Аналіз методів управління екологічною безпекою навігаційного переходу суден морського транспорту

Автор(и)

  • Сергій Вікторович Сагін Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0001-8742-2836
  • Сергій Сергійович Сагін Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0009-0008-4147-5172
  • Володимир Васильович Мадей Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0002-8692-9077

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.286039

Ключові слова:

біодизельне паливо, екологічна безпека, емісія оксидів сірки, морський транспорт, навігаційний перехід, скруберне очищення випускних газів

Анотація

Наведені вимоги міжнародної конвенції MARPOL щодо забезпечення екологічних показників роботи суднових дизелів стосовно емісії оксидів сірки, а також до морських палив під час навігаційних переходів суден морського транспорту в спеціальних екологічних районах. Як методи, що забезпечують ці вимоги, розглянуто використання скруберного очищення випускних газів та використання паливних сумішей, до складу яких входить біодизельне паливо. Дослідження виконувались на суднах класу Bulker Carrier дедвейтом 63246 тонн під час навігаційного переходу між портами Північної Європи. Як метод управління екологічної безпекою на одному з суден використовувалось скруберне очищення випускних газів. На іншому – використання паливних сумішей, до складу яких входить біодизельне паливо. На обох суднах як головний двигун встановлено судновий дизель 5S60ME-C8.2 MAN-Diesel&Turbo, як допоміжні – три дизеля 6EY18ALW Yanmar. Як показник, за яким виконувалась оцінка ефективності методів управління екологічною безпекою, обиралось відношення оксидів сірки до оксидів вуглецю – SO2/CO2. Це значення контролювалось та регулювалось системою автоматичного моніторингу. Встановлено, що обидва методи забезпечують вимоги конвенції MARPOL, а саме підтримають відношення SO2/CO2 в діапазоні 2,29–4,17 (під час знаходження в зонах спеціального екологічного контролю) та в діапазоні 6,46–20,83 (під час знаходження поза зоною спеціального екологічного контролю). Використання методів управління екологічною безпекою підвищує витрати енергії на забезпечення цього процесу. Під час використання скруберного очищення випускних газів додаткові втрати потужності досягають 237–278 кВт. У разі використання паливної суміші, до складу якої входить біодизельне паливо, втрати потужності становлять 18–20 кВт. Експериментально підтверджено, що використання паливної суміші, до складу якої входить біодизельне паливо, характеризується меншим рівнем екологічної стійкості. При цьому, порівняно до використання скруберного очищення випускних газів, цей метод вимагає менше витрат енергії, а також характеризується більш простим додатковим обладнанням. У зв'язку з цим (а також враховуючи, що при цьому забезпечуються всі вимоги Annex VI MARPOL), саме він рекомендується як основний для забезпечення екологічної безпеки навігаційних переходів суден морського транспорту.

Біографії авторів

Сергій Вікторович Сагін, Національний університет «Одеська морська академія»

Доктор технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра суднових енергетичних установок

Сергій Сергійович Сагін, Національний університет «Одеська морська академія»

Аспірант

Кафедра навігації

Володимир Васильович Мадей, Національний університет «Одеська морська академія»

