Segundo o relatório Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR) de 2021, as emissões dos navios já ocupam a oitava posição no ranking dos maiores emissores mundiais. Embora a Organização Marítima Internacional (IMO) tenha estabelecido em 2008, uma meta ambiciosa de reduzir em 40% as emissões de 2 até 2030, a falta de uma preocupação global com as emissões dos navios levou a um crescimento de 18% nas emissões de 2 entre 2008 e 2021. Isso mostra que há um longo caminho a ser percorrido na redução das emissões dos navios para que se atinja a meta do IMO. Neste trabalho iremos analisar o sistema de potência de um navio, o navio analisado neste trabalho é um Platform Supply Vessel (PSV), que é um navio que suporta plataformas de óleo e gás. Normalmente, o sistema de potência desse navio é formado por quatro geradores divididos em dois ramos separados por um elo de barramento que em operações de posicionamento dinâmico é mantido aberto. É proposto neste trabalho o uso de baterias como reserva de energia para que a operação com o elo de barramento fechado possa ser realizada. As cargas do navio são as cargas de hotelaria, iluminação, cargas de posicionamento(gps e radares) e os propulsores. As soluções analisadas incluem geradores auxiliares, sets de gerador com tamanhos diferentes e baterias, além da redução de velocidade em trechos de viagem. O principal objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para avaliar o potencial de redução de emissão de 2 que cada solução pode alcançar. Para desenvolver essa metodologia, são necessários dados de demanda, dados do navio, curvas de consumo dos geradores e dados da bateria. Através dos resultados obtidos com o uso dessa metodologia, nós conseguimos estimar o potencial de redução de emissões de CO2 e de consumo de diesel em navios novos e em navios existentes. Para realizar cada passo dessa metodologia é necessária uma otimização que considere os diferentes pontos de eficiência do gerador. A otimização usada nesse trabalho é através do software HOMER PRO. Como objetivos secundários, temos o desenvolvimento de modelos que estimem o combustível consumido, as emissões de 2, e a vida útil da bateria desconsiderando o envelhecimento. Primeiramente, esta metodologia possibilitará a avaliação, de qual grupo gerador apresenta a maior redução de combustível em cada parte da missão, esta primeira análise irá considerar um despacho ótimo utilizando bateria apenas como reserva, para calcular o consumo em cada trecho da missão o software HOMER será usado. Além disso, a partir de uma análise estatística dos valores da demanda, é possível obter o melhor set de geradores que se encaixaria considerando os valores de demanda da curva da missão. Como resultado, obtemos o mesmo set de geradores tanto para a análise de consumo quanto para a análise estatística. Como resultado dessa primeira fase, o uso de um set composto de geradores com diversos tamanhos, nomeado como CASE4, mostrou a maior redução de consumo em relação ao set de geradores composto de apenas um tamanho (1820kW). Além da redução em consumo, esse set também obteve ganhos em relação ao tempo em que os geradores operam abaixo de 50%. É mostrado que mesmo quando a operação de posicionamento dinâmico ocorre sem o despacho otimizado, o uso do CASE4 obteve reduções consideráveis em relação ao consumo. Em seguida, o despacho da bateria será considerado, avaliando diferentes profundidades de descarga, eficiencias de carga e descarga e tamanhos de bateria. Esses despachos serão avaliados para cada set de geradores analisado no passo anterior. O despacho de baterias não promove redução de consumo quando aplicada durante operações de viagem. Por outro lado durante operações de baixa carga, como carregamento no porto e espera, o uso de baterias pode promover uma redução de consumo maior do que a obtida apenas com o despacho ótimo para alguns dos casos analisados, o mesmo ocorre quando a bateria é despachada durante a operação de posicionamento dinâmico. Nessas duas primeiras partes da metodologia, a redução de consumo durante os trechos de viagem é percentualmente baixa, considerando que os trechos de viagem são os trechos de maior consumo, uma outra solução que possa promover reduções de consumo maiores deve ser analisada. A solução proposta é a avaliação da redução da velocidade do navio. A velocidade do navio PSV é calculada usando os dados de projeto de um PSV real. A partir desses dados, uma curva relacionando potência e velocidade é gerada. Como não tínhamos uma curva real, apresentamos também uma análise para navios-tanque reais. A partir desta análise, avaliamos os resultados apresentados para a redução da velocidade de um navio PSV. Uma redução relativamente pequena (5%) na velocidade trafegada promove diminuições consideráveis no consumo no caso de navios existentes (12.4% - 13.8%) e em navios novos (16.8% - 17.3%). Essas reduções podem ser ainda maiores se uma redução de velocidade de 10% for analisada, para navios existentes o consumo de diesel pode ser entre 24.1% e 25.2% menor do que o consumo quando o navio opera na velocidade base analisada. Para navios novos esses números são ainda maiores, chegando a valores entre 27.1% e 28.4% dependendo do tipo de viagem analisada. Por fim, as reduções de consumo obtidas quando a velocidade é reduzida em 15% também são mostradas.

