Elettrica Ibrida Marina Sistema Plasma-H₂ a ciclo chiuso
Una nuova architettura di ricerca per la propulsione marina che va oltre il modello convenzionale del motore verso una motore ibrido-elettrico alimentato da un reattore al plasma-H₂ a ciclo chiuso, celle a combustibile, recupero ORC/turbina a vapore, batterie e propulsione elettrica.
Perché il concetto di propulsione è cambiato
Il primo modello marino ha valutato un'imbarcazione in cui un motore marino convenzionale è rimasto il sistema di riferimento principale e lo strato plasma-H₂ è stato considerato principalmente come un modulo di supporto ausiliario.
L'architettura V1.2 modifica il confine del sistema. L'unità navale è ora modellata come una piattaforma marina ibrido-elettrica. La propulsione non è più incentrata solo su un motore tradizionale, ma su un bus elettrico integrato alimentato da un reattore a plasma-H₂ a ciclo chiuso, conversione a celle a combustibile, recupero di calore della turbina e accumulo a batteria.
Questo approccio è più coerente con le operazioni marine perché le navi operano per molte ore a carichi stabili, hanno spazio per moduli tecnici e possono integrare più realisticamente rispetto a veicoli più piccoli prese d'acqua di mare, dissalazione, recupero di calore, gestione del gas e propulsione elettrica.
Transizione architettonica
Motore marino convenzionale come base, con supporto plasma-H₂ e celle a combustibile trattati principalmente come strati di riduzione ausiliari.
Architettura di un'imbarcazione ibrida-elettrica con reattore a plasma-H₂ a circuito chiuso, cella a combustibile, ORC/turbina a vapore, sistema di accumulo a batteria e propulsione elettrica.
Reattore a ciclo chiuso
L'acqua purificata e il gas inerte di supporto sostituiscono la dipendenza dall'aria di combustione esterna.
Conversione a celle a combustibile
L'idrogeno viene convertito in elettricità per il bus elettrico della nave.
Recupero turbina
Il calore di scarto e la potenza termica vengono convogliati alla generazione ORC o a turbina a vapore.
Propulsione elettrica
Batterie e elettronica di potenza alimentano la propulsione elettrica e i sistemi ausiliari.
Nuova Architettura di Propulsione
Dal motore a combustibile marino alla propulsione ibrida elettrica al plasma-H₂
Il concetto V1.2 tratta il vascello come una piattaforma energetica coordinata. L'obiettivo principale è esplorare se l'idrogeno, il recupero di calore e la propulsione elettrica possano funzionare insieme in un'unica architettura di bordo controllata.
Acqua di mare e acqua purificata
L'assunzione di acqua di mare e la desalinizzazione forniscono acqua purificata per il processo a plasma-H₂ a ciclo chiuso, mentre i flussi di salamoia e minerali rimangono parte dell'equilibrio ingegneristico.
Reattore plasma-H₂ a ciclo chiuso
Il reattore è modellato come un sistema chiuso o semi-chiuso utilizzando acqua purificata e supporto di gas inerte. Non utilizza aria di combustione esterna come reagente di processo.
Separazione e stoccaggio del gas
I flussi di idrogeno e ossigeno richiedono separazione, monitoraggio, controllo della pressione, logica di accumulo e sistemi di sicurezza prima di qualsiasi fase di conversione energetica.
Potenza elettrica delle celle a combustibile
L'idrogeno alimenta uno strato di celle a combustibile per generare elettricità per l'autobus a corrente continua/elettrico, riducendo la necessità di funzionamento dei generatori convenzionali.
ORC / recupero dell'energia dalla turbina a vapore
Il calore da sorgenti di bordo e l'uscita termica del reattore possono essere deviati verso ORC o turbina a vapore per generare ulteriore elettricità.
Propulsione elettrica e batterie
Le batterie stabilizzano il bus elettrico, supportano i picchi di carico e alimentano i motori di propulsione elettrica, le pompe, i carichi alberghieri e altri servizi di bordo.
Flusso energetico
Catena Integrata di Energia Marina
Il nuovo modello si basa su una catena di conversioni piuttosto che su un motore isolato. Idrogeno, calore ed elettricità sono collegati attraverso sottosistemi controllati.
L'acqua marina viene filtrata e convertita in acqua di processo purificata.
Il reattore plasma-H₂ a circuito chiuso produce idrogeno in condizioni controllate.
Il calore utile viene instradato verso la generazione ORC o turbina a vapore invece di essere sprecato.
Le celle a combustibile e il recupero della turbina alimentano l'autobus elettrico di bordo.
Batterie ed elettronica di potenza supportano i motori elettrici e i sistemi ausiliari.
Logica CO₂ corretta
In questo modello V1.2, il reattore a plasma-H₂ a ciclo chiuso non è trattato come un motore a combustione. È modellato come un processo chiuso o semi-chiuso che utilizza acqua purificata e supporto di gas inerte. Pertanto, le emissioni dirette di CO₂ del reattore sono impostate a zero nella simulazione concettuale.
I restanti valori di CO₂ si riferiscono alla linea di base convenzionale del vascello, all'uso di combustibile di riserva o all'energia fossile residua ancora necessaria dopo i contributi delle celle a combustibile, delle turbine, del fotovoltaico e delle batterie.
V1.2 Livello di simulazione
Cosa valuta il nuovo simulatore
Il simulatore V1.2 stima l'interazione tra produzione di idrogeno ad anello chiuso, recupero di calore, generazione di turbine, elettricità da celle a combustibile, batterie e domanda di propulsione.
Produzione di idrogeno
Stima l'output di idrogeno dallo strato plasma-H₂ utilizzando acqua, energia, ciclo di lavoro, gas inerte e ipotesi di conversione.
Elettricità da turbina
Calcola l'elettricità recuperata dal calore utilizzando ipotesi di efficienza per ORC o turbina a vapore.
Uscita di cella a combustibile
Converte idrogeno in energia elettrica utilizzabile per il bus DC/elettrico dell'imbarcazione.
Buffer della batteria
Valuta la capacità della batteria, lo stato di carica utilizzabile, il picco di attenuazione e la stabilità energetica.
Propulsione elettrica
Confronta l'energia elettrica disponibile con la domanda di propulsione e ausiliaria.
Emissioni residue
Separa la CO₂ di base della nave, la CO₂ evitata, la CO₂ residua netta e la CO₂ diretta del reattore.
Apri Simulatore V1.2 ->Limiti scientifici e ambito di sicurezza
Questo sistema è un modello di ricerca e simulazione. Non è presentato come un sistema di propulsione marina certificato o un progetto pronto per l'industria.
- Il sistema non rivendica energia libera e non presume recupero di energia senza costi fisici.
- Il reattore al plasma-H₂ a circuito chiuso richiede la validazione di laboratorio di efficienza, durata, purezza del gas e sicurezza.
- Lo stoccaggio dell'idrogeno, il controllo della pressione, la ventilazione, il rilevamento delle fughe e i sistemi antincendio sono requisiti marittimi critici.
- Il recupero ORC o turbina a vapore dipende dalla disponibilità di calore reale, dal livello di temperatura, dall'efficienza della turbina e dai vincoli di integrazione marina.
- La propulsione elettrica richiede elettronica di potenza, ridondanza, revisione di classificazione e approvazione normativa.
- Il simulatore supporta la discussione ingegneristica; non sostituisce i test di laboratorio o la certificazione marina.
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