| dc.description.abstract | Rundt 80% av verdenshandelen etter volum og over 70% av verdi fraktes til sjøs. Global skipsfart over dype hav sikrer den mest kostnadseffektive transporten av import og eksport av mat og produserte varer og har en betydelig innvirkning på verdensøkonomien. Samtidig er sjøtransport ansvarlig for omtrent 3% av globale klimagassutslipp (GHG). FNs internasjonale sjøfartsorganisasjon (IMO) har satt seg mål om å oppnå lavkarbon skipsfart innen 2050. Avkarboniseringsstrategien vil med sikkerhet fremprovosere reguleringer for å redusere klimagassutslipp. I hvilken grad og i hvilken form er enda usikkert, noe som utgjør en betydelig risiko for aktører i skipsfarten, i hovedsak rederier. Målet med avkarbonisering har skapt en ny drivstofftransisjon, preget av et bredt spekter av drivstoffalternativer og ukjente fremtidige reguleringer. Redere står overfor en kompleks og usikker beslutningsprosess for et fremtidssikkert og robust valg av drivstoff.
For å støtte prosessen utvikles en multi-kriterie optimaliseringsmodell og en tilhørende beslutningsstøttemetode for valg av drivstoff. Modellen er åpen for å inkludere et bredt spekter av tekniske, økonomiske, miljømessige og sosiale beslutningskriterier og en rekke drivstoffalternativer. Kriteriene velges og vektlegges av beslutningstaker. Drivstoffytelsen blir kvantifisert og evaluert basert på definerte ytelsesnivåer. Metoden kombinerer beslutningstakerens subjektive preferanser av kriterier med en objektiv evaluering av drivstoffytelsen. Kriterier, barrierer og til hvilken grad ulike drivstoff oppnår ulike kriterier ble evaluert i tre ulike tilnærminger;
1. Sammenligningsbasert screening av drivstoffalternativer for dyphavsfart basert på seks nøkkelindikatorer (KPIs)
2. Spørreundersøkelse blant aktører i skipsfart
3. Casestudie om reders valg av drivstoff for operasjon på dypt hav
I den sammenligningsbaserte screeningen av drivstoffalternativer for dyphavsfart, ble tolv drivstoffalternativer evaluert basert på deres ytelse på seks nøkkelindikatorer som dekker både tekniske, økonomiske, miljømessige og sosiale aspekter. Innenfor hvert kriterium ble det definert fem ytelsesnivåer, referert til som ‘performance level system’. Screeningsprosessen tok hensyn til energikilden for produksjon (fossil, bio eller grønn). Resultatene viste ikke noe klart valg blant de alternative drivstoffene. LNG vil trolig fortsatt være et viktig drivstoff for dypvann i overgangen til mer karbonnøytrale drivstoff. En annen mulig overgangsløsning kan være den fossile versjonen av potensielle karbonnøytrale drivstoff, kombinert med CCS-teknologi (såkalte blå drivstoff). Dette vil bidra til å øke teknologimodningsnivået og tilgjengelige bunkringsfasiliteter og legge til rette for en fremtidig overgang til den grønnere versjonen av drivstoffet.
Beslutningstakernes subjektive preferanser ble kartlagt gjennom en spørreskjemaundersøkelse blant aktører i næringen og et fokusintervju med en reder. VLSFO/HFO og batterielektrisk fremdrift fikk den samlede høyeste poengsummen på gjennomsnittet av alle 12 kriteriene som var inkludert i undersøkelsen. Grønn/blå metanol, fornybart biodrivstoff og grønn/blå ammoniakk ble likevel oppgitt som de tre foretrukne drivstoffene. Alle kriterier, både tekniske, økonomiske, miljømessige og sosiale kriterier, ble rangert som "ganske viktige" eller viktigere, noe som bekrefter et komplekst beslutningsproblem. Selv om alle barrierer ble oppgitt som betydelige, viste resultatene en vilje til å handle. Blant deltakerne i undersøkelsen, som hovedsakelig var fremoverlente norske skipsfartsaktører, mente 79% at det første grepet mot grønne drivstoff vil være innen ti år for egen flåte og drift. Statlige og internasjonale regulatorer ble rangert som den største driveren for avkarbonisering, etterfulgt av en gruppe med lasteeiere, marked og kunder, og redere.
Avslutningsvis ble beslutningsstøttemetoden brukt på en casestudie om reders valg av drivstoff for operasjon på dypt hav. Case studien viser at dersom driften av skipsfart fortsetter som vanlig, vil LNG fortsette å være det foretrukne drivstoffet frem til 2050. Med bærekraftig utvikling kan grønn metanol og fornybar biodiesel oppnå en konkurransedyktig ytelse og være det foretrukne drivstoffet for redere. Merk at resultatene for en slik casestudie vil avhenge av beslutningskonteksten, de valgte kriteriene og drivstoffalternativene som er inkludert.
Både screening av drivstoff, resultatene fra spørreundersøkelsen og casestudien viser at det fortsatt eksisterer store barrierer for å implementere drivstoff med lavt karbonutslipp. De grønnere drivstoffalternativene står overfor flere utfordringer, men lav modenhet av teknologi, dårlig utviklet infrastruktur, mangelfulle sikkerhetsforskrifter og høye kostnader ble konstatert som betydelige barrierer. En avgjørende beslutning for skipsfart er hvor aktørene skal investere tid, forskning og penger for å bringe avkarboniseringen av skipsfart fremover og nå målet om å redusere 50% av klimagassutslippene innen 2050.
