ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OF USING FUELS OF BIOLOGICAL ORIGIN IN MARINE DIESEL ENGINES
Keywords:
environmental indicators, emission of harmful components, maritime transport, fuel mixture, biological fuel, fuel efficiency, petroleum fuel, marine diesel
Abstract
Introduction. One of the negative factors affecting the environment when using petroleum-based fuels in marine diesel engines is the emission of harmful substances that are part of the exhaust gases. It is because of this that alternative fuels, including fuels of biological origin, are increasingly being used in the power plants of marine and inland waterway transport vessels. At the same time, recommendations for the use of fuels of biological origin do not indicate its optimal concentrations in a mixture with petroleum-based fuels, and do not determine the most effective operating modes of marine diesel engines during their operation on such mixtures. This is an incentive for conducting research to determine the impact of fuels of biological origin on the environmental friendliness of shipping and the energy efficiency of seagoing vessels, as well as the selection of optimal operating modes of marine diesel engines when using mixtures that include fuels of biological origin. The purpose of the study is to determine the impact of bio-fuel on the operational performance of marine diesel engines and to develop recommendations for determining its rational concentration in a mixture with petroleum-based fuel. Results. It was determined that marine diesel engines are not only the main heat engines used on ships of maritime and inland waterway transport, but also sources of emissions of harmful substances with exhaust gases. It is noted that reducing emissions of nitrogen oxides and carbon dioxide is possible by using fuel mixtures in marine diesel engines that include bio-based fuel. During the studies carried out on Wartsila 6L32 marine diesel engines, RMG500 and DMA10 petroleumbased fuels were used, as well as their mixtures with FAME bio-based fuel. It was found that when using mixtures containing 10–30 % of biological FAME fuel, nitrogen oxide emissions are reduced by 11.20–27.10 %, under the same conditions, carbon dioxide emissions are reduced by 5.31–19.47 %. Conclusions. It was found that the use of fuel mixtures containing biological fuel in marine diesel engines is one of the ways to increase the level of environmental sustainability of seagoing vessels and promote ecological shipping.
Downloads
Download data is not yet available.
References
1. Sagin A.S., Zablotskyi Yu.V. Reliability maintenance of fuel equipment on marine and inland navigation vessels. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. Scientific journal. 2021. № 7–8. Р. 14–17. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-14-17.
2. Sagin S., Sagin A. Development of method for managing risk factors for emergency situations when using low-sulfur content fuel in marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2023. № 5 (1(73)). Р. 37–43. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290198.
3. Sagin S., Kuropyatnyk O., Tkachenko I. Ensuring the environmental friendliness of marine diesel engines of specialized ships. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 45. С. 5–16. doi: 10.31653/smf45.2022.5-16.
4. Заблоцький Ю.В. Підвищення паливної економічності суднових дизельних установок. Вісник Одеського національного морського університету : зб. наук. праць. 2020. № 2(62). С. 106 –119. DOI: 10.47049/2226-1893-2020-1-106-119.
5. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. № 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
6. Сагін С.В., Суворов П.С., Бондар С.А. Розробка методу оцінки ризиків виникнення аварійних подій під час експлуатації дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 122 - 130. doi: 10.31653/smf47.2023.122-130.
7. Побережний Р.В., Сагін С.В. Забезпечення екологічних показників дизелів суден річкового та морського транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 5–9. DOI : 10.31653/smf340.2020.5-9.
8. Звєрьков Д.О., Сагін С.В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 20–25. DOI : 10.31653/smf341.2020.20-25.
9. Zablotskyi, Yu.V. The use of chemical fuel processing to improve the economic and environmental performance of marine internal combustion engines. Materials of the International Conference “Scientific research of the SCO countries: synergy and integration”, Beijing, PRC. August 31, 2019. Part 1. P. 131–138. DOI. 10.34660/INF.2019.15.36257.
10. Goolak S., Riabov I., Petrychenko O., Kyrychenko M., Pohosov O. The simulation model of an induction motor with consideration of instantaneous magnetic losses in steel. Advances in Mechanical Engineering. 2025. Vol. 17(2). doi:10.1177/16878132251320236.
11. Madey V. Assessment of the efficiency of biofuel use in the operation of marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2022. № 2(1(64)). С. 34–41. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.255959.
12. Sagin S., Haichenia O., Karianskyi S., Kuropyatnyk O., Razinkin R., Sagin A., Volkov O. Improving Green Shipping by Using Alternative Fuels in Ship Diesel Engines. J. Mar. Sci. Eng. 2025. Vol. 13(3). 589 р. https://doi.org/10.3390/jmse13030589.
