| dc.description.abstract | Skip er regnet som den mest kostnadseffektive metoden for frakt av varer rundt om i verden. Omtrent 80% av den globale verdenshandelen foregår i dag på sjøen og denne formen for transport er i stor grad drevet på tungolje, diesel og andre miljøfiendtlige fossile drivstoff. Dette gjør at global skipsfart i øyeblikket står ansvarlig for rundt 3% av globale CO2 utslipp. I likhet med andre industrier vil også skipsfarten være nødt til å omstille seg for å kunne imøtekomme de globale klimamålene. Overgangen fra en karbonavhengig industri til en som operere uten betydelig utslipp er en enorm utfordring. En slik overgang vil kreve en flerdimensjonal utviklingsprosess støttet opp av globale forskrifter og regelverk. I den forbindelse har konseptet grønne skipskorridorer blomstret opp som et sentralt tiltak for å få fart på overgangen fra fossilt til alternativt drivstoff og dermed den grønne skipsfarten. Grønne skipskorridorer er spesifikke strekninger hvor det legges til rette for overfart med null utslipp. Dette gjøres ved at offentlige og private aktører samarbeider om å tilgjengeliggjøre nødvendig infrastruktur som bunkeringsterminaler og utslippsfrie drivstoff. Konseptet er relativt nytt og metoder og strategier for hvordan slike korridorer kan akselereres vil være nødvendig å undersøke i tiden fremover.
Denne masteroppgaven undersøker muligheten for etterfylling av drivstoff underveis på en seilings- rute som et alternativt tiltak for å akselerere grønne skipskorridorer. Dette gjøres ved å utforme et nettverk av land- og havbaserte lokasjoner der skip drevet av alternative drivstoff kan stoppe innom for å etterfylle drivstoff mellom havner i Nord-Øst Asia og vestkysten av USA. Videre introduseres en matematisk optimeringsmodell som har som formål å identifisere de optimale lokasjonene i nettverket. Dedikerte bilfrakteskip er valgt som det foretrekkende skipssegmentet for videre undersøkelse. Dette har sin begrunnelse i at bransjen omfatter relativt få skip, få aktører og få kunder. Dette er gode egenskaper som kan bidra til økt sannsynlighet for etableringen av en grønn korridor. Samtidig velges ammoniakk som det foretrekkende alternative drivstoffet og utruste disse skipene med. Dette er i hovedsak motivert av økt oppmerksomhet rundt denne typen energibærer for bruk i skipsfarten. Samtidig er ammoniakk omtrent halvparten så energitett som vanlig dieselolje og den vil dessuten kreve dobbelt så mye volum. Slike egenskaper vil føre til at drivstofftankene vil måtte øke i størrelse, som igjen vil føre til en tapt kostnad som følge av at skipene vil kunne frakte færre biler. En slik kostnad vil være spesielt innflytelsesrik for bilfrakteskip sammenlignet med andre skipssegmenter.
Resultatene fra case studien viser at etterfylling av drivstoff på strategiske lokasjoner er et attraktivt tiltak som kan bidra til å akselerere en grønn stillehavskorridor der ammoniakkdrevede bilfrakteskip seiler mellom havner i Asia og USA. Våre funn indikerer at etterfylling av drivstoff i mange tilfeller kan løse problemene relatert til større drivstofftanker. Dette kan underbygges ved at vår studie viser en reduksjon i påkrevd energilagringskapasitet ved å gjennomføre etterfylling underveis, i flere av scenarioene som er undersøkt. Samtidig kommer det frem at de påkrevde lagringsvolumene varierer i stor grad fra scenario til scenario. Derfor vil det være naturlig at videre undersøkelse fokuserer på hvilke tankstørrelser det vil være fornuftig å benytte. Parallelt med disse funnene er det også oppdaget at etterfylling av drivstoff vil kunne gjennomføres, både til lands og til havs. Under de riktige forutsetningene er til og med en kombinasjon av landbaserte og havbaserte etterfyllingslokasjoner en optimal løsning. Det avdekkes også at Dutch Harbour og Hawaii kan vise seg og bli svært strategiske områder for etterfylling av drivstoff, men også for produksjon og distribusjon av drivstoff til andre optimale lokasjoner.
Arbeidet utført i denne masteroppgaven vil gi verdifull informasjon som kan brukes til å ta beslutninger om fremtidige grønne skipskorridorer. Uavhengig av våre funn, må korridoren fortsatt vise ytterligere suksess i forhold til alternative drivstoff, koordinert handling blant interessenter og regulatorisk støtte. Det er en kompleks oppgave som kan gjennomføres med de rette tiltak. | |
| dc.description.abstract | Approximately 80% of global trade is carried by sea. Deep-sea shipping ensures the most cost-effective transport of manufactured goods and significantly impacts the world economy. However, maritime transportation currently accounts for 3% of global greenhouse gas (GHG) emissions and will be required to reduce emissions in line with the global climate strategy. The transition from a carbon-reliant industry to one that operates without significant emissions constitutes a major challenge. Such a transition will necessitate a multi-dimensional, multi-stakeholder, and multi-technological development process supported by various global regulations. In this context, green shipping corridors have emerged as a measure to accelerate the transition, where a green corridor refers to a major shipping route along which low- and zero-carbon maritime transportation solutions are provided. However, the concept is relatively immature, and research into how such corridors can be accelerated will be required.
In this thesis, we investigate the option of performing energy replenishment to accelerate green shipping corridors by designing a network of onshore and offshore replenishment sites that can support alternative fueled vessels making the transpacific route between Northeast Asia and the US. Moreover, a mathematical optimization model to identify the optimal sites for energy replenishment is introduced and applied to the network.
Pure car carriers (PCC) are selected as the vessel segment to target, as it is considered a segment with a smaller number of vessels, operators, and shipping customers, all critical factors that may increase the feasibility of a green corridor. Moreover, we choose ammonia as the preferred energy carrier, which has received considerable attention as a carbon-free energy carrier. However, ammonia is roughly half as energy dense by weight as heavy fuel oil (HFO) and approximately 50 percent more voluminous. For these reasons, the fuel tanks currently located in the ship’s void space would need to be increased, introducing a lost opportunity cost due to lost cargo space, which is significantly more influential in the PCC segment than other shipping segments, such as containers or dry bulk.
Results from the case study show that energy replenishment at strategic locations can be an attractive solution for accelerating the deployment of ammonia-fueled PCC vessels sailing between ports in Northeast Asia and the US. Our findings show that the underway replenishment of ammonia can be a viable solution to the required increase in fuel tank size, as several of the investigated scenarios revealed a reduced energy storage capacity by performing energy replenishment en route. However, there is a significant variation in the required volumes obtained from the case study, and such findings imply further investigation into fuel tank sizes and connecting machinery systems. Additionally, we discover that energy replenishment can occur at strategic onshore and offshore locations. Under certain circumstances, combining these two will be optimal if the correct preconditions exist. Dutch Harbour and Hawaii could be critical strategic locations in a transpacific energy replenishment network, serving not only as sites for energy production but also for energy replenishment and fuel distribution to other replenishment locations in the network. It is also revealed that the model can handle independent offshore replenishment sites. However, such a solution should only be considered feasible in a longer time perspective.
The work performed through this thesis proposes a logistical energy replenishment network as one of several alternative measures for a successful Northeast Asia-US green corridor. It provides information that can be used to make decisions about future green shipping corridors worldwide. Regardless of our findings, the route must demonstrate further success in adopting alternative fuels, coordinated action among stakeholders, and regulatory support on both sides of the Pacific Ocean. It is a difficult task that can be completed under the right conditions. | |
