 관련 운영시설의 비효율적인 에너지 낭비 요소를 적극 발굴하고 친환경적인 대체에너지 체계를 적극 도입하는 계기가 되었다. 이에 따라 예산절감 등 정부의 '초 고유가 대응 에너지절약대책'에 부응하기 위하여 추진되었던 태양광발전시스템 확충 등의 자체 개선사례 분석을 통하여 해양교통시설의 친환경 에너지시스템 적용가능성에 관하여 논하고자 한다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권1호
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pp.21-32
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2013
Marine transportation industry is undergoing a number of problems. Some of these problems are associated with conventional marine fuel-oils. Many researchers have showed that fuel-oil is considered as the main component that causes both environmental and economic problems, especially with the continuous rising of fuel cost. This paper investigates the capability of using natural gas and hydrogen as alternative fuel instead of diesel oil for marine gas turbine, the effect of the alternative fuel on gas turbine thermodynamic performance and the employed mathematical model. The results showed that since the natural gas is categorized as hydrocarbon fuel, the thermodynamic performance of the gas turbine cycle using the natural gas was found to be close to the diesel case performance. The gas turbine thermal efficiency was found to be 1% less in the case of hydrogen compared to the original case of diesel.
Due to global decarbonization movement and tightening of maritime emissions restrictions, the shipping industry is going to switch to alternative fuels. Among candidates of alternative fuel, methanol is promising for decreasing SOx and CO2 emissions, resulting in minimum climate change and meeting the goal of green shipping. In this study, a novel combined system of direct methanol solid oxide fuel cells (SOFC), proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), gas turbine (GT), and organic Rankine cycle (ORC) targeted for marine vessels was proposed. The SOFC is the main power generator of the system, whereas the GT and PEMFC could recover waste heat from the SOFC to generate useful power and increase waste heat utilizing efficiency of the system. Thermodynamics model of the combined system and each component were established and analyzed. Energy and exergy efficiencies of subsystems and the entire system were estimated with participation of the first and second laws of thermodynamics. The energy and exergy efficiencies of the overall multigeneration system were estimated to be 76.2% and 30.3%, respectively. The combination of GT and PEMFC increased the energy efficiency by 18.91% compared to the SOFC stand-alone system. By changing the methanol distribution ratio from 0.05 to 0.4, energy and exergy efficiencies decreased by 15.49% and 5.41%, respectively. During the starting up and maneuvering period of vessels, a quick response from the power supply system and propulsion plant is necessary. Utilization of PEMFC coupled with SOFC has remarkable meaning and benefits.
Recently the concentration of fine dust and ultra fine dust becomes so bad, which seriously threatens the health and even the life of people. So, government started to investigate several ways to reduce the amount of fine dust and ultra fine dust. From a few years ago it has been known that ships anchored at port emit a lot of pollution and seriously affect air quality of neighboring cities. To reduce the pollution emitted by ship AMP (Alternative Maritime Power Supply) has been proposed, which uses the electricity instead of bunker C oil or diesel. Many developed countries already installed AMP to improve air quality in port area. Korea is in the stage of planning to install AMP at port. However, there are many complicated problems to be handled before AMP installation. Due to huge initial cost and long period of construction ship owner and habour operating company are reluctant to AMP installation. And there are serious technological difficulties in constructing AMP in existing harbour. Lack of AMP core technology and operational difficulties of AMP are also big challenges to be conquered. In this study SWOT/AHP method is used to find strategic and efficient ways to handle above complicated challenges and then to vitalize the AMP installation.
세계적 선박 배출가스 저감에 대한 규제로 인해 항만 및 부두에서 육상전원공급장치(AMP, Alternative Marine Power)가 지속적으로 사용되고 있다. 국내 또한 항만 대기질 개선 특별법에 따라 AMP의 사용이 의무화되고 있고, 다양한 친환경선박과 연계하여 활용하도록 지속적인 시도를 하고 있다. 본 논문에서는 AMP를 통해 선내 전력을 공급하는 상황을 모델링 하여 AC Load Flow Analysis를 수행하였다. 이를 통해 선박에 전력이 공급될 때의 전기적 파라미터와 손실 등에 대해서 분석할 수 있다. 아울러 Transient Stability Analysis를 통해 계통의 사고 발생 시 선내 발전기를 통한 무정전전환에 대한 HSGT(High Speed Generation Transfer)의 한계값을 도출하고 이를 적용하였을 경우 결과에 대해 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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