13. Neumann S., Varbanets R., Minchev D., Malchevsky V., Zalozh V. Vibrodiagnostics of marine diesel engines in IMES GmbH systems. Ships and Offshore Structures. 2022. № 18(11). P. 1535–1546. https://doi.org/10.1080/17445302.2022.2128558.
14. Сагін С.В., Мадей В.В., Сагін А.С. Робота суднового дизеля на біодизельному паливі. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 93–107. DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-93-107.
15. Sagin S., Kuropyatnyk O., Matieiko O., Razinkin R., Stoliaryk T., Volkov O. Ensuring Operational Performance and Environmental Sustainability of Marine Diesel Engines through the Use of Biodiesel Fuel. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. № 12. 1440 р. https://doi.org/10.3390/jmse12081440.
16. Сагін С.В., Мадей В.В., Сагін С.С., Чимшир В.І., Разінкін Р.О. Аналіз екологічної стійкості та енергетичної ефективності використання скруберного очищення випускних газів дизелів суден морського транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 157–171.
17. Руснак Д.Ю., Сагин С.В. Забезпечення екологічних вимог при ультразвуковій десульфурізації вуглеводних палив. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 40. С. 49–54. DOI : 10.31653/smf340.2020.49-54.
18. Сагін С.В. Зниження енергетичних втрат в прецизійних парах паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2018. Вип. 38. С. 132 –142.
19. Сагін С.В., Столярик Т.О. Динаміка суднових дизелів під час використанні моторних мастил з різними структурними характеристиками. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 108–119.
20. Varbanets R., Shumylo O., Marchenko A., Minchev D., Kyrnats V., Zalozh V., Aleksandrovska N., Brusnyk R., Volovyk K. Concept of vibroacoustic diagnostics of the fuel injection and electronic cylinder lubrication systems of marine diesel engines. Polish maritime research. 2022. № 29(4). P. 88–96. https://doi.org/10.2478/pomr-2022-0046.
21. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Оцінка ефективності використання палива біологічного походження в суднових дизелях. Матеріали VI міжнародної морської науково-практичної конференції кафедри СЕУ і ТЕ ОНМУ «Marine Power Plants & Operation MPP&O-2025». URL: https://2025.depas.od.ua.
22. Petrychenko O. Migration and evolutionary analysis of trends in the transformation of maritime education in wartime conditions. Transport Systems and Technologies. 2024. № 44. Р. 66–79. DOI: 10.32703/2617-9059-2024-44-5.
23. Сагін С.В., Сагін А.С. Контроль та діагностування надійності та економічності дизелів морських та річкових засобів транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. Одеса : НУ«ОМА». С. 118–131. DOI: 10.31653/smf46.2023.118-131.
24. Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 121–131. DOI: 10.31653/smf44.2022.121-131.
25. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Підвищення економічності роботи суднових середньообертових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2025. Вип. 1(42). С. 166–179. DOI: 10.33298/2226-8553.2025.1.42.20.
26. Сагін С.В., Куропятник О.А. Визначення оптимальних режимів експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння під час використання біодизельного палива. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2024. Вип. 48. Одеса : НУ «ОМА». С. 100–113. DOI: 10.31653/smf48.2024.100-113.
27. Petrychenko O., Levinskyi M. Trends and preconditions for widespread adoption of liquefied natural gas in maritime transport. Transport Systems and Technologies. 2024. Vol. 43. P. 21–36. DOI:10.32703/2617-9059-2024-43-2
28. Petrychenko O., Levinskyi M., Goolak S., Lukoševiˇcius V. Prospects of Solar Energy in the Context of Greening Maritime Transport. Sustainability. 2025. Vol. 17. Р. 2141. https://doi.org/10.3390/su17052141.
29. Сагін С.В., Побережний Р.В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 132–141. doi: 10.31653/smf44.2022.132-141.
30. Varbanets R., Fomin O., Píštěk V., Klymenko V., Minchev D., Khrulev A., Zalozh V., Kučera P. Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. № 3. P. 321. URL: http://dx.doi.org/10.3390/jmse9030321.
31. Сагін А.С., Заблоцький Ю.В. Регенерація змащувальних властивостей моторних палив і мастил під час експлуатації суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 45. Одеса : НУ «ОМА». С. 17–30. DOI: 10.31653/smf45.2022.17-30.
32. Sagin S., Sagin A., Zablotskyi Y., Fomin O., Pištek V., Kučera P. Method for Maintaining Technical Condition of Marine Diesel Engine Bearings. Lubricants. 2025. Vol. 13(4). 146 р. https://doi.org/10.3390/lubricants13040146.
33. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення впливу антифрикційних покриттів на технічний стан підшипників ковзання дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2024. Вип. 49. Одеса : НУ «ОМА». С. 110–123. DOI: 10.31653/smf49.2024.110-123.
34. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Дослідження впливу органічних нанопокрить на забезпечення процесів мащення підшипникових вузлів суднових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2025. Вип. 2(43). С. 177–195. DOI: 10.33298/2226-8553.2025.2.43.15.
35. Сагін А.С., Сагін С.В. Експериментальне визначення оптимальних фаз подачі палива в циліндр суднових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2024. Вип. 1(39). С. 206–215. DOI: 10.33298/2226-8553.2024.1.39.21.
2. Sagin S., Sagin A. Development of method for managing risk factors for emergency situations when using low-sulfur content fuel in marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2023. № 5 (1(73)). Р. 37–43. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290198.
3. Sagin S., Kuropyatnyk O., Tkachenko I. Ensuring the environmental friendliness of marine diesel engines of specialized ships. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 45. С. 5–16. doi: 10.31653/smf45.2022.5-16.
4. Заблоцький Ю.В. Підвищення паливної економічності суднових дизельних установок. Вісник Одеського національного морського університету : зб. наук. праць. 2020. № 2(62). С. 106 –119. DOI: 10.47049/2226-1893-2020-1-106-119.
5. Sagin S.V., Kuropyatnyk O.A. Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2021. № 7–8. Р. 36–43. https://doi.org/10.29013/AJT-21-7.8-36-43.
6. Сагін С.В., Суворов П.С., Бондар С.А. Розробка методу оцінки ризиків виникнення аварійних подій під час експлуатації дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 122 - 130. doi: 10.31653/smf47.2023.122-130.
7. Побережний Р.В., Сагін С.В. Забезпечення екологічних показників дизелів суден річкового та морського транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 5–9. DOI : 10.31653/smf340.2020.5-9.
8. Звєрьков Д.О., Сагін С.В. Зниження механічних втрат у суднових дизелях. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 41. С. 20–25. DOI : 10.31653/smf341.2020.20-25.
9. Zablotskyi, Yu.V. The use of chemical fuel processing to improve the economic and environmental performance of marine internal combustion engines. Materials of the International Conference “Scientific research of the SCO countries: synergy and integration”, Beijing, PRC. August 31, 2019. Part 1. P. 131–138. DOI. 10.34660/INF.2019.15.36257.
10. Goolak S., Riabov I., Petrychenko O., Kyrychenko M., Pohosov O. The simulation model of an induction motor with consideration of instantaneous magnetic losses in steel. Advances in Mechanical Engineering. 2025. Vol. 17(2). doi:10.1177/16878132251320236.
11. Madey V. Assessment of the efficiency of biofuel use in the operation of marine diesel engines. Technology Audit and Production Reserves. 2022. № 2(1(64)). С. 34–41. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.255959.
12. Sagin S., Haichenia O., Karianskyi S., Kuropyatnyk O., Razinkin R., Sagin A., Volkov O. Improving Green Shipping by Using Alternative Fuels in Ship Diesel Engines. J. Mar. Sci. Eng. 2025. Vol. 13(3). 589 р. https://doi.org/10.3390/jmse13030589.
13. Neumann S., Varbanets R., Minchev D., Malchevsky V., Zalozh V. Vibrodiagnostics of marine diesel engines in IMES GmbH systems. Ships and Offshore Structures. 2022. № 18(11). P. 1535–1546. https://doi.org/10.1080/17445302.2022.2128558.
14. Сагін С.В., Мадей В.В., Сагін А.С. Робота суднового дизеля на біодизельному паливі. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 93–107. DOI: 10.31653/1819-3293-2021-1-27-93-107.
15. Sagin S., Kuropyatnyk O., Matieiko O., Razinkin R., Stoliaryk T., Volkov O. Ensuring Operational Performance and Environmental Sustainability of Marine Diesel Engines through the Use of Biodiesel Fuel. Journal of Marine Science and Engineering. 2024. № 12. 1440 р. https://doi.org/10.3390/jmse12081440.
16. Сагін С.В., Мадей В.В., Сагін С.С., Чимшир В.І., Разінкін Р.О. Аналіз екологічної стійкості та енергетичної ефективності використання скруберного очищення випускних газів дизелів суден морського транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 47. С. 157–171.
17. Руснак Д.Ю., Сагин С.В. Забезпечення екологічних вимог при ультразвуковій десульфурізації вуглеводних палив. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2020. Вип. 40. С. 49–54. DOI : 10.31653/smf340.2020.49-54.
18. Сагін С.В. Зниження енергетичних втрат в прецизійних парах паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2018. Вип. 38. С. 132 –142.
19. Сагін С.В., Столярик Т.О. Динаміка суднових дизелів під час використанні моторних мастил з різними структурними характеристиками. Автоматизація суднових технічних засобів : науково-технічний збірник. 2021. Вип. 27. С. 108–119.
