ESISELVITYS 16ILS PORT OF HELSINKI Laivojen LNG-tankkausmahdollisuuksien selvittäminen Helsingin Sataman toiminta-alueella

Transkriptio

1 ESISELVITYS 16ILS PORT OF HELSINKI Laivojen LNG-tankkausmahdollisuuksien selvittäminen Helsingin Sataman toiminta-alueella

2 1 Copyright Pöyry Finland Oy Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.

3 1 Yhteenveto Tämä selvitys on osa Euroopan unionin rahoituksella tehtävää hanketta LNG Itämeren satamissa ja selvityksen tavoitteena on selvittää laivojen LNG-tankkausmahdollisuuksia Helsingin sataman toiminta-alueella. Selvityksessä toimivimmaksi vaihtoehdoksi havaittiin laivasta laivaan (Ship-to-Ship) tapahtuva bunkraus lähinnä Helsingin usean toisistaan erillään olevan sataman ja niiden erilaisen rakenteen ja käytön vuoksi, mutta myös tämän vaihtoehdon joustavuuden vuoksi. Maista tapahtuva alusten bunkraus, jossa LNG syötetään alukseen kiinteästä tai kuljetettavasta säiliöstä, asettaa liikaa rajoitteita joustavalle alusbunkraukselle. Laivasta laivaan tapahtuva bunkraustapahtuma ei myöskään edellytä satamalta sen laiturirakenteisiin kohdistuvia investointeja. Tulevan LNG-terminaalin sijoitus minne tahansa Suomenlahden rannalla ei myöskään rajoittaisi tämän vaihtoehdon käyttöönottamista Helsingin satamissa. Bunkrausaluksen tyypin eri vaihtoehtoina voisivat olla Tukholmasta vuoden 2013 alussa saataviin kokemuksiin perustuen samanlainen muunnettu bunkerialustyyppi kiinteällä säiliörakenteella tai vaihdettavilla cryo-säiliökonteilla varustettu alustyyppi. Koska bunkraustoiminta ei kuulu sataman ydintoimintoihin, tulisi tämän toiminnon hoitamaan ulkopuolinen toimittaja. LNG:n käyttöönottoon alusten polttoaineena tulee merkittävästi vaikuttamaan eri polttoainevaihtoehtojen hintakehitys sekä myös mahdollisten alusten rikkipesureiden hinnoittelu ja toimivuus.

4 Sisältö 1 1 YLEISTÄ LNG:n ominaisuuksia LNG:n hinnan kehitys LNG:N KÄYTTÖ LAIVOJEN POLTTOAINEENA LNG:tä polttoaineena käyttävät laivat LNG terminaalit ja varastot Suomessa sekä lähialueilla LNG BUNKRAUKSEN TOTEUTUSMAHDOLLISUUDET HELSINGIN SATAMASSA Eri bunkrausvaihtoehdot Eri bunkrausvaihtoehtojen vertailu Länsi-Satama Etelä-Satama ja Katajanokka Vuosaaren satama VIRANOMAISTEN VAATIMUKSET Toiminnan laajuuden määrittely Ympäristölupa Vesilain mukainen lupa Maakaasun varastointilupa Rakennuslupa Standardit TURVALLISUUSVAATIMUKSET Suojaetäisyydet aluksella Suojaetäisyydet satamaan sijoitettavalle LNG-järjestelmälle POLTTOAINEKULJETUSTEN LIIKENNÖINTIMAHDOLLISUUDET LNG-kuljetukset Vaarallisten aineiden kuljetusrajoitukset Helsingissä LNG:n kuljetus rautateillä INFRAN VAATIMUKSET Käyttöhyödykkeet Sammutusjärjestelmät SUOSITUS TOTEUTETTAVASTA VAIHTOEHDOSTA JA PERUSTEET MENETELMÄN JA PAIKAN VALINNALLE EHDOTUS JATKOTOIMENPITEISTÄ... 36

5 2 Liitteet Ensimmäisistä Tukholmassa 2013 suoritettavista bunkauksista saatuja havaintoja Vaarallisten aineiden kuljetusrajoitukset Helsingissä Raskaan liikenteen rajoitukset Helsingissä 13019_Vaaralliset_aineet.pdf 5200_Raskas_liikenne_Helsingissa.pdf

