Imtech Marine thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh hệ thống HVAC (hệ thống thông gió và điều hòa không khí) cho khu vực nghỉ ngơi cho thủy thủ đoàn, phòng thí nghiệm, phòng máy và hệ thống nước nóng lạnh với tua-bin làm mát và bộ làm mát hấp thụ. Sau 44 năm hoạt động, tàu thăm dò Sonne của Đức đã được đóng mới, với động cơ thân thiện với môi trường và hoạt động hiệu quả hơn, tàu sẽ được đưa vào sử dụng từ năm 2015. Tàu Sonne mới được đóng bởi công ty Meyer Werft tại Papenburg, CHLB Đức, tàu sẽ thực hiện các hoạt động nghiên cứu vòng quanh thế giới trong suốt 345 ngày mỗi năm như chiếc Sonne tiền nhiệm. Những nghiên cứu của tàu sẽ góp phần giải đáp cho những câu hỏi về sự biến đổi khí hậu dưới sự tác động của vật liệu sử dụng trong ngành hàng hải và sự can thiệp của con người vào hệ sinh thái biển. Với mô hình động lực học (Dynamic Simulations) Imtech Marine đã cung cấp giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC của tàu Sonne.
Mô hình động lực học
Dự án tàu Sonne có yêu cầu cao về trình độ kỹ thuật, như nhiệt độ của hai phòng thí nghiệm trên tàu phải duy trì từ 0 – 28OC, ngoài ra còn có yêu cầu về tiết kiệm năng lượng cao. Với sự hỗ trợ của hệ thống mô hình động lực học, Imtech Marine đã giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng của cả tàu bằng cách xây dựng hệ thống cấp nước lạnh tự động. Những thách thức khác đặt ra cho Imtech là thời gian thi công ngắn, giới hạn về không gian trên tàu và sự phức tạp của việc phối hợp các hệ thống sạch và hệ thống thông thường khi tàu hoạt động.
Các chuyên gia về giải pháp thân thiện với môi trường thuộc bộ phận Competence Centre Green Ships của Imtech Marine đã nghiên cứu hai phương pháp tiếp cận khác nhau của công nghệ tiết kiệm và gia tăng hiệu suất năng lượng bằng mô hình động lực học – dynamic simulation. Eike Higgen, tư vấn viên thuộc Competence Centre Green Ships cho biết: “Do áp dụng các công cụ mô phỏng mới nhất – Dymola and Modelica – Imtech có thể mô hình hóa và đánh giá bất kỳ một hệ thống phức tạp nào một cách nhanh chóng. Mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống đa ngành có thể cung cấp các giải pháp tối ưu và hiệu quả ngay trước khi bước vào giai đoạn thiết kế chi tiết.”
Tiết kiệm năng lượng cho tua bin làm lạnh
Mô phỏng thứ nhất bao gồm việc kết hợp giữa tua bin và thiết bị nén hơi lạnh, bộ phận cung cấp nước lạnh với các mức nhiệt độ khác nhau phù hợp với hệ thống tỏa nhiệt của tàu – bộ phận chủ yếu phụ thuộc chặt chẽ với điều kiện thời tiết bên ngoài.
Việc tự động hóa của thiết bị làm lạnh và hệ thống điều khiển có thể làm tăng nhiệt độ của nước lạnh đưa vào khi có nhu cầu làm mát ít và ngược lại làm giảm nhiệt độ khi có nhu cầu cao hơn. Eike Higgen giải thích rằng “nếu nhiệt độ của nước lạnh đưa vào cao hơn sẽ dẫn đến tiết kiệm được năng lượng cho tua bin do hiệu suất tải trọng tốt hơn. Ngoài ra, các máy bơm cung cấp nước lạnh đều được kiểm soát tần suất tùy thuộc vào nhu cầu làm mát của người sử dụng. Do vậy, điện năng tiêu thụ của thiết bị làm lạnh và máy bơm sẽ giảm từ 15% đến 20%”. Giải pháp này đã được áp dụng bởi Imtech Marine để kiểm soát và thiết kế tự động hóa cho sản phẩm mới “Sonne”.
Mô phỏng thứ hai sử dụng ‘Sonne’ là một ví dụ và phân tích tiết kiệm năng lượng cho các dự án trong tương lai bởi sự hỗ trợ của hệ thống thông gió được điều chỉnh theo yêu cầu (DCV) trong bếp. Ý tưởng cơ bản của DCV là để kết nối các thiết bị nấu ăn với hệ thống khí thải. “Điều đó có nghĩa nếu chỉ có 50% các thiết bị được sử dụng, chỉ có 50% khí thải được thải ra”, Eike Higgen cho biết. Điều này dẫn đến tiêu thụ điện năng củ hệ thống quạt ít hơn và đồng thời nhu cầu sử dụng hệ thống làm mát ít hơn.
Tàu Sonne có chiều dài gần 115m, rộng gần 21m, cung cấp đủ chỗ cho 35 thành viên thủy thủ đoàn và 40 nhà khoa học cùng một lúc. Tàu hạ thủy và bắt đầu nghiên cứu vào năm 2015.
Biên tập bởi technologyMAG.net – Anh Phạm
(Theo Yellow&Finch Publishers)