Masteroppgaven argumenterer for at bedre kartlegging av drivstoffutvelgelsesprosessen er nødvendig for å akselerere avkarboniseringen av skipsfart. Beslutningsstøttemetoden for valg av skipsdrivstoff gir klarere mål, større robusthet og sporbarhet til valgene som blir tatt under beslutningsprosessen. Beslutningsstøttemetoden kan vurdere et bredt spekter av kriterier og perspektiver til beslutningstakeren og ta hensyn til den endrede ytelsen av ulike drivstoffalternativ, noe som vil forbedre kommunikasjonen av faktorer som påvirker drivstoffvalgsprosessen. Identifikasjon av kriterier og barrierer kan brukes til å kartlegge hvor støtte og utvikling er nødvendig for å øke drivstoffytelsen på sentrale kriterier. Bedre innsikt i aktørenes preferanser kan gi kunnskap om beslutningskriterier og identifisere aktuelle showstoppere for grønn handling. Dialog og samarbeid mellom aktører vil forbedre politikken og fremskynde insentiver for avkarbonisering. Bedre kartlegging og strukturering kan oppnås ved en mer systematisert beslutningsmetode, slik som metoden foreslått i denne oppgaven. | |
| dc.description.abstract | Around 80% of global trade by volume and over 70% by value is carried by sea. Global shipping over deep seas ensures the most cost-effective transport of import and export of food and manufactured goods and has a significant impact on the world economy. At the same time, maritime transport is responsible for about 3\% of global greenhouse gas (GHG) emissions. The United Nations' International Maritime Organization (IMO) has set goals to achieve low carbon shipping by 2050. The decarbonization strategy is certain to provoke regulations to reduce greenhouse gas emissions. The uncertainty of to which degree and in which form presents a considerable risk for the shipping stakeholders, mainly shipowners. The aim of decarbonization has provoked a new fuel transition, characterized by a wide range of fuel options and unknown future regulations. Shipowners face a complex and uncertain decision process regarding future proof fuel selection.
To support the process, a multi-criteria optimization model and a belonging decision support method for ship fuel selection are developed. The model is open to including a wide range of technical, economic, environmental, and social decision criteria and numerous fuel options. The criteria are selected and weighed by the decision-maker. The fuel performance is quantified and evaluated based on defined performance levels. The method combines the stakeholder's subjective preferences of criteria with an objective evaluation of the fuel performance. Criteria, barriers, and fuel performance were evaluated in three different approaches;
1. Comparison-based screening of fuel options for deep-sea shipping based on six key performance indicators (KPIs)
2. Survey among stakeholders
3. Case study considering shipowner fuel selection for operation at deep sea.
In the comparison-based screening of fuel options for deep-sea shipping, twelve fuel options were evaluated based on their performance on six KPIs covering technical, economic, environmental, and social aspects. Within each criterion, five performance levels were defined, referred to as the performance level system. The screening process took the energy source for production (fossil, bio, or green) into account. The results showed no clear choice among the alternative fuels. LNG will probably continue to be an important fuel for deep-sea in the transition to more carbon-neutral fuels. Another possible transition solution might be the fossil version of potential carbon-neutral fuels, combined with CCS technology (so-called blue fuels). This will contribute to increasing the technology maturity level and the available bunkering facilities and facilitate a future transition to the greener version of the fuel.
The subjective preferences of decision-makers were mapped through a questionnaire survey among stakeholders in the industry and a focus interview with a shipowner. VLSFO/HFO and battery-electric propulsion gained the overall highest score on the average of all 12 criteria included in the survey. Green/blue methanol, renewable biofuels, and green/blue ammonia were, on the other hand, stated as the top three preferred fuels. All criteria, both technical, economic, environmental, and social criteria, were ranked as 'fairly important' or more important, which confirms a complex decision problem. Even if all barriers were stated as significant, the results showed a will to act. Among the participants in the survey, which mainly were forward-leaning Norwegian stakeholders, 79% believed that the first move toward green fuels will be within ten years for their own fleet and operation. Governmental and international regulators were ranked as the top driver in shipping decarbonization, followed by a group of cargo owners, market and customers, and ship owners.
Finally, the decision support method was applied to a case study concerning shipowner fuel selection for operation at deep sea. The case study shows that if business continues as usual, LNG will continue to be the preferred fuel until 2050. However, with sustainable development, green methanol and renewable biodiesel can obtain a competitive performance and be the preferred fuel for shipowners. Notice that the results for such a case study will depend on the decision context, the selected criteria, and the fuel options included.
Both the screening of fuels, the survey results, and the case study show that there still exists large barriers to implementing low carbon emission fuels. The greener fuel alternatives face several challenges, but common main barriers are low technology maturity levels, low energy densities, poorly developed infrastructure, deficient safety regulations, and high costs. A crucial decision for the industry is where the stakeholders should invest time, research, and money to bring the decarbonization of shipping forward and reach the goal of reducing 50% of GHG emissions by 2050.
The thesis argues that better mapping of the fuel selection process is required in order to accelerate the decarbonization of shipping. The decision support method for ship fuel selection provides clearer objectives, greater robustness, and traceability to the choices made during the decision process. The decision support method can assess a wide range of criteria and perspectives of the decision-maker and pay attention to the changing performance of the different fuel alternatives, which will improve the communication of factors influencing the fuel selection process. The identification of criteria and barriers can be used to map where support and development are needed to increase the fuel performance on key criteria. Better insight into the stakeholder preferences can provide knowledge of decision criteria and identify current showstoppers for green action. Dialog and cooperation between stakeholders will improve policies and accelerate the establishment of decarbonization incentives. As proposed in this thesis, better mapping and structuring can be achieved through a more systematic decision-making method. | |