6 1 YLEISTÄ 16ILS1376 Tämä selvitys on osa Euroopan unionin rahoituksella tehtävää hanketta LNG Itämeren satamissa. Euroopan komission päätöksessä hankkeen sisältö on määritetty seuraavasti: Toimi käsittää toteutettavuustutkimuksen, joka koskee mahdollisuutta rakentaa LNGinfrastruktuuria Helsingin satamaan, mukaan lukien Eteläsatama, Länsisatama ja Vuosaaren satama. Tutkimuksen tulokset ohjaavat tulevia investointeja ja suunnitelmia. Tutkimus kattaa kolme erilaista infrastruktuurivaihtoehtoa: satamaan rakennettava täyttöasema, bunkraus toisesta aluksesta/proomusta ja bunkraus säiliöautosta. Tutkimuksessa pyritään selvittämään, miten satama voi tarjota LNG täyttöpalveluja ottaen huomioon kilpailukyvyn, joustavuuden, turvallisuuden, ympäristökysymykset ja tulevat haasteet. Lisäksi tutkimuksessa tarkastellaan markkinapotentiaalia ja infrastruktuurin sijaintia. Tutkimuksen pohjalta laaditaan raportti, jossa esitetään yhteenveto, toteutusmahdollisuudet ja -periaatteet eri satama-alueilla, turvaetäisyydet, turvallisuusvaatimukset, viranomaisten vaatimukset, ympäristölupien tarve, liikennevaihtoehdot, ehdotus parhaasta täyttötavasta, infrastruktuurivaatimukset ja tulevia toimia koskeva ehdotus LNG:n ominaisuuksia LNG (Liquefied Natural Gas) on maakaasua, joka on nesteytetty jäähdyttämällä se normaalissa ilmanpaineessa -162 C:een. LNG on kirkas, väritön ja hajuton kryogeeninen neste. LNG ei ole myrkyllistä, korrodoivaa eikä karsinogeenista. Nesteenä LNG ei ole palava eikä räjähtävä, mutta kaasuna (maakaasu) se on palava. LNG:n tilavuus kasvaa noin kuusisataakertaiseksi, kun se höyrystetään maakaasuksi. LNG varastoidaan yleensä normaalissa ilmanpaineessa kylmänä nesteenä. Varastosäiliön lämpöhäviöiden seurauksena LNG:tä höyrystyy, jolloin muodostuu ns. boil off -kaasua (BOG). Höyrystyvän kaasun määrä on varastoitavan LNG:n määrästä noin 0,1 % vuorokaudessa. Höyrystymisestä johtuen LNG-säiliöiden täyttöaste saa olla korkeintaan 90 %. LNG:n koostumus vaihtelee riippuen maakaasun alkuperästä, mutta tyypillinen koostumus on: Metaani (CH 4 ) Muut hiilivedyt Typpi mol-% 7-9 mol-% 0-1 mol-% LNG:n jäähdytysprosessissa maakaasusta poistetaan epäpuhtaudet (mm. SO 2, CO 2, H 2 O) ja raskaat hiilivedyt (C 6+ ). LNG on maakaasua puhtaampaa ja sen metaanipitoisuus ja energiasisältö on korkeammat kuin maakaasussa.

7 4 Energiasisällöltään 1 m 3 LNG:tä vastaa 0,65 m 3 dieseliä. LNG:n ainearvoja: Kiehumispiste -162 ºC (metaani) Leimahduspiste -88 ºC (metaani) Syttymisrajat ilmassa: Alempi 5 vol-% Ylempi 15 vol-% Tiheys 420 kg/m 3 Itsesyttymislämpötila Sulamispiste 537 ºC (metaani) -182 ºC (metaani) Höyrynpaine 150 kpa (20 ºC) (vesi =2,3 kpa) Kaasun tiheys 0,56 (ilma = 1) Liukoisuus: Liukoisuus veteen vähäinen liukoisuus (24 mg/l, metaani) Rasvaliukoisuus ei tiedossa Jos LNG:tä vuotaa maahan, ympäristövaikutukset rajoittuvat vuotokohdan jäätymiseen. Nestemäinen LNG höyrystyy nopeasti maakaasuksi. Kylmänä maakaasu on ilmaa painavampaa, mutta noin -100 C se muuttuu ilmaa kevyemmäksi. Näin ollen mahdolliset vuodot haihtuvat nopeasti ilmakehään. Ilmaan höyrystyvä LNG muodostaa yleensä näkyvän pilven johtuen kondensoituvasta ilman kosteudesta. LNG on vettä kevyempää ja kelluu veden pinnalla. Jos LNG:tä vuotaa veteen, alkaa vuotanut neste välittömästi kiehua veden pinnalla haihtuen ilmakehään. Veteen ei jää mitään jälkeä vuodosta. Vuotokohdan välittömässä läheisyydessä LNG tai höyrystynyt maakaasu ei välttämättä ole syttyvää, mutta ilman kanssa sekoittuessaan vuotanut kaasu saavuttaa syttymisrajat (5-15 til.-%) yleensä jo lähellä vuotokohtaa.

