Hybridisering av MPSV-fartøy

Abstract

I et samfunn med mye klimagassutslipp og et økende fokus på klimapolitikk, blir den maritime næringen og shipping-industrien tvunget til å tenke nytt. Fra IMO er det bestemt utslippsgrenser for enkelte havområder, noe det kan komme mer av i tiden som kommer. Fra regjeringen er det også varslet at CO2-avgiften vil øke i årene frem mot 2030. Denne oppgaven presenterer hvordan ulike hybride løsninger vil påvirke klimagassutslippene til flerbruksfartøyet Energy Empress, og hvilke energiløsninger som kan være aktuelle for rederiet Golden Energy Offshore å satse på.

I oppgaven er det benyttet kvalitativ og kvantitativ forskningsmetode i form av innhenting av data, informasjon og erfaringer fra mentorbedrift og andre aktører i den maritime næringen. Det er også brukt fagstoff hentet fra pensumbøker, vitenskaplige rapporter og annen relevant litteratur. Dataene er videre brukt til å gjøre beregninger for de ulike hybride løsningene.

Gjennom arbeidet med oppgaven er det funnet ut at det mest aktuelle for dette rederiet er hybridisering ved integrering av batterier eller konvertering av motorer til metanol. Dette var også tips fra mentorrederiet. Derfor er det ikke gjort beregninger på konvertering til for eksempel biodiesel eller andre energibærere enn batterier og metanol i tillegg til MGO.

Fra mentorrederiet er det hentet driftsdata for fartøyet, som videre deles inn i fire driftsprofiler. To av driftsprofilene tar utgangspunkt i kontrakter fartøyet har hatt, mens de to resterende driftsprofilene tar utgangspunkt i gjennomsnittlige oppdrag. Under arbeidet med driftsprofilene er det funnet ut at tilkobling til landstrøm vil være til nytte for det gitte fartøyet. Det er derfor gjort beregninger på hvordan klimagassutslippene til fartøyet påvirkes av tilkobling til landstrøm ved havneopphold. Beregningene viser at besparelsene av klimagasser ved hjelp av landstrøm er avhengig av hvor stor andel av tiden ved havn fartøyet får være tilkoblet landstrøm.

Beregningene som er gjort for de forskjellige energiløsningene viser at en hybrid løsning med metanol er særlig effektivt for å redusere utslipp av SOx og PM. Ved bruk av fornybar eller grønn metanol er også mulighetene gode for å redusere en større andel CO2-utslipp. Det er også vist at integrering av batterisystem vil gi en jevn prosentvis reduksjon av CO2, NOx, SOx og PM sammenlignet med utslipp fra dagens energiløsning. Løsningen med både batterier og metanol gir derimot de høyeste reduksjonene av både CO2-, NOx-, SOx- og PM-utslipp.

Videre er det også gjort økonomiske beregninger knyttet til ombygging og lønnsomheten til et slikt prosjekt. Til de økonomiske beregningene er det knyttet ulike usikkerheter, de presenteres derfor som en pekepinn. Beregningene viser at både løsningen med batterier og løsningen med metanol er mest lønnsomt dersom MGO prisen er høy. Dette er avhengig av at prisen for metanol ikke overstiger prisen for MGO og at investeringskostnadene er lave. Lav pris for metanol i forhold til prisen for MGO vil gi de laveste nedbetalingstidene for prosjektet. Leser gjøres oppmerksom på at resultatene som er presentert i oppgaven kan variere etter hvilke operasjoner fartøyet utfører og forskjellige driftsdata. Derfor vil ikke resultatene være representative for alle typer fartøy eller andre fartøy innen samme segment, men kun for gitt fartøy og gitte driftsprofiler.

In a society with high greenhouse gas emissions and an increasing focus on climate policy, the maritime and shipping industry are forced to find new solutions. The IMO have established emission limitations for certain marine areas. The number of such areas may increase in the coming years. The Norwegian authorities have also stated that the CO2 emission fees will increase towards the year 2030. This thesis presents how different hybrid solutions will affect the emissions of greenhouse gas for the multi-purpose support vessel Energy Empress, and which of the solutions the mentor shipping company Golden Energy Offshore could use on their vessel.

The thesis is based on qualitative and quantitative research, which includes data, information and experiences from the mentor shipping company and other companies in the maritime and shipping industry. Subject matter from present and earlier curriculum, scientific reports and other relevant literature is also used in the thesis. The retrieved data is then used in both energy-based and economical calculations for the different solutions.

While working with the thesis, it was discovered that the mentor shipping company wanted to look at the possibilities for hybridization based on methanol and/or batteries. As a result of that request, the thesis does not include calculations based on other energy carriers like biodiesel, but focus on methanol and battery systems.

The operational data is gathered from the mentor shipping company and is then divided into four operational cycles. Two of the operational cycles are based on actual contracts completed by the vessel, and the other two operational cycles are based on average contracts. While working with the operational cycles, it is discovered that the possibility to use shore connection on the given vessel would contribute to lower greenhouse gas emissions. The thesis therefore includes calculations based on the use of shore connection. The calculations show that the effect of shore connection depends on the amount of time the vessel has access to shore connection in the harbour.

The calculations for the different energy solutions show that a hybrid solution based on methanol is especially effective to reduce emissions of SOx and PM. By using green or renewable energy-based methanol, the CO2-emissions would be reduced even more. They also show that a hybrid solution based on battery systems gives an even reduction of CO2, NOx, SOx and PM in percentage, compared to the calculations based on the present energy system. The solution combining both batteries and methanol gives the most reduction of both CO2-, NOx-, SOx- and PM-emissions.

The thesis also includes economical and profitability calculations for the project. Due to different insecurities in prices found in the research process, the economical calculations are presented as estimates only. The economical calculations show that both the solution based on batteries and the solution based on methanol are at the most profitable with a high price of MGO. This depends on the fact that the price of methanol does not exceed the price of MGO, and that the investment costs are low. A low methanol-price compared to the MGO-price will result in the lowest repayment periods for the project. Potential readers are made aware that the results presented in this thesis may vary with the operations the vessel is performing and the operational data. The results in this thesis are therefore not representative for all types of vessels. They are only representative for this particular vessel.