ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА СУДАХ С СИСТЕМАМИ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ

Отмечается, что к настоящему времени наибольшее распространение на морском флоте получили источники электроэнергии на базе тепловых двигателей и вращающихся электрических машин, в первую очередь, дизель-генераторы. Ужесточение экологических норм и рост цен на топливо в последние годы обуславливают необходимость и целесообразность поиска альтернативных видов источников электроэнергии, которые можно использовать в качестве основных, в том числе на судах с системами электродвижения. В статье исследована целесообразность применения для указанной цели статических источников. Рассмотрены типы, описан принцип действия, преимущества, недостатки и область применения статических источников электроэнергии нового поколения, таких как аккумуляторные батареи на новой элементной базе, суперконденсаторы, солнечные батареи, топливные элементы, генераторы прямого преобразования теплоты. Выбор типа источника определяется режимами работы, для которых он предназначен, и мощностью питаемых приемников электроэнергии. Статические источники электроэнергии нового поколения могут использоваться в автономном режиме эксплуатации в качестве основного источника электроэнергии или в буферном режиме. Применение статических источников электроэнергии в буферном режиме позволяет существенно снизить расход топлива в динамических режимах работы системы электродвижения, в том числе на ледоколах и судах ледового плавания при ходе во льдах или на волнении. При этом экономия обеспечивается за счет поглощения избытка энергии в процессе торможения гребного электродвигателя и последующего ее выделения в процессе разгона. Применение в автономном режиме особенно актуально в связи с ужесточением экологических требований к морским судам. Отключение главных дизель-генераторов и переход на питание от статических источников электроэнергии позволяет снизить выбросы в атмосферу и снизить общий уровень подводного шума, излучаемого судном, что важно при проведении биологических и геофизических исследований. В статье приведены состав и структура типового схемотехнического решения судовой электроэнергетической системы, построенной с применением статических источников электроэнергии нового поколения. Сделан вывод о том, что внедрение статических источников электроэнергии нового поколения позволит оптимизировать режимы работы и повысить структурную гибкость электроэнергетической установки, снизить расход горюче-смазочных материалов, повысить надежность работы и ресурс приводных двигателей генераторных агрегатов, снизить вредные выбросы в атмосферу, а также повысить пропульсивную мощность в режимах полного хода.

статический источник электроэнергии, аккумуляторная батарея, заряд, литий-ионный аккумулятор, суперконденсатор, солнечная батарея, топливный элемент, генератор прямого преобразования теплоты, судовая электроэнергетическая система, система электродвижения

1. Григорьев А. В. Электроэнергетические установки танкеров-газовозов / А. В. Григорьев, Р. Р. Зайнуллин // Судостроение. - 2010. - № 3 (790). - С. 39-42.

2. Кудинович И.В. Ядерные энергетические установки перспективных объектов морской техники гражданского назначения / И. В. Кудинович, А. Ж. Сутеева, В. Г. Хорошев // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2018. - № 4 (386). - С. 95-106. DOI: 10.24937/2542-2324-2018-4-386-95-106.

3. Романовский В. В. Перспективы развития систем электродвижения / В. В. Романовский, Б. В. Никифоров, А. М. Макаров // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2018. - Т. 10 - № 3. - С. 586-596. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-586-596.

4. Хватов О. С. Судовая пропульсивная гибридная установка / О. С. Хватов, И. А. Тарпанов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. - 2013. - № 35. - С. 337-340.

5. Capasso C. Design of a Hybrid Propulsion Architecture for Midsize Boats / C. Capasso, E. Notti, O. Veneri // Energy Procedia. - 2019. - Vol. 158. - Pp. 2954-2959. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.01.958.

6. Geertsma R. D. Design and control of hybrid power and propulsion systems for smart ships: A review of developments / R. D. Geertsma [и др.] // Applied Energy. - 2017. - Vol. 194. - Pp. 30-54. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.02.060.

7. Груздев А. И. Опыт создания батарей на базе литий-ионных аккумуляторов большой ёмкости // Электрохимическая энергетика. - 2011. - Т. 11. -№ 3. - С. 128-135.

8. Силютин Д. Е. Варианты конструктивных исполнений суперконденсаторов / Д. Е. Силютин, [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2012. - Т. 8. - № 7-2. - С. 96-100.

9. Кононенко С. В. Применение солнечных батарей на объектах морской инфраструктуры / С. В. Кононенко [и др.] // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2018. - № 3. - С. 101-106. DOI: 10.24143/2073-1574-2018-3-101-106.

10. Беляев П. В. Исследования характеристик топливного элемента с протонообменной мембраной при изменении концентрации водорода / П. В. Беляев, Д. А. Подберезкин, Р. А. Эм // Омский научный вестник. - 2017. - № 6 (156). - С. 58-61.

11. Баранов А. П. Судовые системы электродвижения с генераторами прямого преобразования теплоты (режимы работы и их моделирование) / А. П. Баранов. - Л.: Судостроение, 1991. - 232 с.

12. Кузнецов С. Е. Основы технической эксплуатации судового электрооборудования и средств автоматизации. - СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2015. - 584 с.