Improving the energy efficiency of a cruise ship stateroom

Abstract

The energy consumption of cruise ships has traditionally been improved by enhancing the properties of the ship’s hull or efficiency of its propulsion. Latest research has concentrated on the ship’s power plant and how to utilize most of the energy in the fuel. As reducing the energy consumption means reduced operating costs new research topics are searched all the time. In this thesis, the focus is on the passenger stateroom and its energy consumption. Despite the small consumption of one cabin, together the hundreds make a large impact on the ship’s energy consumption.

Systems that are studied include solutions for the water system, ventilation system and electrical system. For the water system two different water recycling showers are studied and a waste water heat recovery system. Ventilation system solutions are replacing the cabin air handling unit with a more efficient type, adding automation to main ventilation and improving the cabin balcony door properties and shading to prevent solar radiation from heating the cabin. Electrical system solutions are cabin appliances and the cabin lighting. Some lighting automation is discussed as well.

Ship is a delicate balanced system in which changes to any system may cause problems with other systems. During the research for this thesis many ideas and options were found unsuitable for the ship environment. Another problematic aspect is the ship owner’s unwillingness to invest in new and untested equipment.

Research is based on estimated user profiles.

Risteilyalusten energiankulutusta on perinteisesti pienennetty rungon ominaisuuksia parantamalla tai aluksen voimalinjan häviöitä vähentämällä. Viimeisimpiä tutkimuskohteita on ollut aluksen voimantuotanto ja se, kuinka siitä saadaan mahdollisimman paljon tehoa. Koska energiatehokkuuden parantuminen pienentää polttoaineen kulutusta, ja siten aluksen elinkaarikustannuksia, uusia tutkimuskohteita etsitään koko ajan. Tässä työssä keskitytään matkustajahyttiin ja sen järjestelmiin. Risteilyaluksen hytit ovat pieniä osasia, jotka yhdessä muodostavat ison osan laivan energiankulutuksesta.

Laivan isoista järjestelmistä hytit liittyvät ilmastointijärjestelmään, vesijärjestelmään ja sähköjärjestelmään. Vesijärjestelmän ratkaisuja, joita tässä työssä tutkittiin, olivat erilaiset vettä kierrättävät suihkut ja lämmöntalteenotto harmaavedestä. Ilmanvaihtojärjestelmän ratkaisuina tutkittiin sekä automaation lisäämistä nykyiseen järjestelmään, että mahdollisuuksia vaihtaa hytin päätelaite tehokkaampaan. Samassa yhteydessä selvitettiin myös ikkunoiden ja hytin varjostuksen vaikutus tarvittavaan ilmanvaihtotehoon. Sähköjärjestelmiin puututtiin käyttölaitteiden ja valaistuksen kautta.

Laiva on herkkä kokonaisuus, jossa muutokset yhteen järjestelmään saattavat heijastua toisiin järjestelmiin. Tämän diplomityön tutkimuksen aikana monet ratkaisut osoittautuivat laivakäyttöön sopimattomiksi. Toinen hankaluus järjestelmien käyttöön saamisessa on varustamoiden haluttomuus investoida uuteen ja aiemmin testaamattomaan kalustoon.

Ratkaisujen energiansäästöpotentiaalia tutkittiin mallintamalla, käyttäen muodostettuja käyttäjäprofiileja.