8 5 1.2 LNG:n hinnan kehitys LNG:n hinnan ennustettavuus on vaikeaa kuten muidenkin energialähteiden hinnat. Hintakehityksen vaikuttavat niin LNG:n kysyntä kuin saatavuus. LNG markkinat ovat jakautuneet tällä hetkellä neljään alueeseen, joiden välillä LNG:n hinnassa on merkittäviä eroja. Alueet ovat Pohjois-Amerikka, Iso-Britannia, Manner-Eurooppa ja Koillis- Aasia. Kiina ja Intia ovat kasvavia markkinoita, jotka eivät vielä ole kehittyneet hinnaltaan omiksi markkina-alueiksi. Tammikuussa 2012 LNG:n hinnassa oli alueellisesti merkittäviä eroja. USA:ssa LNG:n noteerattu hinta oli 3 US$/mmBtu, Iso-Britanniassa 8 US$/mmBtu ja Japanissa 16 US$/mmBtu. Tämän jälkeen Euroopan ja Japanin hintaero on tasoittunut ja USA:ssa hinta on laskenut noin 2 US$/mmBtu. Skandinaviassa pienissä terminaaleissa LNG:n hinta on noin 16 US$/mmBtu. Alkuvuodesta 2012 LNG:n hinta nousi johtuen LNG:n kulutuksen noususta erityisesti Japanissa ydinreaktoreiden alasajoista johtuen ja LNG:n käytöstä korvaavana energialähteenä. Kesällä 2012 on otettu käyttöön mittavat LNG-tuotantolaitokset Australiassa ja Angolassa, joka ovat lisänneet LNG:n saatavuutta markkinoilla ja näin ollen hillinneet hintakehitystä. Japani on sekä maailman suurin LNG:n kuluttaja että tuoja ja kulutus on ollut kasvussa Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden jälkeen Japanin energiatuotannon muuttuessa entistä enemmin maakaasu-, hiili- ja öljypohjaiseksi. Seuraavaksi suurimpia LNG:n tuojia ovat Etelä-Korea, Espanja ja Iso Britannia. Kaikesta vuonna 2011 kulutetusta maakaasusta 10 % käsiteltiin LNG:nä. Vuoden 2011 lopussa maakaasun nesteytyslaitosten yhteenlaskettu kapasiteetti oli 276 miljoonaa tonnia, joka vastaa noin 380 miljardia kuutiometriä maakaasua. Kaikkiaan 18 maata vie ja 25 maata tuo LNG:tä ja molempien määrä on kasvussa. Suurin LNG:n viejä on Qatar. Seuraavaksi suurimpia ovat Indonesia, Malesia ja Australia. Meriliikenteen päästörajoitusalueilla (ECA) LNG:n hinnan tulisi olla kilpailukykyinen muiden polttoainevaihtoehtojen kanssa. ECAn ulkopuolella LNG:n hinnan tulisi taas olla merkittävästi muita polttoainevaihtoehtoja edullisempi, jotta sen käyttö meriliikenteessä yleistyisi. LNG:n hintakehitykseen vaikuttaa merkittävästi jakeluketjun kehittäminen ja niihin liittyvistä investoinneista muodostuvat kustannukset. Kuva 1 Polttoaineiden hintakehitys Eurooppalaisissa satamissa (Germanischer Lloyd)

9 6 Kuva 2 Germanicher Lloydin arvio polttoaineiden hintakehityksestä. 2 LNG:N KÄYTTÖ LAIVOJEN POLTTOAINEENA Kansainvälinen merenkulkujärjestö IMO hyväksyi vuonna 2008 MARPOL 73/78 - yleissopimuksen uudistetun ilmansuojeluliitteen (Annex VI), joilla rajoitetaan alusliikenteen typpioksidi- (NO X ), rikkioksidi- (SO X ) ja hiukkaspäästöjä (PM). Kuva 3 WS1 LNG/FO Bunkerialus Rikkipäästöjen erityisalueilla (SECA, Sulphur Emission Control Area) rajoitukset ovat globaalia liikennettä tiukemmat. Itämeri, Pohjanmeri ja Englannin kanaali muodostavat SECA-alueen, joka on esitetty kuvassa 4. IMO:ssa hyväksyttiin vuonna 2010 USA:n ja Kanadan rannikoille 200 merimailin SECA-alue, joka astui voimaan Euroopan parlamentti hyväksyi rikkidirektiivin syyskuussa 2012, jolloin rikkipäästörajat astuvat voimaan vuoden 2015 alusta.

10 7 Kuva 4 Rikkipäästöjen eritysalue SECA Ilmansuojeluliite koskee kaikkia aluksia, joiden kantavuus on yli 400 GT. Polttoaineiden uudet rikkipitoisuusrajat: Globaali rikkipitoisuusraja % % SECA-alueillaorikkipitoisuus % MARPO 0.1% Raskaiden polttoöljylaatujen käytöstä joudutaan pääosin luopumaan, kun polttoaineen rikkipitoisuusraja on alle 1 %. Laivojen vaihtoehdot 0,1 % rajan astuessa voimaan ovat seuraavat: matalarikkisen polttoaineen käyttö (MDO tai MGO, joiden rikkipitoisuus alle 0,1 %) maakaasun käyttö (LNG) biopolttoaineiden käyttö rikkipesurin käyttö (pakokaasun puhdistus skrubberi-teknologian avulla, kun alus käyttää raskasta polttoainetta) Matalarikkisen polttoaineen sijaan aluksissa voidaan käyttää rikkipesureita pakokaasujen rikinoksidipäästöjen vähentämiseksi. Tällöin käytettävän polttoaineen rikkipitoisuutta ei ole rajoitettu. Eri polttoainevaihtoehdoista LNG:n käytön etuina ovat: ei SOx päästöjä

