Zero-emission ready

Abstract

Levetiden til et skip strekker seg fra 20 til 30 år. De siste 20 til 30 årene har teknologi blitt mer sofistikert, nye lover og regler er introdusert, vi har vært igjennom en finanskrise og akkurat nå er vi midt i en pandemi. Når man designer et skip i dag, er dette noe man må ta hensyn til. Å vite hva fremtiden bringer er ikke mulig, men det er likevel viktig å gjøre enn innsats for å lage et skip som kan operere og prestere gjennom flere ulike og uforutsette scenarioer. Usikkerheten knyttet til fremtiden er noe man må diskutere når valg skal tas i en designprosess. Er "business as usual" bra nok? Trenger man å forbedre dagens standard, eller må man tenke helt utenfor boksen?

Det overordnede målet til denne masteroppgaven er å gjennomgå de ulike valgene man har med tanke på alternative drivstoff eller energibærere, slik at man kan gjøre gode valg og nå utslippsmålene innen 2050. For å gjøre dette, er det blitt gjort en litteraturstudiet på design under usikkerhet i tillegg til på fem ulike alternative brensler / energibærere; batteri, hydrogen, ammoniakk, methanol og flytende naturgass(LNG). Etter en introduksjon til både noen beslutningsstøtteverktøy og relevante alternative brensler, en case-studie er blitt gjennomført for å sjekke prestasjonen til ordinær dieselmotor mot LNG-motor. Spørsmålet som skulle svares på i den illustrative casen var:

Burde man designe et fleksibelt ship på en slik måte at det tillater en rask og billig ombygging i fremtiden, eller bør man designe et skip på den konvensjonelle måten hvis målet er å minimere kostnad?

Den illustrative casen ble gjennomført ved å gjøre visse forutigelser om fremtiden og se hvordan de to ulike valgene presterte. Resultatene ble presentert i form av hvilke risiko de to valgene ville innebært, hvor det viste seg at LNG innebar lavest risiko.

I tillegg til den illustrative casen er MDO, LNG, ammoniakk og hydrogen blitt analyst i en epoch-era analyse. Denne analysen evaluere prestasjonene til de ulike brenslene i en rekke ulike scenarioer. Scenarioene starter veldig konvensjonelt og blir mer og mer abrupte hvor ny teknologi er kommet og strenge regler er innført. Analysen tar hensyn til faktorer som utslippskatt, lover og regler relatert til operasjonsområder, brenselpris med mer. Prestasjonene til de ulike brenslene er evaluert for å se hvilke som gjør det best alt i alt.

Kombinasjonen av disse to måtene å angripe problemet på kan gi verdifull innsikt i hva som er viktig å ta hensyn til tidlig i en beslutningsprosess hvor målet er å lage et robust design. Det kan også hjelpe til med å finne svaret på om det er verdt å investere i fleksibilitet eller ikke.

A ships lifetime spans from 20 to 30 years. The last 20 to 30 years technology has become more sophisticated, new laws and regulations have been introduced and we have been through a financial crisis as well as we are currently struggling with a pandemic. When designing a ship today, this is something that needs to be taken into account. Knowing what the future holds is not possible, but it is still important to make an effort to create a ship that manages to perform through a wide variety of future scenarios. The uncertainty of the future is something that needs to be addressed in the decision-making progress of a ship. Is business as usual still good enough, is an improvement of today's standard needed, or does one need to think outside the box?

The overall aim of the master thesis is to review the different options related to alternative fuels in order to reach the emission goals of 2050. To do so, a literature review is done related to design under uncertainty as well as on alternative fuels to understand today's status quo. A total of 5 energy carriers where assessed; battery, hydrogen, ammonia, methanol and LNG. After an introduction to both decision support tools and potential alternative fuels, a case study was conducted checking the performance of MDO up against LNG. The question that was to be answered in this illustrative case was:

Should one design a flexible ship in a way that allows cheap and quick retrofitting in the future or should one design a ship the conventional way if minimizing costs is the goal?

This illustrative case was approached by making predictions about the future and see how the two options performed. The results where given in terms of risk involved with choosing the one or the other where LNG proved to be a lower risk option.

In addition to the illustrative case, MDO, LNG, ammonia and hydrogen were all assessed in an epoch-era analysis. Here, the performance of the alternative fuels are being evaluated in multiple different scenarios ranging from a conservative setting similar to today's standard and to a more abrupt future where technologies have come a far way and rules and regulations are very strict. The analysis takes factors like e.g. emission taxes, regulation related to operation areas, fuel price and more into account. Their performance through every scenario are evaluated to see which performs best overall.

The combination of these two approaches gives valuable insight to what needs to be accounted for early on in a decision-making process when the goal is a value-robust design. It can also contribute to find the answer to the question regarding whether flexibility is worth the extra investment or not.