Valg av maskineriløsning for skip – viktig for både reder og miljø

Av Øyvind S. Patricksson, stipendiat ved Institutt for Marin Teknikk, NTNU

Omkring 80% av verdenshandelen (målt i volum) fraktes av skip [UNCAD, 2012], og om man ser på utslipp i forhold til mengde varer fraktet er skipsfart det desidert mest miljøvennlige alternativet [Nikolakaki, 2012]. Når det er sagt skal det legges til at skipsfarten samlet sett står for en stor del av verdens totale utslipp av blant annet klimagasser. I dag bruker de aller fleste skip marine dieseloljer som brennstoff. Dette er maskinerier som i utgangspunktet er lite miljøvennlige, og påvirker miljøet både globalt ved utslipp av store mengder CO₂, samt lokalt ved blant annet SO_X, NO_X, og PM (partikler) utslipp. Om ikke drastiske tiltak blir gjort vil skipsfarten i Europa i 2020 stå for nesten like mye utslipp av CO₂ som alle landbaserte utslippskilder til sammen [Nikopoulou et al., 2012].

Forurensende skip – på tide med endringer

I prosessen med å gjøre skipsfarten grønnere er det flere ting som må på plass. Regelverk er en av dem, men minst like viktig er det å finne de tekniske løsningene som gir best avkastning for de som sitter med eierinteresser. For å kunne si noe om verdien av de forskjellige tekniske løsningens trengs det avanserte evalueringsmodeller -modeller som kan overbevise redere om at det vil lønne seg å investere i miljøvennlige tiltak.

Maskinerialternativer for å tilfredsstille forurensningskrav

I dag er det i hovedsak regulering av SO_X utslipp som må tas hensyn til. Det reguleres ved en global øvre grense samt en strengere grense i såkalte SECA’s (Sulphur Emission Control Area’s), og begge disse vil bli ytterligere senket i årene som kommer [IMO, 2008]. I enkelte områder er også NO_X og PM regulert (ECA/NECA områder), mens CO₂ og andre drivhusgasser har inntil nylig kun vært delvis regulert gjennom markedsbaserte midler, som utslippsbeskatning og sertifikater. I 2013 ble det introdusert en «effektivitetsindeks» (Energy Efficiency Design Index - EEDI) som alle nybygg på mer enn 400 GT må forholde seg til, men denne regelen er enda i en innkjøringsfase.

Skipsredere tvunget til å gjøre noe for å holde tritt med regelverk, men også for å beholde sin markedsposisjon (en konkurrent kan kapre markedsandeler ved å ha en «grønn» profil). I tillegg til de direkte konsekvensene nye regulering fører til vil det også være sekundære økonomiske perspektiver som må tas hensyn til, som for eksempel at drivstoff som tilfredsstiller de nye SO_X kravene etter alt å dømme vil få en kraftig prisøkning. Dette bidrar til at beslutninger knyttet til valg av maskineri, drivstoffkompatibilitet og eventuell utslippsregulerende teknologi byr på store utfordringer. Konsekvensen av å ta en gal avgjørelse kan bli katastrofal.

Det er i dag antatt å være tre relevante alternativer for å tilfredsstille gjeldende samt fremtidige SO_X reguleringer; gjøre mindre modifikasjoner på et tradisjonelt diesel maskineri for så å kunne benytte lav-svovel (LS) diesel; installere utslippsreduserende teknologi (en såkalt scrubber); eller, benytte alternative drivstoff som LNG (gassdrevet maskineri). De forskjellige løsningene har alle sine fordeler og ulemper, for eksempel vedrørende pris på drivstoff, plasskrav, tilgjengelighet av drivstoff, og usikkerhet knyttet til teknologi. Spørsmålet om hvilken løsning en skal velge vil gjelde for både nybygging av skip og for ombygging av eksisterende fartøy, som også må tilfredsstille regelverket hva SO_X utslipp gjelder.