11 ei hiukkaspäästöjä 90 % alemmat NOx päästöt 8 25 % alemmat CO2 päästöt. LNG sopii polttoaineeksi moottoreihin, jotka on suunniteltu tai myöhemmin mukautettu kyseiselle polttoaineelle. Itämeren alueella ei ole vielä toimivaa LNG:n jakeluverkostoa, mutta useassa kohteessa kehitetään tarvittavia palveluja. Nykyisten LNG:n hintojen perusteella voidaan ennustaa, että LNG voi olla kilpailukykyinen vaihtoehto raskaalle polttoöljylle huomioiden polttoaineiden energiasisällöt sekä LNG:n jakeluverkoston luomisesta syntyvät kustannukset. Näin ollen LNG voi muodostua taloudellisesti houkuttelevaksi vaihtoehdoksi matalarikkiseen polttoaineeseen (MGO) verrattuna. Alusten muutoskulujen takaisinmaksuajaksi LNG-käytölle muunnettaessa on laskettu noin kaksi vuotta. Verrattaessa keskenään alusten muuntamista LNG-käyttöiseksi ja rikkipesurin käyttöönottoa, edullisemman vaihtoehdon määrittämiseen vaikuttavat ero LNG:n ja raskaan polttoöljyn hinnoissa, aluksen liikennöinnistä ECA-alueella tapahtuva osuus sekä aluksen koko. LNG-käytön arvellaan olevan taloudellisempi vaihtoehto viimeistään vuonna 2020, kun laivojen rikkipäästöjä rajoitetaan maailmanlaajuisesti. Eri polttoaineiden ainearvoja: Raskas polttoöljy MGO LNG Tiheys 0,95 t/m3 0,87 t/m 3 0,45 t/m 3 Lämpöarvo 11,3 MWh/t 11,8 MWh/t 10 MWh/m 3 13,8 MWh/t 6,2 MWh/m 3 Itsesyttymislämpötila ºC 600 C Säiliöauto/säiliökontti on tilavuudeltaan noin 40 m 3. Yhden säiliöautollisen energiasisältö eri polttoaineille on seuraava Raskas polttoöljy MGO LNG Energiasisältö/40 m MWh 410 MWh 248 MWh Jos laiva bunkraa nykyisin 100 tn (105 m 3 ) raskasta polttoöljyä, vastaava energiasisältö saadaan 82 tn:sta (182 m 3 ) LNG:tä eli bunkrattavat polttoainetilavuudet kasvavat. 2.1 LNG:tä polttoaineena käyttävät alukset Ensimmäinen LNG-käyttöinen alus (muu kuin LNG-tankkeri) on otettu käyttöön vuonna 2000 ja sen jälkeen alusten määrä on kasvanut nopeasti. Zeus Development Corporationin mukaan toukokuussa 2012 maailmanlaajuisesti on käytössä noin 350 LNG-käyttöistä alusta, joista noin 300 on LNG-tankkereita. Muita LNG-käyttöisiä aluksia on liikenteessä, rakenteilla tai tilattuna yhteensä 63 kappaletta ja lukumäärä

12 9 kasvaa joka kuukausi. Näistä aluksista Euroopassa operoi kaikkiaan 40, joista lähes 30 alusta on norjalaisia ja toimii Norjan aluevesillä. Rakenteilla olevista LNG-aluksistakin valtaosa on pieniä ja niistä noin 20 tulee purjehtimaan Norjan lipun alla, mutta mukana on myös isompia kansainvälisillä reiteillä toimivia aluksia. Kuva 5 Norjalaisella Eidesvik-varustamolla on kaikkiaan kolme LNG-käyttöistä rahtialusta (platform supply vessel). Kaikki alukset ovat 92 m pitkiä ja 21 m leveitä ja rahtitilaa on 1000 m 2. Tammikuussa 2013 valmistuva Turun ja Tukholman väliä liikennöivä LNG-käyttöinen matkustaja-alus Viking Grace tulee olemaan suurin LNG-käyttöinen alus maailmanlaajuisesti pois lukien LNG-tankkerit. Muita Norjan ulkopuolelle rakenteilla olevia aluksia on Australiassa rakenteilla oleva Uruguayhin toimitettava pikakatamaraani ja kaksi Meksikonlahden öljynporauslauttojen tukialusta, jotka on rakenteilla USA:ssa.

13 10 Kuva 6 DNV:n listaus käytössä olevista LNG-käyttöisistä laivoista (short sea trading fleet), jossa on 22 laivaa ja niistä 21 operoi Norjassa. Listaus on helmikuulta Kuva 7 DNV:n listaus tilatuista LNG-käyttöisistä laivoista. Listaus on helmikuulta Suomen Rajavartiolaitos on ollut hankkimassa uutta LNG-käyttöistä monitoimialusta, mutta hanke ei ole vielä sopimusvaiheessa.

