Decarbonization of a Handymax bulk carrier
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2022-08-22
Department
Major/Subject
Naval Architecture
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
8+84+6
Series
Abstract
The IMO has set a goal to reduce global greenhouse gas emissions of shipping by 50% from the 2008 level by 2050, while national emission reduction targets can be even more ambitious. For succeeding in this, zero-emission vessels are needed in short- and deep-sea operations. Im-plementation of alternative fuels can offer a possibility for decarbonizing shipping operations. Ammonia, hydrogen, methanol, and natural gas are examples of such alternative fuels. However, for achieving carbon-neutral lifecycle emissions, alternative fuels need to be either produced from biomass or by using renewable energy. Also, so-called blue fuels can theoretically allow decarbonization if carbon capture -technology is being used. These fuels and suitable energy converters are studied for finding a potential solution to decarbonize a Bluetech 45 bulk carrier. The vessel is assumed to have a 25-year lifetime starting from 2027 and ending in 2052. To find the most optimal fuel and energy converter, aspects of all studied potential combinations were evaluated and scored. Fuel cell technology, fuel production, and legislation were seen to be immature in many cases. The use of e-ammonia as a primary fuel in a combustion engine was deemed to be the most optimal way to decarbonize the case vessel in 2027. This was used in further study in which the decarbonized Bluetech 45 was compared against the regular design of the same vessel. The ammonia solution offers a possibility for decarbonized operation without major sacrifices in ship performance. Major drawbacks are high fuel cost and risks regarding the availability of e-ammonia. These are especially problematic in the early parts of the ship’s lifetime.IMO on asettanut tavoitteen vähentää merenkulun kasvihuonekaasuppäästöjä 50% vuoden 2008 tasosta vuoteen 2050. Kansalliset päästövähennystavoitteet voivat olla vielä tätäkin kunnianhimoisempia. Tavoitteiden saavuttamiseksi nollapäästöisiä aluksia tarvitaan sekä lyhyille matkoille että valtamerille. Vaihtoehtoiset polttoaineet kuten ammoniakki, vety, metanoli ja maakaasu mahdollistavat merenkulun dekarbonisaation. Hiilineutraalien elinkaaripäästöjen saavuttamiseksi, polttoaineiden tulee olla valmistettu biomassasta tai uusiutuvalla energialla. Teoreettisesti myös siniset polttoaineet voivat mahdollistaa dekarbonisaation, mikäli hiilidioksidin talteenottoa hyödynnetään. Näitä polttoaineita sekä sopivia voimanlähteitä tutkitaan tavoitteena löytää potentiaalisin ratkaisu Bluetech 45 bulkkirahtilaivan dekarbonisointiin. Aluksella oletetaan olevan 25 vuoden elinkaari vuosien 2027 ja 2052 välillä. Potentiaalisimman polttoaineen ja voimanlähteen löytämiseksi kaikkien yhdistelmien ominaisuudet arvioitiin ja pisteytettiin. Polttokennoteknologia, polttoainetuotanto sekä merenkulun lainsäädäntö nähtiin keskeneräisinä monissa tapauksissa. E-ammoniakin käyttö pääpolttoaineena polttomoottorissa todettiin olevan potentiaalisin tapa dekarbonisointiin vuonna 2027. Tätä ratkaisua käytettiin jatkotutkimuksessa, jossa dekarbonisoitua alusta verrattiin saman Bluetech 45 -aluksen tavallista versiota vastaan. Ammoniakkiratkaisu mahdollistaa nollapäästöisen operaation ilman suuria menetyksiä laivan suorituskyvyssä. Suurimmat haasteet ovat korkea e-ammoniakin hinta sekä riskit liittyen sen saatavuuteen. Nämä ovat erityisen haastavia aluksen elinkaaren alkupäässä.Description
Supervisor
Valdez Banda, OsirisThesis advisor
Jansson, TommiKeywords
decarbonization, alternative fuels, bulk carrier, ammonia