Аспірант

Кафедра суднових енергетичних установок

Посилання

  1. Madey, V. (2022). Assessment of the efficiency of biofuel use in the operation of marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves, 2 (1 (64)), 34–41. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.255959
  2. Gorb, S., Levinskyi, M., Budurov, M. (2022). Sensitivity Optimisation of a Main Marine Diesel Engine Electronic Speed Governor. Scientific Horizons, 24 (11), 9–19. doi: https://doi.org/10.48077/scihor.24(11).2021.9-19
  3. Fomin, O., Lovska, A., Skok, P., Rogovskii, I. (2021). Determination of the dynamic load of the carrying structure of the hopper wagon with the actual dimensions of structural elements. Technology Audit and Production Reserves, 1 (1 (57)), 6–11. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225458
  4. Fomin, O., Lovska, A., Kučera, P., Píštěk, V. (2021). Substantiation of Improvements for the Bearing Structure of an Open Car to Provide a Higher Security during Rail/Sea Transportation. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (8), 873. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9080873
  5. Maryanov, D. (2021). Development of a method for maintaining the performance of drilling fluids during transportation by Platform Supply Vessel. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 15–20. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239437
  6. Sagin, S., Madey, V., Stoliaryk, T. (2021). Analysis of mechanical energy losses in marine diesels. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 26–32. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239698
  7. Stoliaryk, T. (2022). Analysis of the operation of marine diesel engines when using engine oils with different structural characteristics. Technology Audit and Production Reserves, 5 (1 (67)), 22–32. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.265868
  8. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A. (2021). Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 36–43. doi: https://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-36-43
  9. Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O. (2023). Development measures to enhance the ecological safety of ships and reduce operational pollution to the environment. Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport, 118, 195–206. doi: https://doi.org/10.20858/sjsutst.2023.118.13
  10. Puškár, M., Tarbajovský, P., Lavčák, M., Šoltésová, M. (2022). Marine Ancillary Diesel Engine Emissions Reduction Using Advanced Fuels. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 1895. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10121895
  11. Sagin, S., Kuropyatnyk, O. (2018). The Use of Exhaust Gas Recirculation for Ensuring the Environmental Performance of Marine Diesel Engines. Naše More, 65 (2), 78–86. doi: https://doi.org/10.17818/nm/2018/2.3
  12. Öztürk, E., Can, Ö. (2022). Effects of EGR, injection retardation and ethanol addition on combustion, performance and emissions of a DI diesel engine fueled with canola biodiesel/diesel fuel blend. Energy, 244, 123129. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123129
  13. Gallo, M., Marinelli, M. (2023). The Use of Hydrogen for Traction in Freight Transport: Estimating the Reduction in Fuel Consumption and Emissions in a Regional Context. Energies, 16 (1), 508. doi: https://doi.org/10.3390/en16010508
  14. Victorovych Sagin, S., Andriiovych Kuropyatnyk, O., Victorovych Zablotskyi, Y., Victorovich Gaichenia, O. (2022). Supplying of Marine Diesel Engine Ecological Parameters. Naše More, 69 (1), 53–61. doi: https://doi.org/10.17818/nm/2022/1.7
  15. Sagin, S., Kuropyatnyk, O., Sagin, A., Tkachenko, I., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2022). Ensuring the Environmental Friendliness of Drillships during Their Operation in Special Ecological Regions of Northern Europe. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (9), 1331. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10091331
  16. Rymar, T., Tatarchenko, H., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P., Beran, M., Burlutskyy, O. (2022). The Study of Manufacturing Thermal Insulation Materials Based on Inorganic Polymers under Microwave Exposure. Polymers, 14 (15), 3202. doi: https://doi.org/10.3390/polym14153202
  17. Sagin, S., Madey, V., Sagin, A., Stoliaryk, T., Fomin, O., Kučera, P. (2022). Ensuring Reliable and Safe Operation of Trunk Diesel Engines of Marine Transport Vessels. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (10), 1373. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10101373
  18. Chu Van, T., Ramirez, J., Rainey, T., Ristovski, Z., Brown, R. J. (2019). Global impacts of recent IMO regulations on marine fuel oil refining processes and ship emissions. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 70, 123–134. doi: https://doi.org/10.1016/j.trd.2019.04.001