14 11 Norjaan on suunniteltu yhteensä 14 LNG:tä varastoivaa ja bunkraavaa satamaa. Tällä hetkellä Norjassa neljässä satamassa voidaan bunkrata LNG:tä. LNG-käyttöisten laivojen määriä ovat ennustaneet useat eri asiantuntijat. Yhteistä kaikille ennusteille on arvio, että LNG-käyttöisten alusten määrään merkittävimmin vaikuttaa LNG:n hintakehitys. Erään ennusteen mukaan vuonna 2025 maailmanlaajuisesti olisi käytössä kaikkiaan noin 650 LNG-käyttöistä alusta ja LNG:n vuosikulutus laivojen polttoaineena olisi yhteensä 24 milj. tonnia. Samassa ennusteessa arvioidaan, että 25 % nykyistä LNG:n hintaa edullisempi polttoainehinta kasvattaisi alusten määrän lähes 2000:een. Vastaavasti, jos LNG:n hinta olisi 25 % nykyistä korkeampi, uusia aluksia tuskin tehtäisiin ollenkaan. Tanskalaisen arvion mukaan (Danish Maritime Authority) vuonna 2020 Pohjois-Euroopassa LNG:n vuosikulutus merenkulussa olisi jopa 4 milj. tonnia. Uusien rakennettavien alusten polttoainevaihtoehtoja analysoitaessa on arvioitu, että % vuoteen 2020 mennessä toimitettavista aluksilla olisi mahdollisuus käyttää LNG:tä polttoaineena. Tämä vastaa noin 1000 alusta. LNG-käyttöisissä aluksissa on yleensä mahdollisuus valita kahden polttoaineen väliltä (dual fuel). Kuva 8 Argonon on ensimmäinen LNG-käyttöinen kemikaalitankkeri maailmassa (6,100 dwt dual-fuelled chemical tanker). Kahden polttoaineen järjestelmä on suunniteltu käyttämään suhteessa 80/20 maakaasua ja dieseliä, jolloin Sox, NOX ja hiukkaspäästöt sekä kasvihuonekaasupäästöt saadaan pienennettyä. LNG varastoidaan kannelle sijoitetussa siirrettävässä säiliössä. Laivan polttoainesäiliökapasiteetti riittää Rotterdamista Baseliin ja takaisin ilman bunkrausta. Laivan polttoainesäiliön tulee olla luokkaa IMO Type C.

15 2.2 LNG terminaalit ja varastot Suomessa sekä lähialueilla Tällä hetkellä (2012) Suomessa ei ole LNG:n tuontiterminaalia. 16ILS1376 Gasum Oy:llä on maakaasun nesteytyslaitos Porvoon Kilpilahdessa, jossa venäläistä maakaasua nesteytetään LNG:ksi. Laitoksen kapasiteetti on 2,3 t LNG/h tai noin t/a. Laitoksella on kolme 700 m 3 LNG varastosäiliötä ja autolastausasema. Gasumilla on käytössään kaksi LNG-säiliöautoa. 12 Kuva 9 Gasumin LNG:n nesteytyslaitos Porvoon Kilpilahdessa, kuva: Gasum Gasum suunnittelee LNG-tuontiterminaalin rakentamista joko Porvoon Tolkkisiin, Inkoon Joddböleen tai molempiin. Lisäksi Gasum on julkaissut LNG-terminaalin rakentamisen Turun Pansioon, jonne on suunnitteilla noin m 3 :n varastosäiliö. Julkaistujen tietojen mukaan Pansion terminaalin on määrä valmistua vuonna Kuva 10 Gasumin suunnitelma Tolkkisiin sijoitettavasta LNG-terminaalista. Gasumin tavoittena on Porvoon tai Inkoon LNG-terminaalin valmistuminen täydellä tuonti-, varastointi- ja verkkoonsyöttökapasiteetilla vuoden 2018 loppuun mennessä.

16 13 Terminaali voidaan myös rakentaa ja ottaa käyttöön vaiheittain, jolloin LNG:n tuonti mm. meriliikenteen tarpeisiin voidaan aloittaa jo vuoden 2015 lopussa. Viron Muugaan on suunnitteilla LNG-terminaali. Terminaali on virolaisen Eleringin ja Tallinnan Sataman yhteishanke. Elering ja Tallinnan satama ovat solmineet Vopak LNG:n kanssa aiesopimuksen, ja ovat valmiit aloittamaan toteutettavuustutkimuksen, jonka tarkoituksena on selventää Muugan satamaan suunnitellun Tallinnan LNGterminaalin tekniset ja taloudelliset tekijät sekä sen tarve EU: n tukeen. Kuva 11 Eleringin ja Tallinnan sataman LNG-terminaalihankkeen sijoittuminen Muugaan Ruotsissa Nynäshamnissa on AGA:n LNG terminaali, joka on ollut toiminnassa vuodesta Nynäshamnissa on m 3 :n varastosäiliö. Viking Linen uudelle Turku-Tukholma-alukselle polttoaine tullaan tuomaan Nynäshamnin terminaalista. Kuva 12 LNG terminaali Nynäshamnissa Ruotsissa.

17 14 Pohjois-Euroopan merkittäviä LNG:n tuontiterminaaleja ovat Zeebrugge Belgiassa ja Rotterdam Hollannissa. Zeebruggen LNG-terminaali on ollut käytössä vuodesta 1987 ja Rotterdamin terminaali on otettu käyttöön syksyllä Hampurin satama ja Linde (osa AGA-konsernia) ovat toteuttamassa esisuunnitelmaa LNG:n käytöstä Hampurin satamassa. 3 LNG BUNKRAUKSEN TOTEUTUSMAHDOLLISUUDET HELSINGIN SATAMASSA 3.1 Eri bunkrausvaihtoehdot Alusten bunkraus LNG:llä voidaan toteuttaa erilaisilla järjestelmillä. Tässä selvitystyössä toteutusvaihtoehtoina tarkastellaan: 1. Bunkraus satamaan sijoitetusta välisäiliöstä laivaan 2. Bunkraus proomuun tai laivaan sijoitetusta välisäiliöstä laivaan 3. Bunkraus säiliöautosta laivaan Säiliöstä laivaan (Tank-to-Ship) Tässä vaihtoehdossa alusten bunkraus toteutetaan satama-alueelle sijoitetusta välisäilöstä. Välisäiliö on kaksoisvaippainen tyhjöeristetty painelaite. Säiliöllä ei ole ulkoista jäähdytystä, vaan LNG pidetään alhaisessa lämpötilassa (-162 o C) säiliörakenteen avulla. Säiliön lämpöhäviöiden seurauksena LNG:tä höyrystyy, jolloin muodostuu ns. boil off-kaasua (BOG). Höyrystyvän kaasun määrä on noin 0,1 % varastoitavan LNG:n tilavuudesta vuorokaudessa. Kuva 13 Välisäiliön täyttö säiliöautosta.

