Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen

Transkriptio

1 Jari M. Lahtinen Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen YMPÄRISTÖTEHOKKAAT MOOTTORIT VTT, Espoo

2 Tuulivoimaa VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 2

3 Hiilivoimaa VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 3

4 Dieselvoimaa Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen pakokaasupesurin avulla Tutkimuksen tausta ja tavoitteet Mittausprojekti MT Suulalla Tuloksia Keskustelua VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 4

5 Tutkimuksen tausta Ympäristöä on suojeltava Laivaliikenne aiheuttaa globaalia ja myös paikallista ympäristökuormitusta Laivan välittömät päästöt suuntautuvat ilmaan ja veteen; osa ilmaan joutuvista saasteista kuormittaa myöhemmin maaperää ja vesistöjä Laivojen pakokaasupäästöjä rajoitetaan pääosin kansainvälisillä säädöksillä; erityisvesialueilla on valtameriä tiukemmat päästörajat Korkealaatuisilla polttoaineilla (dieselöljy) saavutetaan helpommin säädetyt pakokaasujen päästörajat, mutta tällaiset polttoaineet ovat kalliita Toisena vaihtoehtona on käyttää polttoaineena huonolaatuista ja halpaa raskasöljyä (hinnat Rotterdamissa 725 / 472 per tonni) sekä puhdistaa syntyneet pakokaasut vastaamaan tiukentuvia päästörajoja Vaihtoehto kaksi edellyttää varustamolta laiteinvestointeja mutta tehtyjen investointien tuotto voi olla erinomainen VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 5

6 Öljynjalostusprosessi VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 6

7 Dieselmoottorin pakokaasujen koostumus Ilmaa Typpeä Happea Vesihöyryä Vähäisessä määrin muita kaasuja Hiilimonoksidia ja hiilidioksidia Hiilivetyjä Typen oksideja Rikin oksideja Metalleja ym. Vettä Pakokaasun seassa on myös kiinteitä partikkeleja VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 7

8 Laivapolttoaineen sallittu rikkipitoisuus tulevina vuosina 4,5% Wärtsilä Oy, Marko Lehikoinen, ,5% Global 1,5% 1,0% 0,5% 0,1% ECA EU ports VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 8

9 Pakokaasupesurin toimintaperiaate, makeavesipesuri Exhaust Gas ph Wärtsilä Oy, Torbjörn Henriksson, 2009 NaOH unit ph Scrubber Fresh water Water Treatment Cooling Process tank Holding tank Seawater Sludge tank VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 9

10 Tutkimuksen sisältö Tutkimuksella pyritään vastaamaan kysymykseen: "Milloin on perusteltua asentaa laivaan pakokaasupesuri?" Ongelmaa voidaan lähestyä useasta eri näkökulmasta tekninen tarkastelu (laaja aihepiiri) taloudellis-kaupallinen analyysi ympäristövaikutusten arviointi logistinen lähestymistapa Pakokaasupesurin laiva-asennuksen vaihtoehtoja ovat raskaan polttoöljyn korvaaminen rikittömällä tisleellä aluksen siirtäminen toiselle liikennealueelle tie- ja kiskoliikenteen käyttö kuljetuksiin lainsäädännön mahdollinen viivästyminen ja muuttuminen Tutkimuksessa ei käsitellä pakokaasupesurin teoriaa eikä sen prosessitekniikkaa VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 10

11 Pesurin laiva-asennus Uusi laiva tai jälkiasennus Tilantarve ja laitesijoittelut Paino- ja painopiste Moottorin ja pesurin yhteensovittaminen Laitteiston energiankulutus Säiliökapasiteetit, toimintasäde Lipeä Makea vesi Jätevesi Liete (sludge) Materiaalikysymykset ja laitevalinnat Laitteiston käytettävyys VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 11

12 Mittausprojekti Makeavesipakokaasupesurin prototyyppi on asennettu Neste Oil Oy:n säiliöalus Suulaan ja tällä pesurilla on tehty mm. seuraavia kokeita: Sertifiointimittaukset Pakokaasun koostumuksen mittaukset Partikkelimittaukset Melutestit Korroosiotestit Pakokaasupilven arviointi Jätevesimittauksia VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 12

13 Toiminnallisia rajoituksia säiliöaluksella Laitteiston asennustyön ja mittausten aikana Suula oli normaalisti liikenteessä Seuraavat turvallisuustekijät oli huomioitava aluksella Kulku- ja työlupalupakäytäntö Muiden kuin ex-suojattujen sähkölaitteiden käyttö ulkotiloissa oli kiellettyä Tulityöt olivat sallittuja vain merellä laivan työpajassa Henkilökohtaisten suojavälineiden käyttö oli pakollista Tiukka alkoholipolitiikka Mittausjärjestelyt Moottoritehon säätö oli hankalaa Laivalla ei ollut kiinteitä aikatauluja eikä vakioreittiä Materiaalien, henkilöiden ja tarvikkeiden logistiikka vaati ponnisteluja Majoituskapasiteetti oli rajallista Merenkäynti ja sääolot aiheuttivat ajoittain työskentelyvaikeuksia VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 13

14 Epäonnistunutta riskienhallintaa säiliöaluksella VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 14

15 Tutkimustuloksia Pakokaasupesuri toimii tehokkaasti; raskaan rikkipitoisen polttoöljyn käyttö laivoissa on mahdollista myös tulevaisuudessa Jätevesien määrä ja laatu täyttävät niille asetetut normit Kosteat pakokaasut eivät aiheuta hapanta sadetta ISO8178-menelmällä mitattuna pakokaasujen partikkelimäärä laskee pesurissa Dieselmoottori toimii ongelmitta yhdessä pakokaasupesurin kanssa VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 15

16 Havaintoja ja tulevia jatkoselvityksiä Varustamot ovat varauksellisia uusien teknologioiden käyttöönotossa Lainsäädännön ja myös muiden säädösten tuleva kehittyminen aiheuttaa epävarmuutta Pakokaasun koostumuksen sijaan pesurien jätevesiasiat ovat nousseet ympäristökysymyksien keskeisimmäksi aiheeksi Laitteistojen kehitystyö etenee ja uusia tutkimusprojekteja on valmistelussa Future Combustion Engine Power Plant hankkeessa tullaan tutkimaan ns. hybridipesurin (meri- ja makeavesipesurin yhdistelmä) ominaisuuksia. Pakokaasujen kokonaisvaltainen hallinta nähdään tärkeäksi tavoitteeksi (moottori, katalysaattori, pakokaasukattila, pakokaasupesuri ) VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 16

17 Pakokaasupesuri toiminnassa VTT, Moottoritekniikan seminaari, , Laivojen pakokaasupäästöjen vähentäminen, J.M. Lahtinen 17