  19. Ershov, M. A., Grigorieva, E. V., Abdellatief, T. M. M., Kapustin, V. M., Abdelkareem, M. A., Kamil, M., Olabi, A. G. (2021). Hybrid low-carbon high-octane oxygenated gasoline based on low-octane hydrocarbon fractions. Science of The Total Environment, 756, 142715. doi: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142715
  20. Bogdevicius, M., Semaskaite, V., Paulauskiene, T., Uebe, J., Danilevicius, A. (2022). Modelling and Simulation Hydrodynamics Processes in Liquefied Natural Gas Transportation Systems. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 1960. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10121960
  21. Kuropyatnyk, O. A. (2020). Reducing the emission of nitrogen oxides from marine diesel engines. Scientific research of the SCO countries: synergy and integration, 154–160. doi: https://doi.org/10.34660/INF.2020.24.53689
  22. Sagin, S. V. (2019). Decrease in mechanical losses in high-pressure fuel equipment of marine diesel engines. Scientific research of the SCO countries: synergy and integration, 1, 139–145. doi: https://doi.org/10.34660/INF.2019.15.36258
  23. Sagin, S., Karianskyi, S., Madey, V., Sagin, A., Stoliaryk, T., Tkachenko, I. (2023). Impact of Biofuel on the Environmental and Economic Performance of Marine Diesel Engines. Journal of Marine Science and Engineering, 11 (1), 120. doi: https://doi.org/10.3390/jmse11010120
  24. Vorokhobin, I., Burmaka, I., Fusar, I., Burmaka, O. (2022). Simulation Modeling for Evaluation of Efficiency of Observed Ship Coordinates. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 16 (1), 137–141. doi: https://doi.org/10.12716/1001.16.01.15
  25. Sagin, S. V. (2020) Determination of the optimal recovery time of the rheological characteristics of marine diesel engine lubricating oils. Process Management and Scientific Developments, 4, 195–202. doi: https://doi.org/10.34660/INF.2020.4.52991
  26. Burmaka, I., Vorokhobin, M., Vorokhobin, I., Zhuravska, I. (2022). Forming the area of unacceptable values of the parameters of vessels’ movement for the vessels’ divergence at remote control process. Acta Innovations, 44, 5–17. doi: https://doi.org/10.32933/actainnovations.44.1
  27. Ershov, M. A., Savelenko, V. D., Makhmudova, A. E., Rekhletskaya, E. S., Makhova, U. A., Kapustin, V. M. et al. (2022). Technological Potential Analysis and Vacant Technology Forecasting in Properties and Composition of Low-Sulfur Marine Fuel Oil (VLSFO and ULSFO) Bunkered in Key World Ports. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 1828. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10121828
  28. Likhanov, V., Lopatin, O., Mikheev, G., Belova, N., Maksimov, A. (2022). Mathematical Problem of the Stability Theory of the Gas Diesel Transport Control System. Transportation Research Procedia, 61, 219–223. doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.01.036
  29. Ershov, M. A., Grigorieva, E. V., Abdellatief, T. M. M., Chernysheva, E. A., Makhin, D. Y., Kapustin, V. M. (2021). A new approach for producing mid-ethanol fuels E30 based on low-octane hydrocarbon surrogate blends. Fuel Processing Technology, 213, 106688. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106688
  30. Huang, J., Fan, H., Xu, X., Liu, Z. (2022). Life Cycle Greenhouse Gas Emission Assessment for Using Alternative Marine Fuels: A Very Large Crude Carrier (VLCC) Case Study. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 1969. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10121969
  31. Lovska, A., Gerlici, J., Fomin, O., Šťastniak, P., Fomina, Y., Kravchenko, K. (2023). Investigation of the Strength of a Chain Binder for Securing a Wagon on the Railway Ferry Deck. Communications – Scientific Letters of the University of Zilina, 25 (2), B130–B139. doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2023.037
  32. Salova, T., Lekomtsev, P., Likhanov, V., Lopatin, O., Belov, E. (2023). Development of calculation methods and optimization of working processes of heat engines. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0137793
  33. Ruiz Zardoya, A., Oregui Bengoetxea, I., Lopez Martinez, A., Loroño Lucena, I., Orosa, J. A. (2023). Methodological Design Optimization of a Marine LNG Internal Combustion Gas Engine to Burn Alternative Fuels. Journal of Marine Science and Engineering, 11 (6), 1194. doi: https://doi.org/10.3390/jmse11061194
  34. Sagin, S. V., Stoliaryk, T. O. (2021). Comparative assessment of marine diesel engine oils. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 29–35. doi: https://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-29-35
  35. Wang, Y., Wang, Y., Sun, Y., Zhang, K., Zhang, C., Liu, J., Fu, C., Wang, J. (2022). Selective NO2 Detection by Black Phosphorus Gas Sensor Prepared via Aqueous Route for Ship Pollutant Monitoring. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 1892. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10121892
  36. Vedachalam, S., Baquerizo, N., Dalai, A. K. (2022). Review on impacts of low sulfur regulations on marine fuels and compliance options. Fuel, 310, 122243. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.122243