According to the 2021 Emission Database for Global Atmospheric Research (EDGAR) report, emissions from ships already occupy the eighth position in the ranking of the worlds largest emitters. Although the International Maritime Organization (IMO) set in 2008 an ambitious goal of reducing emissions by 40 percent by 2 percent by 2030, the lack of global concern for emissions from ships has led to an 18 percent growth in emissions of 2 percent between 2008 and 2021. This shows a long way to go in reducing ship emissions to reach the IMO target. In this work, we will analyze the power system of a ship. The ship analyzed in this work is a Platform Supply Vessel (PSV), which is a ship that supports oil and gas platforms. Typically, the power system of this ship consists of four generators divided into two branches separated by a bus tie breaker that, in dynamic positioning operations, is kept open. It is proposed in this work to use batteries as a power reserve so that the operation with the closed bus-tie breaker can be carried out. The ships cargoes are the hotel loads, lighting, positioning loads (GPS and radars), and thrusters. The solutions analyzed in this work include auxiliary generators, generator sets with different sizes and batteries; the speed reduction in voyage operations is also evaluated. The main objective of this work is to develop a methodology to evaluate the potential for emission reduction of 2 that each solution can achieve. Demand data, ship data, generator consumption curves, and battery data are required to develop this methodology. Through the results obtained with this methodology, we were able to estimate the potential for reducing CO2 emissions and diesel consumption in new and existing ships. To carry out each step of this methodology, an optimization that considers the different efficiency points of the generator is required. The optimization used in this work is through the HOMER PRO software. As secondary objectives, we have the development of models to estimate the fuel consumed, the 2 emissions, and the battery lifespan without aging. Firstly, this methodology will enable the evaluation of which generator set presents the greatest fuel reduction in each part of the mission. This first analysis will consider an optimal dispatch using a battery only as a reserve. The HOMER software will be used to calculate the consumption in each part of the mission. In addition, from a statistical analysis of the demand values, it is possible to obtain the best set of generators that would fit, considering the demand values of the mission curve. As a result, we get the same set of generators for both consumption and statistical analysis. As a result of this first phase, the use of a set composed of generators with various sizes, named CASE4, showed the greatest reduction in consumption to the set of generators comprising only one size (1820kW). In addition to the reduction in consumption, this set also obtained gains in relation to the time the generators operate below 50%. It is shown that even when the dynamic positioning operation occurs without the optimized dispatch, the use of CASE4 has achieved considerable reductions to consumption. Next, the dispatch of the battery will be considered, evaluating different depths of discharge, round-trip efficiencies, and battery sizes. These dispatches will be evaluated for each set of generators analyzed in the previous step. The dispatch of batteries does not promote consumption reduction when applied during voyage operations. On the other hand, during low-load operations, such as loading in port and standby, batteries can promote a greater consumption reduction than obtained only with the optimal dispatch for some of the cases analyzed. The same occurs when the battery is dispatched during the dynamic positioning operation. In these first two parts of the methodology, the consumption reduction during the voyage operation has a lower percentage reduction. Considering that voyages are the parts of the mission with greater consumption, another solution that can promote greater consumption reductions should be analyzed. The proposed solution is the evaluation of the reduction of the ships speed. The PSV ships speed is calculated using an actual PSVs design data. From this data, a curve relating power and speed is generated. Since we didnt have a real curve, we also presented an analysis for real tankers. From this analysis, we evaluate the results presented for reducing the speed of a PSV vessel. A relatively small reduction (5%) in the speed traveled promotes considerable decreases in consumption in the case of existing ships (12.4% - 13.8%) and in new ships (16.8% - 17.3%). These reductions can be even greater if a speed reduction of 10% is analyzed; for existing ships, the diesel consumption can be between 24.1% and 25.2% lower than the consumption when the ship operates at the base speed analyzed. For new ships, these numbers are even higher, reaching values between 27.1% and 28.4%, depending on the type of voyage operation analyzed. Finally, the consumption reductions obtained when the speed is reduced by 15% are also shown.