Forprosjektrapport CO2 som fremtidens kuldemedium i maritim sektor

Transkript

1 Forprosjektrapport CO2 som fremtidens kuldemedium i maritim sektor Prosjektnummer: B18M02 Stian B. Jansen Andreas S. Bunæs Kristian Sæverud Bachelorstudium ingeniørfag Maskin 2018

2 1. Forord Denne rapporten er utarbeidet av en bachelorgruppe bestående av 3 studenter, alle går 3. år maskiningeniør ved Høgskolen i Østfold, avdeling Fredrikstad. Bacheloroppgaven skal handle om krav knyttet til det å ha CO2-kuldeanlegg i maritim sektor, ombord på båt. Denne forprosjektrapporten er en begynnelse på en omfattende og spennende oppgave, og dannet grunnlaget for videre arbeid. På forhånd ønsker gruppen bestående av Stian B. Jansen, Andreas S. Bunæs og Kristian Sæverud å takke våre samarbeidspartnere og veiledere. En spesiell takk rettes til Litian Wang som er vår veileder ved Høgskolen i Østfold, samt John Magne Gitmark fra Teknotherm for hans tidsbruk. 1

3 Bachelorgruppen: Andreas Severin Bunæs E-post: Telefon: Går siste året på Maskiningeniør ved Høgskolen i Østfold, avd Fredrikstad. Jobbet fire år på Norsk Skog Saugbrugs. Teknisk anlagt. Stian Brattebø Jansen E-post: stian_jansen@hotmail.com Telefon: Går siste året på Maskiningeniør ved Høgskolen i Østfold, avd Fredrikstad. Jobbet i kuldebransjen i flere år. Teknisk anlagt. Stian vil fungere som bachelorgruppens kontaktperson Kristian Sæverud E-post: kristian.saeverud@gmail.com Telefon: Går siste året på Maskiningeniør ved Høgskolen i Østfold, avd Fredrikstad. Drevet med motorsport. Teknisk anlagt. 2

4 Kontaktperson Teknotherm John Magne Gitmark Tlf: Epost: Kontaktperson/veileder Høgskolen i Østfold Litian Wang Tlf: Epost: litian.wang@hiof.no 3

5 2. Bakgrunn og teoretisk grunnlag CO2 som kuldemedium begynner å bli utbredt i landbaserte kuldeanlegg, spesielt i butikker. Nevnte kuldemedium har gode egenskaper som kuldebærer og en GWP-verdi på 1. Til sjøs er ikke bruken av CO2 som kuldemedium særlig utbredt, og kuldemediene som brukes i marinesektoren har ofte høy GWP-verdi (stor miljøbelastning), hvilket fører til store avgifter og høye priser. Strengere krav til lav GWP-verdi kan og på sikt føre til at flere av kuldemediene blir utfaset. Dette fører til at CO2 som kuldemedium blir ansett som ett av de mest fremtidsrettede kuldemediene. Etter første møte med Teknotherm ble vi enige om å se på CO2 som kuldemedium i marinsektor. Det var fortsatt ikke satt en spesifikk oppgavebeskrivelse eller kravspesifikasjon til rapporten. Under neste møte med Teknotherm ble det bestemt at oppgaven skulle ta for seg et proviantanlegg til båt på 30kW med CO2 som kuldemedium. Anlegget skal tilfredsstille kravene satt av Det Norske Veritas. Det Norske Veritas vil heretter bli omtalt som DNV. 3. Prosjektmål Designe et proviantanlegg med CO2 som kuldemedium for marinesektoren. Godkjent etter standardene i regelverket til DNV. Redegjøre for modifikasjoner/løsninger som kreves for å endre et landbasert CO2-anlegg til å etterkomme disse kravene. Finne løsninger som gjør at anlegget er enkelt å vedlikeholde. Ønskelig at det er mulig for maskinist på båten å gjøre reparasjoner. Kapasitet på 10kW frys og 20kW kjøl, med 100% backup på kompressorer. Mulighet for å kjøre både subkritisk og transkritisk, slik at anlegg fungerer ved sjøvannstemp på over 32 grader. Komponentliste med funksjonsbeskrivelse til komponenter, samt pris. Systemskjema Modellere en 3D-modell av kuldemaskinen i Inventor. 4

6 4. Problemstilling Hvordan tilpasse CO2 kuldeanlegg til bruk i maritim sektor? - Hvordan få CO 2 kuldeanlegg godkjent i henhold til DNV sin standard. 5. Rammer og avgrensninger Oppgaven vil kun ta hensyn til DNV sin klassifisering og ikke ta hensyn til andre internasjonale klassifiseringer. Automatikk og tilhørerne reguleringsutsyr vil ikke bli gjennomgått. Det er et ønske å få automatikk-løsning utarbeidet av Danfoss eller annen leverandør. Om dette ikke lar seg gjøre, vil styringssystem ikke være en del av det endelige produktet. 5