Beslutningstøtte for maskinerivalg

Det er i forbindelse med denne evalueringen at mitt arbeid kommer inn. Overordnet dreier det seg om hvordan skipsfarten kan bli mer miljøvennlig, og i den forbindelse vil vi se på metoder for å vurdere hva som lar seg gjøre teknisk og hva som vil være den antatt beste løsningen om et skips fullstendige livssyklus betraktes. Per dags dato jobber vi med en modell for beslutningstøtte ved valg av fremdriftsmaskineri for skip. Uten å gå nærmere inn på metode skal det nevnes at usikkerhet knyttet til brenselspriser er antatt å være av stor betydning, så disse er behandlet som usikre parametere i modellen vi har utviklet.

Ved testing av vår modell er realistiske problemer blitt evaluert. Foreløpige resultater viser at maskinerier som kan benytte LNG, i praktisk forstand er dette snakk om såkalte dual fuel motorer som kan gå på en blanding av dieselolje og gas (se for eksempel [Æsoy et al., 2011]), har et stort økonomisk fortrinn i det lange løp. Investeringskostnaden vil være høy, særlig på grunn av de avanserte LNG tankene, men på bakgrunn av estimater for fremtidige brenselspriser vil en slik løsning være optimal om man ser på hele livssyklusen til skipet. I tillegg vil LNG ha flere fordeler, blant annet at også utslippene av drivhusgasser og partikler vil bli redusert [Burel et al., 2013].

Det LNG drevene fartøyet «Viking Prince»

Utfordringer knyttet til bruk av LNG

En av grunnene til at denne løsningen ikke blir benyttet oftere er usikkerheten knyttet til tilgjengeligheten av LNG. I Norge er det relativt god dekning for bunkring av LNG, og det kan være helt uproblematisk om en skal operere fartøyet i et bestemt område i all overskuelig fremtid. Problemet er om et fartøy skal operere internasjonalt, eller det er usikkert om det kanskje skal benyttes i områder utenfor allfarvei hvor det ikke er tilrettelagt for bunkring av LNG, da kan det fort bli veldig dyrt å få tak i brensel. For å løse denne utfordringen er det nødvendig med en bred enighet om å satse på LNG.

Et annet aspekt som kan være problematisk melder seg for skip som seiler lengre strekninger. Grunnet egenskapene til LNG/gass vil det kreves 2 til 3 ganger så store tanker for å få like god rekkevidde som diesel maskinerier, så ved lange etapper vil det være problematisk å benytte LNG. Kan bunkringsstasjoner i åpent hav være en mulig løsning?

Hvilke drivstoff som viser seg å bli billigst i det lange løp og hvordan den teknologiske utviklingen vil forløpe gjenstår å se, men det er vårt synspunkt at om tilgjengeligheten av LNG globalt blir bedre vil en større andel av bransjen velge «grønne» maskineriløsninger basert på gassdrift. 

Referanser

UNCTAD. (2012). REVIEW OF MARITIME TRANSPORT 2012

NIKOLAKAKI, G. 2012. Economic incentives for maritime shipping relating to climate protection. WMUJ Marit Affairs, DOI 10.1007/s13437-012-0036-z

Nikopoulou, Zoi, Cullinane, Kevin, & Jensen, Arne. (2013). The role of a cap-and-trade market in reducing NOx and SOx emissions: Prospects and benefits for ships within the Northern European ECA. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 227(2), 136-154. IMO RESOLUTION MEPC.176(58) (Revised MARPOL Annex VI). MEPC 58/23/Add.1. (2008).

Æsoy, V, Magne Einang, P, Stenersen, D, & Hennie, E. (2011). LNG-Fuelled Engines and Fuel Systems for Medium-Speed Engines in Maritime Applications. Fuel, 2012, 04-28.

Burel, Fabio, Taccani, Rodolfo, & Zuliani, Nicola. (2013). Improving sustainability of maritime transport through utilization of Liquefied Natural Gas (LNG) for propulsion. Energy, 57(0), 412-420. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2013.05.002