Fornyelsesprogram for kysttransport - NyFrakt

Transkript

1 Fornyelsesprogram for kysttransport - NyFrakt Dag Stenersen, Cimac årsmøte, Oslo, 1

2 Mindre utslipp bedre miljøløsninger Innhold Bakgrunn og målsetning Framdriftskonseptet Energieffektivitet Utslippsprofil Utviklingsarbeid frem til nye skipsdesign 2

3 Ny Frakt Et Brukerstyrt Innovasjonsprosjekt (BIP) Initiert av Fraktefartøyenes Rederiforening i samarbeid med Marintek og Møreforsking Molde. 3

4 Flåtefornyelse i norsk nærsjøfart Bakgrunn og utfordringer Fraktefartøyene har en høy snittalder, ca. 27 år Nye utfordringer som økt konkurranse fra veitransport og ulike typer nye avgifter Dette krever fornyelse av flåten, med kostnadseffektive og miljøvennlige skip som kan tilpasses et fremtidsrettet logistikksystem. Falkvåg 4

5 NyFrakt Måltall energi og miljø Det nye fartøy konseptet vil i forhold til dagens gjennomsnittlige fraktefartøy gi en betydelig forbedring av energiforbruk gjennom: forbedring av skrogutforming, propulsjon og framdriftssystem med 10-20% økt utnyttelsesgrad med 20 % Reduksjon av skadelige utslipp til luft gjennom: bruk av naturgass (LNG) som drivstoff, når det er realiserbart, å redusere NOx, SOx og partikler med mer enn 80% bruk av renere marin diesel olje og renseteknologi for å redusere NOx med 70% 5

6 Energy flow chart medium sized ship Typical energy balance for a ship of dwt and 15 knots Potential for energy recovery 5-10 % 6

7 Mechanical vs electric drive Lean Burn gas engine 17 Spec. energy cons. [MJ/kWh] Generator load Propeller load Engine Load [%] Thermal efficiency: Power output/fuel input kwh/9 MJ 10 3 W3600s/9*10 6 Ws 3600/9000*100% 40% Based on measured data from Rolls-Royce Bergen 7

8 Energy efficiency Diesel vs Lean Burn Mechanical drive 8

9 Emission to air, LNG operation 9

10 Emission to air Green House Gases (GHG) CO2 + Methane The Bergen C-series gas engines Comparing to the diesel engine counterpart Reduction of GHG in the range of 20-25% Depending on operation profile 10

11 Emission to air - NOx The Bergen C-series gas engines Reduction of NOx 90% of today's IMO NOx limit 11

12 Emission to air - SOx Emission of SOx is eliminated, no sulphur in the LNG fuel 12

13 Emission to air Particulate Matter (PM) Reduction of PM by 98% with LNG operation 13

14 Spesifikasjon, to fartøykonsept Input fra konsortiet Analyser, bakgrunn, rammebetingelser, varestrømmer Møter, diskusjon og gruppearbeide Rederkrav Forprosjekt fôrbåt, steinbåt, tankskip Etablering av parallelle prosjekter, (Innovasjon Norge) NyFrakt konsept 1: <70 meters General Cargo NyFrakt konsept 2: <90 meters General Cargo 14

15 Hull Innovation!?! Systematic Study of Fore Ship Variations Conventional fore ship with out-falling bulbous bow New type of fore ship with vertical stem and bulbous bow Application for patent protection by Rolls-Royce 15

16 CFD Analysis and comparison of bow alternatives Standard Bow Vertical Stem 16

17 CFD and Sea Keeping Analysis Standard Bow Vertical Stem CFD Analysis Results Results from cfd analysis indicated a difference of hull resistance up to 6-8% in favour to the new bow, depending on conditions Sea Keeping Analysis Sea Keeping Calculations / Simulations Vres TM (Vessel responses) UTC Simulator (6 deg. of freedom) 17

18 BIP Nyfrakt - laboratorietester ved Input fra RRM design og tegninger Produksjon av modeller Stillevannstester med en skrogforandring 70m bulkbåt 90m bulkbåt Stillevannstester med 70m bulkbåt med nytt baug design Sjøgangsforsøk for å finne fartstap i bølger med 70m og 90m 18