7 6. Prosjektplan med tidsdiagram Se vedlagt Gantt-diagram for mer informasjon (vedlegg 1). 6

8 Beskrivelse av delaktivitetene: Det Norske Veritas (DNV): DNV leverer skipsklassifisering, og er den klassifiseringen gruppen skal ta utgangspunkt i. Derfor skal gruppen sette seg inn i regelverket til DNV. Det er Kristian Sæverud og Andreas S. Bunæs som har hovedansvaret for denne oppgaven. Teori: Under teori skal gruppen sette seg inn i teorien som er nødvendig for dette prosjektet. Det er Stian Jansen som har hovedansvaret for denne oppgaven. Teknisk løsning: Gruppen skal gå igjennom de forskjellige løsningene som i dag finnes for CO2 anlegg. Ut i fra teorien og DNV sine krav skal gruppen velge en eller flere av disse løsningene å gå videre med i prosjektet. Det skal lages et systemskjema. Det er Stian Jansen som har hovedansvaret for denne oppgaven. Komponentvalg: Ut fra den tekniske løsningen må gruppen se på komponentene som skal brukes i kuldeanlegget. Disse komponentene må være innenfor klassifiseringen til DNV. Det er Stian Jansen som har hovedansvaret for denne oppgaven. 3D-modelering: Det skal 3D-modeleres et system. Så fort gruppen har nok informasjon fra teknisk løsning og komponentvalg begynner gruppen med denne oppgaven. Det er Andreas S. Bunæs og Kristian Sæverud som har hovedansvaret for denne oppgaven. Kostnadsanalyse: Gruppen skal innhente nødvendig informasjon om kostnader knyttet til et komplett CO2- anlegg å fremlegge dette på en oversiktlig måte. Det er Stian Jansen som har hovedansvaret for denne oppgaven. 7

9 Finskrive rapport: Gruppen skriver kontinuerlige på rapporten under prosjektet. Når nødvendig informasjon er innhentet vil rapporten blir finskrevet. Alle i gruppen har ansvar for dette. 7.Sammenfattet beskrivelse av løsningsmetodikk Denne oppgaven skal løses ved hjelp av innhentet kunnskap og kompetanse fra flere hold. Ny kunnskap som tilegnes underveis vil selvsagt også bli lagt til grunn. Teori fra fagene «Teknisk termodynamikk» og «Prosess- og energisystemer» er meget relevant. Mye annen, viktig kunnskap innhentes fra Det Norske Veritas (DNV) sine retningslinjer for kuldeanlegg om bord på båt. Videre vil det bli benyttet annen relevant litteratur som omhandler kuldeanlegg, og da hovedsakelig litteratur som omhandler CO2-kuldeanlegg. Litteratur knyttet til generelle kuldeanlegg i maritim sektor er også svært relevant. Som vist i aktivitetsplanen skal gruppemedlemmene bruke god tid på teori og DNV sitt regelverk. For å få en bedre forståelse av Teknotherm sine ønsker og forventninger er det på et tidlig tidspunkt gunstig med en eller flere befaringer hos dem. Løsningsmetodikken vil altså basere seg på innhentet kunnskap fra nevnte fag fra Høgskolen i Østfold, avd Fredrikstad, litteratur som er relevant for oppgaven samt utregninger og simuleringer i blant annet Inventor. Det er på denne måten mulig å besvare oppgaven og vår problemstilling på en god og fullstendig måte. Gruppen vil til enhver tid tenke på driftssikkerhet, vedlikehold samt personsikkerhet knyttet til det å ha et CO2-anlegg i maritim sektor. 8

10 8. Koder og standarder Denne oppgaven vil ut ifra de avgrensningene som er satt i samarbeid med Teknotherm basere seg på Det Norske Veritas sitt regelverk. Dette er blant de mest omfattende regelverkene knyttet til maritim sektor og kuldeanlegg. - DNV, Det Norske Veritas har flere krav som må følges for bruk av CO2-kuldeanlegg på båt. Kapitler blir henvist til i kildelisten etter hvert som vi får lest mer av DNV sitt regelverk. - NS-EN : A1: 2011, Trykkpåkjent utstyr for kjølesystemer og varmepumper. Del 2: Rør. Generelle krav. 9

11 Vedlegg 1 10