  37. Zhu, J., Zhou, D., Yang, W., Qian, Y., Mao, Y., Lu, X. (2023). Investigation on the potential of using carbon-free ammonia in large two-stroke marine engines by dual-fuel combustion strategy. Energy, 263, 125748. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.125748
  38. Borge-Diez, D., Rosales-Asensio, E., Açıkkalp, E., Alonso-Martínez, D. (2023). Analysis of Power to Gas Technologies for Energy Intensive Industries in European Union. Energies, 16 (1), 538. doi: https://doi.org/10.3390/en16010538
  39. Wang, X., Zhu, J., Han, M. (2023). Industrial Development Status and Prospects of the Marine Fuel Cell: A Review. Journal of Marine Science and Engineering, 11 (2), 238. doi: https://doi.org/10.3390/jmse11020238
  40. Cherniak, L., Varshavets, P., Dorogan, N. (2017). Development of a mineral binding material with elevated content of red mud. Technology Audit and Production Reserves, 3 (3 (35)), 22–28. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.105609
  41. Puškár, M., Kopas, M., Sabadka, D., Kliment, M., Šoltésová, M. (2020). Reduction of the Gaseous Emissions in the Marine Diesel Engine Using Biodiesel Mixtures. Journal of Marine Science and Engineering, 8 (5), 330. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8050330
  42. Smyshlyaeva, K. I., Rudko, V. A., Povarov, V. G., Shaidulina, A. A., Efimov, I., Gabdulkhakov, R. R., Pyagay, I. N., Speight, J. G. (2021). Influence of Asphaltenes on the Low-Sulphur Residual Marine Fuels’ Stability. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (11), 1235. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9111235
  43. Winnes, H., Fridell, E., Moldanová, J. (2020). Effects of Marine Exhaust Gas Scrubbers on Gas and Particle Emissions. Journal of Marine Science and Engineering, 8 (4), 299. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8040299
  44. Paulauskiene, T., Bucas, M., Laukinaite, A. (2019). Alternative fuels for marine applications: Biomethanol-biodiesel-diesel blends. Fuel, 248, 161–167. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.03.082
  45. Manimaran, R., Mohanraj, T., Prabakaran, S. (2023). Biodegradable waste-derived biodiesel as a potential green fuel: Optimization of production process and its application in diesel engine. Industrial Crops and Products, 192, 116078. doi: https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.116078
  46. Shu, Z., Gan, H., Ji, Z., Liu, B. (2022). Modeling and Optimization of Fuel-Mode Switching and Control Systems for Marine Dual-Fuel Engine. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (12), 2004. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10122004
  47. Sultanbekov, R., Denisov, K., Zhurkevich, A., Islamov, S. (2022). Reduction of Sulphur in Marine Residual Fuels by Deasphalting to Produce VLSFO. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (11), 1765. doi: https://doi.org/10.3390/jmse10111765
  48. Chountalas, T. D., Founti, M., Hountalas, D. T. (2023). Review of Biofuel Effect on Emissions of Various Types of Marine Propulsion and Auxiliary Engines. Energies, 16 (12), 4647. doi: https://doi.org/10.3390/en16124647
  49. Varbanets, R., Fomin, O., Píštěk, V., Klymenko, V., Minchev, D., Khrulev, A., Zalozh, V., Kučera, P. (2021). Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (3), 321. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9030321
  50. Gorb, S., Budurov, M. (2021). Increasing the Accuracy of a Marine Diesel Engine Operation Limit by Thermal Factor. International Review of Mechanical Engineering (IREME), 15 (3), 115. doi: https://doi.org/10.15866/ireme.v15i3.20865
  51. Maryanov, D. (2022). Control and regulation of the density of technical fluids during their transportation by sea specialized vessels. Technology Audit and Production Reserves, 1 (2 (63)), 19–25. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.252336
  52. Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O., Lohinov, O., Ocheretna, V. (2023). Integral Approach to Vulnerability Assessment of Ship’s Critical Equipment and Systems. Transactions on Maritime Science, 12 (1). doi: https://doi.org/10.7225/toms.v12.n01.002
Analysis of methods of managing the environmental safety of the navigation passage of ships of maritime transport

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-22

Як цитувати

Сагін, С. В., Сагін, С. С., & Мадей, В. В. (2023). Аналіз методів управління екологічною безпекою навігаційного переходу суден морського транспорту. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(72), 33–42. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.286039

Номер

Том 4 № 3(72) (2023): Хімічна інженерія

Розділ

Екологія та технології захисту навколишнього середовища

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Sergii V. Sagin, Sergii S. Sagin, Volodymyr Madey

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.