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研究生: 吳毓玲
Wu, Yu-Ling
論文名稱: 電動船舶可行性評估分析
The Assessment and Analysis of Electric Ships
指導教授: 陳文字
Chen, Wen-Tzu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 交通管理科學系碩士在職專班
Department of Transportation and Communication Management Science(on-the-job training program)
論文出版年: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 51
中文關鍵詞: 電動船舶船舶航行能量電池供給能量可行性評估
外文關鍵詞: electric ship, energy demand, energy supply, assessment
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  • 隨著氣候變遷日漸加劇,為使環境永續發展,各國積極推動節約能源與減少二氧化碳淨排放量措施,從運輸角度,發展綠色運輸為重要策略之一,其中,海洋占地球表面積約四分之三,因此發展綠色航運將有助於降低環境污染。
    綠色運具為綠色航運其中一項措施,例如:發展電動船舶,電動船舶現依其推進及動力類型可分為電池推進、電力推進、混合動力及大型電力推進四類;本論文以現有電池設備及船舶,透過模式建立,分別以各噸位船舶依航行距離10海浬、25海浬、80海浬及350海浬進行可行性評估分析。
    透過船舶航行能量需求模式與電池能量供給模式建立電動船舶可行性評估分析,並考量船舶航行風險及續航力,當電動船舶航行10海浬距離範圍時,可行性評估準則K值須等於或大於1.5;船舶航行25海浬距離時,電動船舶可行性評估準則K值須等於或大於2;當船舶航行80海浬時,可行性評估準則K值須等於或大於2.5;最後,當船舶航行350海浬時,電動船舶可行性評估準則K值須等於或大於3.5;若無法符合電動船舶可行性評估準則之船舶,建議可依實際使用需求,發展以增加發電機或相關設備之電動船舶。
    本研究電動船舶可行性評估分析結果,符合古典力學概念;本研究的結論,應可提供船舶需求者、製造者或相關業者設計新造或改造船舶之參考。

    關鍵字:電動船舶、船舶航行能量、電池供給能量、可行性評估

    As climate change intensifies, energy consumptions and carbon dioxide emissions need to be carefully controlled for sustainable development. From the perspective of transportation, the promotion of green shipping is a primary issue. Green transportation, such as electric ship, is a kind of the most popular vessels for green shipping. Nowadays, electric ships can be divided into battery propulsion, power propulsion, hybrid power, and large power propulsion. This study mainly discusses the feasibility of developing electric ships with battery propulsion.
    To analyze the feasibility of electric ships, we propose an assessment index K, which is defined as the ratio of energy supply from battery to energy consumption by driving a ship. We also take the sailing distance into consideration to measure the K value. There are four distances in this study, 10, 25, 80, and 350 nautical miles.
    When a ship needs to sail for 10 nautical miles, the K value must be equal to or greater than 1.5. The feasibility assessment K value must be equal to or greater than 2 when the sailing distance is 25 nautical miles. For sailing distance of 80 nautical miles, the feasibility assessment K value must be equal to or greater than 2.5. When sailing distance beyond 350 nautical miles, the feasibility assessment K value must be equal to or greater than 3.5. If a ship meets the above requirements of K value, the ship can be built in battery propulsion form. The proposed feasibility assessment analysis of electric ships is based on the fundamentals of classical mechanics. The conclusions of this study can be applied to the design or remodeling of ships for sustainable transportation.

    Keywords: electric ship, energy demand, energy supply, assessment

    中文摘要 I Extended Abstract II 誌謝 VI 目錄 VII 圖表索引 X 圖目錄 X 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1研究背景 1 1.2研究動機 1 1.3研究目的 6 1.4研究流程 6 第二章 文獻探討 8 2.1船舶種類 8 2.1.1客船 8 2.1.2貨船 11 2.1.3漁船 11 2.1.4特種用途船 12 2.1.5軍事用艦艇 12 2.1.6遊艇 12 2.2電動船舶推進及動力類型 13 2.3電池種類 14 2.3.1鋰離子電池 14 2.3.2複合式電動渡輪電池設備 16 2.3.3氫燃料電池 17 2.4船舶航行阻力 19 2.4.1摩擦阻力 20 2.4.2剩餘阻力 20 2.4.3空氣阻力 20 2.5文獻歸納小節 20 第三章 研究方法 21 3.1船舶航行能量需求模式 21 3.2電池能量供給模式 25 3.3電動船舶可行性評估分析 26 第四章 分析與驗證 27 4.1全電動快艇可行性評估分析 27 4.1.1全電動高速快艇航行10海浬可行性評估分析 28 4.1.2全電動高速快艇航行25海浬可行性評估分析 28 4.1.3全電動高速快艇航行80海浬可行性評估分析 29 4.1.4全電動高速快艇航行350海浬可行性評估分析 29 4.1.5小節 30 4.2全電動渡輪可行性評估分析 30 4.2.1全電動渡輪航行10海浬可行性評估分析 31 4.2.2全電渡輪航行25海浬可行性評估分析 32 4.2.3全電動渡輪航行80海浬可行性評估分析 32 4.2.4全電動渡輪航行350海浬可行性評估分析 33 4.2.5小節 33 4.3全電動拖船可行性評估分析 33 4.3.1全電動拖船航行10海浬可行性評估分析 34 4.3.2全電動拖船航行25海浬可行性評估分析 35 4.3.3全電動拖船航行80海浬可行性評估分析 35 4.3.4全電動拖船航行350海浬可行性評估分析 36 4.3.5小節 36 4.4全電動豪華客輪可行性評估分析 37 4.4.1全電動豪華客輪航行10海浬可行性評估分析 38 4.4.2全電動豪華客輪航行25海浬可行性評估分析 39 4.4.3全電動豪華客輪航行80海浬可行性評估分析 39 4.4.4全電動豪華客輪航行350海浬可行性評估分析 40 4.4.5小節 40 4.5全電動貨櫃船可行性評估分析 40 4.5.1全電動貨櫃船航行10海浬可行性評估分析 42 4.5.2全電動貨櫃船航行25海浬可行性評估分析 43 4.5.3全電動貨櫃船航行80海浬可行性評估分析 43 4.5.4全電動貨櫃船航行350海浬可行性評估分析 44 4.5.5小節 44 4.6全電動船舶可行性評估分析 44 4.7電動船舶推進及動力類型界定 47 第五章 結論與建議 48 5.1研究結論 48 5.2研究限制 49 5.3研究建議 49 參考文獻 50

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