18 15 Välisäiliön ja bunkrauspisteen väliin tarvitaan kiinteä tyhjöeristetty putkisto (VIP) sekä bunkrattavan laivan putkistoon yhdistävä lastausvarsi tai bunkrausletku. Välisäiliön ja bunkrauspisteen välillä on kaksi putkea: toinen nestefaasia (LNG) varten ja toinen kaasufaasin (BOG) palautusta varten. Bunkrauksen aikana muodostuva sekä laivan polttoainesäiliössä muodostunut BOG palautetaan bunkrattaessa sataman välisäiliöön. Välisäiliön täytön yhteydessä BOG siirretään LNG:tä toimittavaan säiliöautoon tai laivaan ja edelleen LNG-terminaaliin. Vaihtoehtoisesti sataman LNG-järjestelmässä muodostuvaa BOG:a voidaan käyttää paikallisesti polttoaineena esim. työkoneissa tai muissa kulkuneuvoissa tai käyttää esimerkiksi lämmityskäytössä. LNG siirretään välisäiliöstä laivaan pumppaamalla. Järjestelmä on varustettu vähintään kahdella LNG:n bunkrauspumpulla. Ennen laivan bunkraamista siirtoputkisto jäähdytetään kierrättämällä LNG:tä putkistossa. Jäähdytyksen yhteydessä muodostuu normaalia enemmin BOG:a. Putkiston jäähdytysnopeus on noin 1 m/min. Kiinteän putkiston ja laivan välillä voidaan käyttää joko lastausvarsia tai tyhjöeristettyä letkua. Putkiston rinnalla säiliön ja laiturin välille tarvitaan kaapeliyhteys täytön seurantaa sekä pumppujen ohjausta varten. LNG-välivarasto ja putkisto varustetaan varoventtiileillä, jotka häiriötilanteessa purkavat kaasua ulospuhallusmastoon. Ulospuhallus tulee sijoittaa turvalliseen paikkaan purkautuvan kaasun syttymisvaaran takia. Kuva 14 Kiinteä bunkrausasema laiturilla Bunkrauslaitteisto, putkistot ja lastausvarret tai -letkut ovat kaikki kiinteästi asennettuja sataman alueelle. Tarvittavat prosessilaitteet Säiliö Ilmahöyrystin

19 LNG:n bunkrauspumppu LNG:n kiertopumppu 16ILS1376 Bunkraustyöhön tarvitaan 1-2 henkilöä laivan saapuessa laituriin. Helsingin Satamassa LNG:n varastointi ja sen operointi olisi ulkopuolisen toimijan vastuulla. Laivan bunkrauksen päättyessä putkisto tyhjennetään LNG:stä typen avulla. Yleensä LNG:tä käyttävissä laivoissa on typpipursotukseen tarvittavat laitteistot ja kaasusäiliö. Satamassa sijaitseva välisäiliö täytetään joko säiliöautoilla tai laivalla. Tässä selvityksessä on tarkasteltu laitteistoa, jossa satamaan sijoitettavan LNG-säiliön koko on alle 200 t (alle 450 m 3 ). Säiliö on kaksivaippainen tyhjöeristetty vaakasäilö, jolla ei ole ulkoista jäähdytystä, vaan LNG pidetään alhaisessa lämpötilassa säiliörakenteen avulla. Säiliössä syntyvä BOG:n määrä on maksimissaan noin 200 kg/d eli noin 270 Nm 3 /d. Vaihtoehtoisena ratkaisuna kiinteälle LNG-säiliölle uuden polttoaineen käytön aloitusvaiheessa nähtiin LNG-konttien käyttö. 40 ft kontin tilavuus on noin 40 m 3 ja kontit ovat vakiotuotteita nesteytettyjen kaasujen logistiikassa. Lisäksi kontit ovat meriliikenteessä ja satamissa vakiokäytössä olevia siirrettäviä yksiköitä. Vuosaaren satamassa on tarvittava kalusto konttien siirtelyyn. Muihin satamiin kontit voidaan kuljettaa rekoilla tai meriteitse Laivasta laivaan (Ship-to-Ship) Bunkraus laivasta voidaan toteuttaa joko proomulta tai omavoimaisesti kulkevasta aluksesta. Proomuvaihtoehdossa proomun päälle on asennettu vastaava säiliö kuin kiinteä satamaan asennettava välisäiliö säiliöstä laivaan tapahtuvassa bunkrauksessa tai siirrettäviä cryo-kontteja sekä LNG:n siirtoon tarvittava pumppaamo. Proomua hinataan tai pusketaan hinaajalla LNG terminaalin ja bunkrauskohteen välillä. Bunkrauslaiva on itsenäinen kaikissa jääolosuhteissa kulkeva lastialus. TraFin mukaan bunkrauslaiva on lastialus ja itsenäinen jäissä kulkeva alus, joka ajaa täyttöä varten satamaan. TraFin mukaan laiva on luokiteltava ja sillä pitää olla vähintään 3 hengen miehistö. Proomuun tai säiliöalukseen sijoitetaan LNG:n pumppauksessa tarvittavat putkistot, aggregaatit, paineilma-kompressorit, bunkraukseen tarvittava automaatiojärjestelmä, lastausvarsi tai -letku sekä muut tarvittavat varusteet (typpipatteri yms.). Laivasta laivaan bunkrattaessa toiminnot tapahtuvat laivan meren puolelta, jolloin bunkraus ei vaikuta laiturilla tapahtuviin toimintoihin.

