Monet rahtialukset käyttävät raskasta polttoöljyä

23.7.20259 min read

Vaihtoehtoista energiaa näkyvissä: Uusia polttoaineratkaisuja merenkulkualalle

Merenkulkualan ilmastotavoite on selkeä: Vuoteen 2050 mennessä hiilidioksidipäästöjä on vähennettävä vähintään 50 prosenttia vuoteen 2008 verrattuna. Tämä on Kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO) asettama tavoite. Mammuttimainen tehtävä, jossa raskaalle polttoöljylle ja laivadieselille vaihtoehtoiset polttoaineet ovat avainasemassa. Lue lisää saadaksesi lisätietoja.

Merenkulussa käytettävän raskaan polttoöljyn ja meriliikenteessä käytettävän dieselöljyn vaikutus ilmastoon

Bremerhavenin Alfred Wegener -instituutin uusi tutkimusalus Uthörn II oli valmistumassa vuoden 2021 loppuun mennessä. Uthörn II:sta tuli ensimmäinen saksalainen valtamerialus, joka käyttää ilmastoystävällisempää metanolipolttoainetta purjehtiessaan maailman valtamerillä, erityisesti arktisella ja antarktisella alueella. Uusi tutkimusalus korvaa vuonna 1982 vesille lasketun Uthörn I:n. Hyvästä syystä: Uthörn I:n dieselmoottorit päästävät vuosittain ilmakehään noin 250 tonnia hiilidioksidia, mikä vastaa noin 26 ihmisen vuotuisia päästöjä Saksassa. Tämä näki nyt loppunsa.

Uthörn II symboloi uuden aikakauden alkua, kun otetaan huomioon, että maailmanlaajuinen merenkulkuala joutuu tällä hetkellä vähentämään voimakkaasti saastepäästöjään ja osallistumaan siten ilmastonmuutoksen torjuntaan. Eikä hetkeäkään liian pian: Maailman valtamerillä liikennöi nykyisin noin 90 000 rahti- ja matkustaja-alusta, jotka kuluttavat yhteensä noin 370 miljoonaa tonnia polttoainetta vuodessa. Fossiilisten polttoaineiden, kuten raskaan polttoöljyn tai meriliikenteessä käytettävän dieselöljyn, polttaminen aiheuttaa paljon haitallisia rikki- ja typenoksidipäästöjä, hiilidioksidipäästöjä, nokihiukkasia ja pienhiukkasia ilmakehään. Lisäksi alusten pakokaasut sisältävät raskasmetalleja, tuhkaa ja sedimenttiä.

Maailmanlaajuisesti merenkulku aiheuttaa vuosittain noin miljardi tonnia hiilidioksidipäästöjä, mikä vastaa noin 3 prosenttia kaikista ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä. Toisin sanoen: Jos merenkulku olisi kansallisvaltio, se sijoittuisi maailman hiilijalanjäljen rankingissa seitsemänneksi. Tästä syystä Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) edellytti vuonna 2018, että vuoteen 2050 mennessä merenkulkualan hiilidioksidipäästöjä on vähennettävä vähintään 50 prosenttia vuoteen 2008 verrattuna. Kansainvälisen merenkulkutoimiston mielestä tämä tavoite ei ole riittävän kunnianhimoinen: Järjestö, joka edustaa 80 prosenttia alasta, on vaatinut, että merenkulkuala olisi täysin ilmastoneutraali vuoteen 2050 mennessä.

Nesteytetyn kaasun säiliöalukset: vihreä vety ratkaisuna ilmastoystävälliseen merenkulkuun — LNG-säiliöalukset: vihreää vetyä pidetään mahdollisena tulevaisuuden ratkaisuna suurten ajoneuvojen, kuten laivojen, lentokoneiden ja kuorma-autojen, puhtaaseen käyttöön.

Vaihtoehtoiset polttoaineet merenkulussa

Vaihtoehtoiset ja hiilettömät polttoaineet ovat houkuttelevia ratkaisuja merenkulkualan hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi, mutta niihin liittyy vielä monia haasteita. Tämä johtuu siitä, että kullakin polttoainetyypillä on etuja ja haittoja, jotka liittyvät polttoaineen ominaisuuksiin, teknologian saatavuuteen sekä eri polttoaineiden varastointia ja käyttöä aluksilla koskeviin sääntöihin. Seuraavassa esitellään tärkeimmät vaihtoehtoiset energialähteet, joista tällä hetkellä keskustellaan.

Maakaasu (LNG)

Maakaasua (tai metaania, CH4) käytetään teollisuudessa pääasiassa nesteytetyssä muodossa, jolloin sitä kutsutaan nesteytetyksi maakaasuksi (LNG). Nesteytetyn kaasun käytöllä voidaan lähes kokonaan välttää laivojen aiheuttamat rikkioksidipäästöt ja pienhiukkaspäästöt. LNG:n etuna on myös se, että kaasun nesteyttäminen -162 °C lämpötilassa pienentää kaasun tilavuuden 600-kertaisesti, mikä helpottaa kuljetusta ja varastointia. LNG:llä on kuitenkin myös haittoja. Tämä ei johdu ainoastaan aluksella olevan teknologian korkeista kustannuksista ja siitä, että sen käsittelyyn tarvitaan erikoishenkilöstöä. Muun muassa säiliön monimutkaisen rakenteen vuoksi nesteytetyn maakaasun alukset ovat noin 20 prosenttia kalliimpia kuin perinteisellä polttoaineella varustetut alukset. Ja jos nesteytettyä maakaasua pääsee ilmaan (esimerkiksi vuodon vuoksi), vapautuva metaani on noin 25 kertaa haitallisempaa ympäristölle kuin hiilidioksidi.

