Miljøvennlig skipsfart F&U utfordringer

Transkript

1 Miljøvennlig skipsfart F&U utfordringer Forskningssjef Per Magne Einang MARINTEK Tekna Maskinerisystemer desember 08 MARINTEK 1

2 MARINTEK Independent research and development institute Trondheim Norway MARINTEK 2

3 Miljøvennlig skipsfart en strategisk satsing i MARINTEK MARINTEK besitter laboratorier og analytisk forståelse for alle primære forhold for energieffektivisering av skip og reduksjon av skadelige utslipp til luft MARINTEK 3

4 Miljøvennlig skipsfart en strategisk satsing i MARINTEK MARINTEK har kompetanse på drift, logistikk og operasjonsanalyse, datastandarder og datatransport og ser skipsfarten som en del av et transportnettverk MARINTEK 4

5 Tema i presentasjonen IMO s nye utslippsgrenser Skipsfart og CO2 Skip og effektivitet Naturgass som drivstoff Etablering av nytt maritimt F&U program MARINTEK 5

6 NOx emissions [1000 metric tons] SOx emissions [1000 metric tons] Harmful emissions Pollutions from ships NOx SOx VOC PM Micro organism in ballast water Oil and chemical spill Prognoses from EC Land based sources International shipping Land based sources International shipping MARINTEK 6

7 Harmful emissions to air is a major challenge New stricter limitation on sulphur and NOx agreed in IMO MARINTEK 7

8 SOx[%] IMO - Future limits of harmful emissions from ships MEPC - 57th session: 31 March 4 April 2008 Stricter IMO limitation on SOx 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, IMO Sulphur Reduction Year ECA Limit Global limit Global sulphur limitations Global cap from 4,5% to 3,5% effective from 1. January 2012 Global cap from 3,5% to 0,5% effective from 1. January 2020 SECA (Sulphur Emission Control Area) limitations New sulphur limit from 1,5% to 1,0 % effective from 1. March 2010 New sulphur limit from 1,0% to 0,1 % effective from 1. January 2015 PM (Particulate Matters) regulated indirectly by the sulphur reduction MARINTEK 8

9 NOx [g/kwh] IMO - Future limits of harmful emissions from ships MEPC - 57th session: 31 March 4 April 2008 Stricter IMO limitation on NOx NOx Emission limits IMO Tier I Tier II Tier III ECA limits in Speed [RPM] Global NOx limitations Tier II 20% reduction of today's limit for new ships after 1. January 2011 SECA becomes Emission Control Area (ECA) from 1. January 2016 SOx limit of 0,1% fuel sulphur (as in SECA) NOx Tier III 80% reduction from today s limit (new ships) MARINTEK 9

10 Sulphur Emission Control Area SECA områder East of 4 W IMO SECA S < 1.5% Ellers S < 4.5% EU Passasjerskip < 1.5% S Gassolje < 0.2% S [0.1%] Inland waterway & ved kai < 0.1% S [2010] Mongstad Bergen South of 62 N N North Sea Baltic Sea Falmouth East of 5 W MARINTEK 10

11 IMO - Future limits of harmful emissions from ships MEPC - 57th session: 31 March 4 April 2008 Possible new Emission Control Area (ECA) Baltic Sea North Sea West coast of USA Gulf of Mexico Tokyo Bay MARINTEK 11

12 Global warming Share of CO 2 from shipping From shipping Figur: David Lee, Manchester Metropolitan University MARINTEK 12

13 Utslipp til luft er den største utfordringen for skipsfarten NOx SOx PM CO 2 MARINTEK 13

14 Hvordan ser CO 2 utslippet eller bunkers forbruket ut i dag? MARINTEK 14

15 Maritime transport - energiforbruk Transportsektoren står for mer enn 20% av verdens fossile energiforbruk. Av dette går ca 15% til maritime transport Energy consumption by transport sector (2005) Aviation 11 % Marine 15 % Rail 2 % Road 72 % Tilsvarer 3-4% av verdens totale fossile energiforbruk Energy consumption by sectors Domestic shipping & fishing 5 % Rail (IEA) 4 % Int'l shipping 23 % Aviation (IEA) 12 % Road diesel (IEA) 56 % MARINTEK 15

16 Status 2007 Fuel consumption by ship category Tank Bulk General Cargo Container RoRo/Vehicle Ropax Cruise Other Deep sea ships Regional ships The total fuel consumption: Deep sea: Regional: Fuel consumption (million tons / yr) 333 mill ton/year (3.3% of the world fossil fuel oil consumption) 220 mill ton/year 113 mill ton/year MARINTEK 16

17 Relative FOC, % Norwegian Domestic Marine Fuel Consumption Year: 2007 Mill litre Mill tonn Total domestic consumption of marine fuels 1462,4 1, % 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % Domestic Marine Fuel consumption on category ship Domestic Marine fuel consumption Freight < 2000 dwt Passenger Fishing vessel ><200GT Fishing vessel > 200GT Fast vessels Ferries Hurtigruten Tankers Offshore Total GeneralCargo DryBulk MARINTEK 17

18 Range of typical energy efficiencies for various cargo carriers Crude General Cargo Reefer LNG Chemical Bulk LPG Container Product RoRo/Vehicle Rail Road g fuel / ton*km MARINTEK 18