20 17 Kuva 15 Laivasta laivaan bunkrattaessa toiminnot toteutetaan meren puolella Bunkraustapahtuman kestoa on arvioitu seuraavassa kuvassa. Kuva 16 Bunkrauksen kesto ajallisesti.

21 18 Kuva 17 Havainnekuva merellä tapahtuvasta bunkrauksesta Kuva: FKAB Bunkrausproomu tai -laiva on mobiili laitteisto, jolloin bunkraus ei ole sidottu tiettyyn pisteeseen satamassa. Lisäksi laiturialueelle ei tule kiinteitä putkistoja tai muita sataman operatiivista toimintaa rajoittavia rakenteita. Lisäksi LNG-putkisto on merkittävästi lyhyempi kuin satamassa sijaitsevasta välisäiliöstä laivaan bunkrattaessa. Itsenäinen kaikissa jääolosuhteissakin kulkeva alus on ketterä ja joustava kaikkien Helsingin satamien alusten bunkraukseen. Yhden bunkkerialuksen käyttö vaatisi aikatauluporrastuksen eri satamien välillä, mutta alusmäärien kasvaessa bunkausalusten määrää voitaisiin tarvittaessa lisätä tarvetta vastaavaksi. Proomu tai laiva operoisi LNG-terminaalin ja bunkraussataman välillä. Proomuun tai laivaan asennettu välisäiliö on tarvittaessa täytettävissä myös LNG-säiliöautoilla. Laiva voisi käyttää joustavasti eri LNG-terminaaleja (Gasumin terminaalit, muut mahdolliset terminaalit Suomessa, Viron terminaali(t)) säiliön täyttämiseen, jolloin voidaan kilpailuttaa LNG:n hankintaa. Alustavan arvion mukaan LNG-bunkrauslaivalla tarvittava miehistö olisi minimissään kolme henkilöä: kapteeni, perämies ja kansimies. Toistaiseksi maailmassa ei ole käytössä yhtään LNG:n bunkrausproomua tai -laivaa, jolloin kyseiselle sovellukselle ei ole vielä standardeja, ohjeita eikä viranomaismääräyksiä. Parhaillaan Norjassa muokataan autolautta Fjalirista AGA Gas AB:lle LNG bunkrausalusta, jota tullaan käyttämään Viking Linen uuden Viking Grace matkustajalaivan bunkraamiseen Tukholmassa. Kyseinen bunkrauslaiva hakee LNG:n Nynäshamnin LNG-terminaalista ja bunkraa Viking Gracen Tukholman satamassa. Viking Grace aloittaa liikennöinnin Turku-Tukholma reitillä tammikuussa 2013 ja laiva bunkraa LNG:tä alkuun vain Tukholmassa. Viking Linen suunnitelmana on bunkrata LNG:tä sekä Turussa että Tukholmassa, jolloin kerralla bunkrattava määrä on maksimissaan 120 t LNG:tä (noin 265 m 3 ).

22 Perustietoja Fjalir lautasta: kokonaispituus noin 49 m Leveys 11,25 m Syväys 4,2 m LNG säiliön koko noin 170 m 3 Luokitus: DnV +1A1 Tanker for LNG, E0, Ice C Toimitetaan tilaajalle: Q4 / Kuva 18 Fjalir autolauttana Norjassa Kuva 19 Fjalir muunnettuna LNG-bunkrausalukseksi

23 20 Bunkrausalus ja sen operointi Helsingin satamissa olisi ulkopuolisen toimijan vastuulla. Proomussa tai laivassa kiinteän säiliön sijaan on mahdollista käyttää varastosäiliönä LNG-cryokontteja, joista LNG voidaan pumpata laivan polttoainesäiliöön. Vaihtoehtoisesti cryo-kontit voidaan siirtää laivaan ja käyttää siellä siirrettävinä polttoainesäiliöinä. Kuva 20 40ft LNG cryo-säiliökontti kuljetusalustalla Säiliöautosta laivaan Bunkraus voidaan toteuttaa pumppaamalla LNG säiliöautosta laivaan. Säiliöauto toimii LNG terminaalin ja sataman välillä. Säiliöautossa on LNG:n pumppaamiseen tarvittava laitteisto, jolloin satamaan ei tarvita mitään kiinteitä rakenteita LNG:lle. Säiliöautot voivat joustavasti toimia eri satamissa ja eri laitureilla. Kuitenkin laivojen bunkraustilavuudet ovat sellaisia, että kerralla tarvitaan useiden säiliöautojen verran LNG:tä. Kuva 21 Laivan bunkraus säiliöautosta.