19 En båt(modell) blir til 19

20 En båt(modell) blir til 20

21 BIP Nyfrakt, modelltester med 70m bulkbåt M2917A Friprøve Slepeprøve Propulsjonsprøve 3D medstrømsprøve Skrogforandring akterskip M2917B Slepeprøve Propulsjonsprøve 3D medstrømsprøve Strømlinjetest 21

22 Hastighetsprognose 70m bulkbåt Modellnummer 0% sjømargin 15% sjømargin M2917A knop knop M2917B knop knop P B =1650kw og 3% mekanisk tap M2917B ved 13 knop 22

23 Brake power Brake power, P B [kw] Ship speed, Vs [kn] M2917A M2917B Specified pow er 23

24 70 m M2918B, nytt forskip samme akterskip som M2917B 2917 B Nytt forskip, Samme akterskip som M2917B 24

25 Hastighetsprognose 70m bulkbåt Modellnummer 0% sjømargin 15% sjømargin M2917B knop knop M2918B knop knop P B =1650kw og 3% mekanisk tap M2918B ved 13 knop 25

26 Capacities LNG alternative, 69,9 m Deadweight LNG MDO Fresh Water Other consumables Payload Cargo hold volume 98% Water ballast capacity Speed at 1620 kw, 15% sm, 3% ml, dd Endurance at 13.2 knots 15%, 3%, dd : 2380 ton : 45 ton : 10 ton : 40 ton : 10 ton : 2275 ton : 3500 cum : 1000 ton : 13.2 knots : 2140 nm 26

27 Main dimensions 69.9m General Cargo LNG arrangement 27

28 Main dimensions 69.9m General Cargo MDO arrangement LNG arrangement 28

29 Capacities LNG alternative 89,9 m Deadweight : 3950 ton LNG : 55 ton MDO : 10 ton Fresh Water : 40 ton Other consumables : 10 ton Payload : 3835 ton Cargo hold volume 98% : 4870 cum Water ballast capacity : 1600 ton Speed at 2160 kw, 15% sm, 3% ml, dd : 13.6 knots Endurance at 13.2 knots 15%, 3%, dd: 2300 nm GM at homogenous loaded departure: 1.10 m GM at ballast departure : 2.60 m 29

30 Main dimensions 89.9m General Cargo LNG arrangement 30

31 Main dimensions 89.9m General Cargo MGO arrangement 31

32 Comparison fuel consumption 69.9 m Falknes 74 m Bulk Carrier Deadweight ton Consumption at 10.0 knots ton MGO/day Distance covered per day 240 nm Energy Consumption / dwt*nm: MJ/ton*nml NVC Nyfrakt 69.9 m Deadweight ton Consumption at 10.0 knots: ton LNG/day (505kW) Distance covered per day 240 nm Energy Consumption / dwt*nm: MJ/ton*nm ( 47.9%) The results include 8% fauling and mechanical loss Lower Heating Value: LNG: 49.5 MJ/KG MGO:42.7 MJ/KG 32

33 Comparison fuel consumption 89.9 m Ref. vessels: Arklow Fortune Union Ruby Noorderkroon Deadweight ton Consumption at 11.6 knots including 100 kw shaftgenerator 7.54 ton HFO/day Equivalent to 7.24 ton MGO/day Distance covered per day nm Energy Consumption/dwt*nm MJ/ton*nm NVC Nyfrakt 89.9 m Deadweight ton Consumption at 11.6 knots including 100 kw shaftgenerator: ton LNG/day (1161 kw) Distance covered per day nm Energy Consumption / dwt*nm 0,1938 MJ/ton*nm ( 21.7%) Lower Heating Value: LNG: 49.5 MJ/KG MGO:42.7 MJ/KG HFO: 41.0 MJ/KG 33

34 Sum up Focus on optimizing main dimension and energy effective hull lines and propulsion arrangement prove to be beneficial Lower fuel consumption per transported dwt reduces payback time of investment to a minimum Future taxes on fuel and emissions will reduce investment payback period additionally New hull form increases crew comfort and reduces voluntary and involuntary speed loss Close cooperation between ship designer, ship owners, equipment supplier and research institution has resulted in two very competitive bulk carriers 34