Управление выбросами парникового газа – диоксида углерода, с отработавшими газами судового энергетического оборудования
Authors: Туркин В.А. , Игнатенко Г.В. 
Published: December 2024

В 2018 году Международная морская организация (ИМО) приняла первоначальную стратегию по сокращению выбросов парниковых газов с судов. Стратегия предусматривала сокращение по сравнению с 2008 годом углеродоемкости международного судоходства как минимум на 40% к 2030 году. Комитет по защите морской среды ИМО в июне 2021 года принял два обязательных правила по сокращению выбросов – Индекс энергоэффективности существующих судов (EEXI) и Индикатор интенсивности выбросов углерода (CII). Все более строгие экологические нормы вынуждают судоходные компании сокращать выбросы парникового газа путем внедрения более экологически чистых технологий. Авторами статьи ранее было установлено, что снизить выбросы основного парникового газа – диоксида углерода (СО2) от судового энергетического оборудования можно адсорбционной очисткой отработавших газов (ОГ), а также оптимизацией подачи топлива дизельных двигателей. Для оценки эффективности указанных решений необходимо знание концентрации диоксида углерода в потоке ОГ. Для этих целей предложено использовать метод лазерного измерения их концентрации. Данная технология зондирования потока газа может быть реализована на основе метода комбинационного рассеяния света. Приведены результаты компьютерное моделирование лидарного уравнения. Установлено, что с целью минимизации времени измерения лидаром комбинационного рассеяния света концентрации молекул СО2 наиболее предпочтительным будет лазерное излучение с длиной волны 355 нм. С целью практического использования результатов моделирования на морских судах разработана оптическая схема лазерного измерителя концентрации молекул СО2 в потоке отработавших газов в газоходе элементов судовых энергетических установок (дизельные двигатели, котельные установки). Дается описание конструкции и принципа действия предложенного измерителя. Разработан алгоритм достижения значений Индекса энергоэффективности существующих судов и Индикатора интенсивности выбросов углерода посредством управления эмиссией СО2с отработавшими газами дизельных двигателей системой их лазерного мониторинга.

In 2018, the International Maritime Organization (IMO) adopted an initial strategy to reduce greenhouse gas emissions from ships. The strategy called for reducing the carbon intensity of international shipping by at least 40% by 2030 compared to 2008. The IMO Marine Environment Protection Committee adopted two mandatory rules to reduce emissions in June 2021 – the Energy Efficiency of Existing Ships Index (EEXI) and the Carbon Intensity Indicator (CII). Increasingly stringent environmental regulations are forcing shipping companies to reduce greenhouse gas emissions by adopting cleaner technologies. The authors of the article previously found that it is possible to reduce emissions of the main greenhouse gas - carbon dioxide (CO2) from ship power equipment by adsorption purification of exhaust gases (EG), as well as by optimizing the fuel supply of diesel engines. To assess the effectiveness of these solutions, it is necessary to know the concentration of carbon dioxide in the exhaust gas flow. For these purposes, it is proposed to use the method of laser measurement of their concentration. This gas flow sensing technology can be implemented based on the Raman scattering method. The results of computer modeling of the lidar equation are presented. It has been established that in order to minimize the time it takes for a Raman lidar to measure the concentration of CO2 molecules, laser radiation with a wavelength of 355 nm will be most preferable. For the purpose of practical use of modeling results on sea vessels, an optical circuit has been developed for a laser meter of the concentration of CO2 molecules in the exhaust gas flow in the gas duct of elements of ship power plants (diesel engines, boiler plants). A description of the design and operating principle of the proposed meter is given. An algorithm has been developed to achieve the values of the Energy Efficiency Index of existing ships and the Carbon Emission Intensity Indicator by controlling CO2 emissions from diesel engine exhaust gases with a laser monitoring system.