24 21 Kuva 22 Laivan bunkraus säiliöautosta Säiliöautosta bunkrattaessa toiminnot tapahtuvat laiturilla. Bunkrauksen aikana sen vaikutus muihin laiturilla tapahtuviin toimintoihin ja toimintojen yhdessä muodostavat riskit täytyy huomioida bunkrausta suunniteltaessa. LNG-säiliöauton purkunopeus on 40 m 3 /h. Yhden säiliöauton tyhjennysajaksi on arvioitu 75 minuuttia. Kuva 23 40ft LNG cryo-säiliökontti

25 22 Kuva 24 Gasumin LNG-säiliöauto. Gasumilla on tällä hetkellä kaksi LNG-säiliöautoa Suomessa. Rekka-autoissa kiinteän säiliön sijaan on mahdollista käyttää kuljetussäiliönä LNG-cryokontteja. 3.2 Eri bunkrausvaihtoehtojen vertailu Edut Haitat Säiliöstä laivaan (Tank-to-Ship) Tunnettu ja käytössä oleva järjestelmä maailmalla (Norjassa) Varastosäiliön koko ja pumppauskapasiteetti vapaasti valittavissa Kiinteät rakenteet satamaalueella (Säiliö, pumppaamo, putkisto, automaatio, turvallisuusasiat (alueen aitaus ja valvonta, Ex-alue) Kemikaalivarastoalue sataman alueelle Palvelee vain rajallista aluetta tai vaihtoehtoisesti vaatii laajan jakeluverkostoputkiston sataman alueelle eri laitureille Pitkä putkireitti säiliön ja laivan välillä. Putken jäähdytys ennen bunkrausta vaatii paljon aikaa ja samalla muodostuu paljon BOG:a. Bunkraus tapahtuu laiturin puolelta, EX-alue (turvallisuusnäkökulmat). Satamassa sijaitseva välisäiliö täytetään joko

26 autolla tai laivalla. 23 Laivasta laivaan (Ship-to-Ship) Laivaa pystytään hyödyntämään joustavasti eri satamissa, laitureissa ja eri kokoisille aluksille Ei kiinteitä rakenteita satamiin ja laitureille Bunkraus tapahtuu laivan meren puolella (ei häiritse laiturilla tapahtuvia toimintoja, turvallisuusseikat jne) - Maapuolen kiinteä turva-automaatio jää pois - Laiva hakee itsenäisesti omaan säiliöönsä LNG:tä terminaalista tai se voidaan tarvittaessa täyttää säiliöautoilla Toistaiseksi LNG:tä bunkraavia laivoja ei ole käytössä. Viking Linen uusi laiva bunkrataan säiliölaivasta Tukholmassa vuoden 2013 alusta lähtien. Sääolosuhteiden vaikutus bunkraavan laivan liikennöintiin (jäät, tuuli, ukkonen) Säiliöautosta laivaan Ei kiinteitä rakenteita satamaan. Säiliöauto on mobiili yksikkö, joka saadaan tarvittavaan satamaan bunkrattavan laivan viereen Säiliöauton kapasiteetti on rajallinen ja LNG:tä kuljettavien rekkojen määrä Suomessa on pieni LNG:n kuljettaminen satamiin (VAK-määräykset ja kuljetusreitit) Bunkraus tapahtuu laiturilta (vaikutukset laiturin käyttöön, liikenteeseen, EXalue)

27 3.3 Länsisatama 24 Kuva 25 Länsi-Satama vuonna 2010 Länsisatama sijaitsee Helsingin niemen lounaispuolella kahden kilometrin päässä Helsingin ydinkeskustasta. Länsisataman pohjois- ja luoteispuolella on Ruoholahden kaupunginosa. Länsisataman koillispuolella on Hietalahti ja Hietalahdenranta. Sataman itäpuolella on Hernesaari. Länsisataman liikenne on pääasiassa säännöllistä matkustajaliikennettä ja samat Tallinnan liikenteen alukset käyvät satamassa toistuvasti. Matkustaja-autolautoilla kulkee myös rahtiliikennettä rekka-autoina ja perävaunuina. Osa Tallinnan liikenteen aluksista on yöt Länsisatamassa laiturissa. Nykyisin Tallinnan liikenteen alukset bunkraavat pääasiassa Tallinnassa. Kesäisin Länsisataman Hernesaaren puoleisia laitureita käyttävät pääasiassa risteilyalukset. Konttiliikenteen siirryttyä Länsisatamasta Vuosaareen, vanhalle satama-alueelle on rakentumassa Jätkäsaaren asutusalue. Lisäksi asuinalueen laajentaminen Hernesaaressa on suunnitteilla. Näin ollen sataman käyttöön jää vain laiturialueet ja matkustaja- ja rahtiliikenteen vaatimat kulkureitit ja lähialueille tulee asuinalueet. Mahdollisia maateitse tapahtuvia LNG-kuljetuksia Länsisatamaan rajoittaa osittain kaupunkialueen rajoitukset vaarallisten aineiden kuljetuksille. Rahtiliikenteen siirryttyä Länsisatamasta Vuosaareen, rautatieyhteys Länsisatamaan on purettu.