20. Varbanets R., Shumylo O., Marchenko A., Minchev D., Kyrnats V., Zalozh V., Aleksandrovska N., Brusnyk R., Volovyk K. Concept of vibroacoustic diagnostics of the fuel injection and electronic cylinder lubrication systems of marine diesel engines. Polish maritime research. 2022. № 29(4). P. 88–96. https://doi.org/10.2478/pomr-2022-0046.
21. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Оцінка ефективності використання палива біологічного походження в суднових дизелях. Матеріали VI міжнародної морської науково-практичної конференції кафедри СЕУ і ТЕ ОНМУ «Marine Power Plants & Operation MPP&O-2025». URL: https://2025.depas.od.ua.
22. Petrychenko O. Migration and evolutionary analysis of trends in the transformation of maritime education in wartime conditions. Transport Systems and Technologies. 2024. № 44. Р. 66–79. DOI: 10.32703/2617-9059-2024-44-5.
23. Сагін С.В., Сагін А.С. Контроль та діагностування надійності та економічності дизелів морських та річкових засобів транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2023. Вип. 46. Одеса : НУ«ОМА». С. 118–131. DOI: 10.31653/smf46.2023.118-131.
24. Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення динамічних навантажень під час зміни режимів мащення прецизійних пар паливної апаратури суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 121–131. DOI: 10.31653/smf44.2022.121-131.
25. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Підвищення економічності роботи суднових середньообертових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2025. Вип. 1(42). С. 166–179. DOI: 10.33298/2226-8553.2025.1.42.20.
26. Сагін С.В., Куропятник О.А. Визначення оптимальних режимів експлуатації суднових двигунів внутрішнього згоряння під час використання біодизельного палива. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2024. Вип. 48. Одеса : НУ «ОМА». С. 100–113. DOI: 10.31653/smf48.2024.100-113.
27. Petrychenko O., Levinskyi M. Trends and preconditions for widespread adoption of liquefied natural gas in maritime transport. Transport Systems and Technologies. 2024. Vol. 43. P. 21–36. DOI:10.32703/2617-9059-2024-43-2
28. Petrychenko O., Levinskyi M., Goolak S., Lukoševiˇcius V. Prospects of Solar Energy in the Context of Greening Maritime Transport. Sustainability. 2025. Vol. 17. Р. 2141. https://doi.org/10.3390/su17052141.
29. Сагін С.В., Побережний Р.В. Аналіз основних способів зниження емісії оксидів азоту дизелів суден морського та внутрішнього водного транспорту. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 44. С. 132–141. doi: 10.31653/smf44.2022.132-141.
30. Varbanets R., Fomin O., Píštěk V., Klymenko V., Minchev D., Khrulev A., Zalozh V., Kučera P. Acoustic Method for Estimation of Marine Low-Speed Engine Turbocharger Parameters. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. № 3. P. 321. URL: http://dx.doi.org/10.3390/jmse9030321.
31. Сагін А.С., Заблоцький Ю.В. Регенерація змащувальних властивостей моторних палив і мастил під час експлуатації суднових дизелів. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2022. Вип. 45. Одеса : НУ «ОМА». С. 17–30. DOI: 10.31653/smf45.2022.17-30.
32. Sagin S., Sagin A., Zablotskyi Y., Fomin O., Pištek V., Kučera P. Method for Maintaining Technical Condition of Marine Diesel Engine Bearings. Lubricants. 2025. Vol. 13(4). 146 р. https://doi.org/10.3390/lubricants13040146.
33. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Визначення впливу антифрикційних покриттів на технічний стан підшипників ковзання дизелів морських суден. Суднові енергетичні установки : науково-технічний збірник. 2024. Вип. 49. Одеса : НУ «ОМА». С. 110–123. DOI: 10.31653/smf49.2024.110-123.
34. Сагін С.В., Заблоцький Ю.В., Сагін А.С. Дослідження впливу органічних нанопокрить на забезпечення процесів мащення підшипникових вузлів суднових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2025. Вип. 2(43). С. 177–195. DOI: 10.33298/2226-8553.2025.2.43.15.
35. Сагін А.С., Сагін С.В. Експериментальне визначення оптимальних фаз подачі палива в циліндр суднових дизелів. Водний транспорт : збірник наукових праць. 2024. Вип. 1(39). С. 206–215. DOI: 10.33298/2226-8553.2024.1.39.21.
Published
2025-06-25
How to Cite
Madey, V., Zablotskyi, Y., & Sagin, A. (2025). ASSESSMENT OF THE EFFICIENCY OF USING FUELS OF BIOLOGICAL ORIGIN IN MARINE DIESEL ENGINES. Transport Development, (2(25), 71-85. https://doi.org/10.33082/td.2025.2-25.06
Section
MARITIME AND INLAND TRANSPORT
