نقش دانفوس در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، سوخت و سایر هزینه‌های عملیاتی در صنعت کشتیرانی

نقش دانفوس در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، سوخت و سایر هزینه‌های عملیاتی در صنعت کشتیرانی

صنعت کشتیرانی، شریان حیاتی تجارت جهانی، همواره تحت تأثیر دو نیروی متضاد قرار داشته است: نیاز به حمل و نقل مقرون به صرفه و تعهدات فزاینده زیست‌محیطی.

چالش IMO: اهداف کاهش کربن

سازمان بین‌المللی دریانوردی (IMO) مجموعه‌ای از مقررات سختگیرانه را برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای (GHG) از سوی کشتی‌ها وضع کرده است. این مقررات شامل شاخص شدت کربن عملیاتی (CII) و شاخص بهره‌وری انرژی طراحی (EEDI) برای کشتی‌های جدید است. هدف نهایی IMO کاهش انتشار گاز CO2 از عملیات کشتیرانی تا حداقل ۵۰٪ تا سال ۲۰۵۰ نسبت به سطح سال ۲۰۱۹ است.

هزینه سوخت (Bunker Fuel): قلب هزینه‌های عملیاتی

سوخت مصرفی (Bunker Fuel) به طور سنتی بزرگترین مؤلفه هزینه‌های متغیر عملیاتی کشتی را تشکیل می‌دهد. در دوره‌هایی که قیمت نفت خام بالاست، هزینه سوخت می‌تواند تا 60 تا 70 درصد کل هزینه‌های سالانه عملیاتی یک کشتی را شامل شود.از منظر ریاضی، رابطه بین مصرف سوخت و توان خروجی موتورهای اصلی و کمکی بسیار حیاتی است. حتی بهبودهای جزئی در راندمان می‌تواند به صرفه‌جویی‌های عظیمی در مقیاس سالانه منجر شود. بهینه‌سازی مصرف انرژی مستقیماً به کاهش شدید هزینه‌های سوخت منجر می‌شود و بازگشت سرمایه (ROI) حاصل از به‌روزرسانی‌های بهره‌وری انرژی را به شدت تسریع می‌بخشد.

سیستم‌های کلیدی موتورخانه و پتانسیل صرفه‌جویی

موتورخانه (Engine Room) قلب تپنده هر کشتی است و بزرگترین مصرف‌کنندگان انرژی در این بخش، تجهیزاتی هستند که به صورت پیوسته کار می‌کنند، اما اغلب با ظرفیتی بسیار فراتر از نیاز لحظه‌ای تنظیم شده‌اند.

پمپ‌ها و فن‌های موتورخانه: هدف اصلی بهینه‌سازی

سیستم‌های مهمی مانند سیستم‌های تهویه محفظه موتور، پمپ‌های خنک‌کننده اصلی (آب دریا، آب شیرین)، پمپ‌های سوخت، و سیستم‌های تصفیه روغن، اغلب به صورت "روشن/خاموش" (On/Off) یا با سرعت ثابت (Full Speed) طراحی و بهره‌برداری می‌شوند تا بتوانند در شرایط اوج (مانند سفرهای طولانی در آب و هوای گرمسیری) عملکرد مناسبی داشته باشند.

استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، که به عنوان کنترل‌کننده‌های سرعت موتور نیز شناخته می‌شوند، این پارادایم را تغییر می‌دهد. VFDها امکان تنظیم دقیق سرعت چرخش پمپ‌ها و فن‌ها را متناسب با بار واقعی سیستم فراهم می‌کنند.

۳. نقش کنترل و اتوماسیون دقیق: مثال‌های دانفوس

دستیابی به صرفه‌جویی نمایی مستلزم تجهیزات کنترلی است که بتوانند داده‌ها را با دقت بالا جمع‌آوری، پردازش و فرمان‌های کنترلی دقیقی را اعمال کنند. اینجاست که نقش کنترلرهای هوشمند و سنسورهای صنعتی با کیفیت بالا برجسته می‌شود.

کنترلرهای پیشرفته (مانند MCX06D)

کنترلرهای اتوماسیون تخصصی برای محیط‌های دریایی (مانند سری MCX دانفوس) طراحی شده‌اند تا طیف وسیعی از سیگنال‌ها را مدیریت کنند. این کنترلرها به دلیل طراحی مقاوم و قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته، برای پیاده‌سازی الگوریتم‌های کنترلی پیچیده حیاتی هستند.

یک کنترلر استاندارد و قدرتمند دریایی ممکن است دارای مشخصات ورودی/خروجی (I/O) زیر باشد:

• ورودی‌های آنالوگ (AI): ۴ کانال ورودی آنالوگ (۴AI) برای دریافت داده‌های پیوسته از سنسورها (مانند ۰-۱۰ ولت یا ۴-۲۰ میلی‌آمپر).