19 Godstransport med skip er mest energieffektivt men, er skipene energioptimale? MARINTEK 19

20 Example: Energy recovery WAVE GENERATION 9 AXIAL LOSS 6 HULL FRICTION18 WIND 1 ROTATIONAL LOSS 4 FRICTIONAL LOSS 3 PROPELLER 13 PROPULSION 28 GEAR 2 COOLING WATER 25 RADIATION 2 LUBE OIL 4 EXHUST 27 SHAFT 43 HEAT 30 BUNKER 100 Typical energy balance for a ship of dwt and 15 knots Potential for energy recovery 5-10 % MARINTEK 20

21 Effekt av høye bunkerspriser Hull Efficiency (k cal/ton-mile) Crude oil price Source: Energy Information Administration (USA), Annual Energy Review 1997, DOE/EIA-0384(97). Source: Ship & Ocean Foundation, 2000 (Japan) ISBN X MARINTEK 21

22 Betydelig potensial for energireduksjon Energioptimalisering gjennom: Skrog Propulsjon Fremdrifts maskineri Fart Operasjon Logistikk Potensial for reduksjon av energiforbruk i transportkjeden Eksisterende skip 30 50% Nye skip 40-60% Høy oljepris stimulerer til energisparing MARINTEK 22

23 Naturgass (LNG) et reelt alternativ MARINTEK 23

24 LNG powered RoRo freight ship (gas only) Gassdrift (LNG) er et reelt miljøvennlig alternativ Men naturgass er en fossil energikilde MARINTEK 24

25 Exhaust emission - Natural gas vs MDO g/kwh 6 4 SO2 Sulphur emission is eliminated 2 0 MDO 1% S natural gas g/kwh Particulates Particulate matters is close to zero 0,4 0,3 0,2 0,1 CO2 is reduced by 26% Due to unburned methane the net reduction of greenhouse gases are in the range of 0% -15% 0 g/kwh MDO 1% S natural gas CO2 0 MDO 1% S natural gas g/kwh NOx is reduced by 80-90% NOx 6 Source: Rolls-Royce Marine 0 MDO 1% S natural gas MARINTEK 25

26 Nye konsepter for kystfraktefartøy MARINTEK 26

27 Gassdrift av skip Utfordringer Kostnadsnivå Lagring av LNG (plasskrevende) Utslipp av metan (fra eksos og håndtering) Tilgang/ bunkring MARINTEK 27

28 Utvikling av maritimt forskningsprogram (Innspill fra MARINTEK) MARINTEK 28

29 Motivasjon - Utfordring Skip har siden tidenes morgen vært det viktigste transportmiddel for internasjonal handel og frakter i dag 70 % av de totale volum. Skipsfarten har gjennom tidene gjennomgått store endringer som følge av teknologi og endrede politiske og økonomiske forhold. Den maritime næringen står i dag overfor utfordringer - og muligheter - drevet av Nye miljøkrav Økende energikostnader og knapphet Integrert og dynamisk verdensøkonomi Ny teknologi / datatilgang som eksempelvis web / satellitt / sensor / sanntid / presisjon / pris etc. Endringene kan potensielt gi dyptpløyende, permanente og strukturelle forandringer i verdens skipsfart og tilhørende industri Evne til å takle og profittere på endringer forutsetter forsyn og kunnskap MARINTEK 29

30 Overordnet Målsetning - Forsyn og kunnskap - Forsprang i teknologi og kunnskap vil være avgjørende for å bevare og utvikle den maritime næringen i Norge Norge skal utnytte sin helhetlige maritime kompetanse for å utvikle en global knowledge hub for maritim kunnskap Norge skal lede an i utviklingen av kunnskapsbasen for en bærekraftig global maritim næring MARINTEK 30

31 NTNU en revitalisering av maritim F&U Global Maritime Knowledge Hub finansiering av professorat ved NTNU innenfor områdene: Marine Structures Marine Hydrodynamics Marine cybernetics Logistics Green Shipping Arctic Technology Finansiering i en 5-års periode for overgang til permanente stillinger MARINTEK 31

32 Temaområder og behov for F&U Kartlegging og prognostisering Energieffektivisering Reduksjon av utslipp Ny og fornybar energi Bærekraftige regler MARINTEK 32

33 Forskningsområder (forslag) Energieffektivisering Prosjekter med målsetning å gjøre skipsfarten mer energieffektiv. Omfatter eksempelvis: energigjennvinning, designforbedring av skip, forbedringer innen energiomvandlere, logistikk, operasjon og kontraktuelle forhold. Utslippsreduksjon Prosjekter med hensikt å redusere skadelige utslipp og klimagassutslipp. Omfatter eksempelvis teknologi for avgassrensing, utvikling av nye systemer med lavere utslipp, forbedring av operasjon og rutiner for reduksjon av utslipp. Ny og Fornybar energi Prosjekter med målsetning å øke bruk av nye energikilder på skip. Fokus ligger i anvendelse av energi i sol, vind og bølger om bord samt nye energiformer som syntetiske drivstoff* *e.g. biomass to liquid, gas to liquid, coal to liquid etc. MARINTEK 33

34 Forskningsområder (forslag forts.) Kartlegging og prognostisering Omfatter eksempelvis kartlegging og prognostisering av energieffektivitet, utslipp og tilgang på ny energi. Baseres på målinger, nye datakilder (AIS, LRIT), videreutvikling av metoder for kartlegging og prognostisering. Bærekraftige regler analyser omkring effekt av eksisterende og mulige regelverk. Utvikling av nye regler, standarder og beregningsmetoder tilknyttet miljø, havneavgifter, losbestemmelser etc. med formål å bidra til level playingfield, unngå paragrafskip samt premiering av miljøvennlige og energieffektive skip MARINTEK 34

35 Takk for oppmerksomheten MARINTEK 35