Laivo avarinės sistemos elektros tinklo konversijos tyrimas integruojant atsinaujinančius energijos šaltinius

Darbe nagrinėjami atsinaujinančių šaltinių laivuose integravimo būdai, technologijos, optimizavimo galimybės ir problematika. Literatūroje apžvelgiamos atsinaujinančių šaltinių: saulės ir vėjo sistemos, bei jų panaudojimo galimybės jūriniame sektoriuje. Aprašomi šių sistemų privalumai ir trūkumai bei išorinių veiksnių įtaka. Apžvelgiamos optimizavimo priemonės ir jų panaudojimo būdai jūroje. Nagrinėjama laivo elektros tinklo topologija atsinaujinančių šaltinių kontekste. Nagrinėjamas laivo energetinis balansas ir jo elektros tinklas. Darbe tiriamas saulės ir vėjo energijos kiekis, kurį galima išgauti laivui plaukiant jūroje integruojant saulės foto modulius kartu su „Fletnerio“ rotorinės turbinos koncepcija. Empirinėje dalyje eksperimento metu gauti saulės bei vėjo duomenys ir skaičiavimo bei modeliavimo metodais nustatyta, kaip vėjo kryptis ir stiprumas priklauso nuo „Fletnerio“ rotoriaus naudingos galios generavimo ir koks galios kiekis iš saulės energijos galėtų būti generuojamas laive. Sudarytas laivo elektros tinklo modelis ir apskaičiuoti energijos srautai bei sumažinamas išmetamųjų dujų kiekis, integruojant atsinaujinančius energijos šaltinius.

The thesis deals with the methods, technologies, optimization possibilities and problems of integration of renewable sources on board the ships. The literature analyzes renewable sources like: solar and wind power systems and their possibilities of implementation in maritime sector. It describes the advantages and disadvantages of aforementioned systems and the influence of external factors. Optimisation measures and their applications in the offshore sector were reviewed. The topology of the ship's electrical grid in the context of renewable sources was examined. The energy balance of the ship and the electricity grid were analyzed. The paper investigates the amount of solar and wind energy that can be generated when the ship is at sea by integrating solar photovoltaic modules together with the Fletner Rotor Turbine concept. In the empirical part, solar and wind data were obtained experimentally and computational and modelling methods were used to determine how the wind direction and strength depend on the useful power generation of the Fletner rotor and what amount of power could be generated on board the ship from the solar energy. A model of the ship's electrical grid has been developed and power flows have been calculated as well as overall reduce of hazardous gas emissions.