• ورودی‌های دیجیتال (DI): ۸ کانال ورودی دیجیتال (۸DI) برای دریافت وضعیت‌های دودویی (مانند وضعیت پمپ‌ها، سنسورهای ایمنی).

• خروجی‌های آنالوگ (AO): ۳ کانال خروجی آنالوگ (۳AO) که مستقیماً برای ارسال سیگنال‌های کنترلی به VFDها (مانند سیگنال سرعت مورد نیاز) استفاده می‌شوند.

• خروجی‌های دیجیتال (DO): ۶ کانال خروجی دیجیتال (۶DO) برای فرمان‌های روشن/خاموش تجهیزات کمکی.

این ظرفیت بالا امکان نظارت همزمان بر متغیرهای حیاتی سیستم‌های مختلف (مانند فشار، دما و جریان) را فراهم می‌کند.

۴. کاربردهای دریایی فراتر از موتورخانه

در حالی که موتورخانه اصلی‌ترین منبع صرفه‌جویی است، بهره‌وری انرژی باید به صورت یکپارچه در کل ساختار کشتی اعمال شود. سیستم‌های جانبی نیز پتانسیل قابل توجهی برای کاهش مصرف برق دارند:

• سیستم‌های تهویه مطبوع (HVAC): کنترل دقیق دما و رطوبت در مناطق اقامت خدمه و فضاهای حیاتی با استفاده از VFD روی کمپرسورها و فن‌ها.

• سیستم‌های تصفیه فاضلاب و آب شیرین‌کننده (Desalination): پمپ‌ها و کمپرسورهای این سیستم‌ها نیز می‌توانند از VFDها بهره‌مند شوند تا فقط به اندازه مورد نیاز برای برآورده کردن الزامات لحظه‌ای تولید آب شیرین یا دفع فاضلاب کار کنند.

• سیستم‌های بالاست (Ballast Water Treatment Systems - BWTS): این سیستم‌ها که اغلب پس از نصب الزامی IMO مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌توانند مصرف برق قابل توجهی داشته باشند؛ بهینه‌سازی زمان کارکرد و سرعت پمپ‌های آنها حیاتی است.

با این حال، تأثیرات صرفه‌جویی در پمپ‌های خنک‌کننده و فن‌های موتورخانه (که حجم کار بسیار بالاتری نسبت به سایر سیستم‌ها دارند) معمولاً تأثیر فوری و قابل توجه‌تری بر صورت‌حساب نهایی سوخت کشتی دارند.

۵. نتیجه‌گیری: مسیر به سوی عملیات سبزتر و مقرون به صرفه‌تر

صنعت کشتیرانی در یک نقطه عطف تاریخی قرار دارد؛ جایی که الزامات زیست‌محیطی و فشار اقتصادی به طور همزمان به سمت یک راه حل واحد اشاره می‌کنند: بهره‌وری انرژی حداکثری.

ترکیب فناوری‌های نوین مانند درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برای پمپ‌ها و فن‌ها، با کنترلرهای هوشمند که توانایی جمع‌آوری داده‌های دقیق از سنسورهای قابل اعتماد (مانند ترانسدیوسرهای فشار و دمای صنعتی دانفوس) را دارند، تنها راه عملی برای دستیابی به اهداف سخت‌گیرانه زیست‌محیطی IMO است.

این رویکرد نه‌تنها منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و سوخت مصرفی می‌شود، بلکه مستقیماً هزینه‌های عملیاتی (OPEX) را کاهش داده و عمر مفید تجهیزات را به دلیل کاهش استرس عملیاتی افزایش می‌دهد.

شرکت‌هایی که به سرعت این به‌روزرسانی‌ها را پیاده‌سازی می‌کنند، نه تنها تعهدات نظارتی خود را برآورده می‌سازند، بلکه مزیت رقابتی پایداری را کسب می‌کنند. سرمایه‌گذاری در سیستم‌هایی که بهترین عملکرد در کلاس خود (Best-in-Class Performance) را ارائه می‌دهند و کمترین هزینه در چرخه عمر محصول (LCC) را به دنبال دارند، کلید موفقیت در آینده کشتیرانی سبز خواهد بود. بهینه‌سازی مداوم، مبتنی بر داده‌های دقیق سنسورها و کنترل‌های پیشرفته، دیگر یک گزینه لوکس نیست، بلکه یک ضرورت عملیاتی و مالی است.

برای جزئیات بیشتر یا پیاده‌سازی، می‌توانید به وب‌سایت رسمی دانفوس (danfoss.com) مراجعه کنید یا با مشهد دانفوس در  تماس باشید .