Lisäksi International Council of Clean Transportation (ICCT) on hiljattain asettanut kyseenalaiseksi maakaasun CO2-ystävällisyyden. ICCT:n tiedot osoittavat, että vastoin pitkään vallinnutta oletusta, jonka mukaan nesteytetyn maakaasun hiilidioksidipäästöt ovat 20-25 prosenttia pienemmät kuin dieselin, nesteytetty maakaasu laivapolttoaineena aiheuttaa itse asiassa enemmän kasvihuonekaasupäästöjä kuin aiemmin käytetty raakaöljystä saatu polttoaine. LNG:stä voi kuitenkin tulla muutakin kuin pelkkä siirtymävaiheen teknologia, koska kaasua voidaan tuottaa myös biologisesta jätteestä tai synteettisesti.

Nestekaasu

Nestekaasu on vaihteleva seos, joka koostuu pääasiassa propaanista ja butaanista. Huonomman hiili-vety-suhteensa vuoksi nestekaasu aiheuttaa enemmän hiilidioksidipäästöjä kuin maakaasu. Nestekaasu varastoidaan nestemäisessä muodossa joko 8-10 baarin paineessa tai kryogeenisissä lämpötiloissa, kun se varastoidaan ympäristön paineessa, ja kiehumispiste riippuu butaanin ja propaanin sekoitussuhteesta. Myös nestekaasun lämpöarvo riippuu tästä sekoitussuhteesta: Propaanin lämpöarvo on 12,9 kWh/kg ja butaanin 12,7 kWh/kg.

Nestekaasun suurimmat edut ovat sen ilmastoystävällisyys ja helppo varastointi. Koska nestekaasun synteettiseen tuotantoon tarvitaan kuitenkin enemmän energiaa kuin metaanin tuotantoon, nestekaasu ei todennäköisesti ole pitkällä aikavälillä kattava vaihtoehto dieselpolttoaineelle.

Metanoli

Metanoli (CH3OH) on energianlähde, jota on suhteellisen helppo tuottaa synteettisesti. Metanolia voidaan tuottaa ja käyttää ilmastoa vahingoittamatta käyttämällä uusiutuvista lähteistä (kuten tuulivoimasta) saatavaa sähköenergiaa. Metanolin etuna vaihtoehtoisessa polttoaineessa on myös se, että se on nestemäistä normaalilämpötilassa, joten sitä ei tarvitse paineistaa tai varastoida kryogeenisissä lämpötiloissa. Metanolia on myös helppo käsitellä sekä laivassa että maalla, koska alkoholia on helppo kuljettaa ja varastoida ilmakehän paineessa ja huoneenlämmössä. Moottorissa poltto ei ole ongelma, vaikka se toimii vain sähkösytytyksellä tai esiruiskutuksella.

Metanolin suurin haitta dieselpolttoaineeseen verrattuna on sen huomattavasti alhaisempi lämpöarvo, mikä tarkoittaa, että samalla määrällä metanolia päästään kulkemaan vain noin puolet matkasta dieselpolttoaineeseen verrattuna. Tämän vuoksi metanolialukset on suunniteltu erityisominaisuuksin, koska säiliöt vaativat huomattavan paljon tilaa, sekä turvallisuussyistä. Esimerkiksi Alfred Wegener -instituutin Uthörn II -aluksen tuuletusmasto, joka tuulettaa konehuonetta ja muita aluksen tiloja, on 15 metrin korkeudellaan huomattavasti tavallista korkeampi. Odottamattoman metanolivuodon sattuessa tämä korkeus estää metanolia palamasta liian lähellä alusta. Tällaiset lisäosat voivat merkitä sitä, että metanolia käyttävä alus voi maksaa noin 1,5 miljoonaa euroa enemmän kuin vastaava dieselkäyttöinen alus.

Vety

Maapallolla vetyä (H2) esiintyy vain sidottuna, ja suurin osa siitä on vedessä (H2O). Jotta vetyä voitaisiin saada ja käyttää energialähteenä, se on erotettava kemiallisista yhdisteistä, kuten hiilivedyistä tai vedestä. Jos elektrolyysissä (veden hajottaminen hapeksi ja vedyksi) käytetään uusiutuvia energialähteitä, kuten tuulivoimaa, vesivoimaa tai aurinkoenergiaa, sitä kutsutaan "vihreäksi" vedyksi, koska se tuotetaan CO2-neutraalisti.
Saksan ilmailu- ja avaruuskeskuksen (DLR) tekemän lyhyen tutkimuksen "Maritime Fuels" mukaan vety voi olla käytännöllinen ratkaisu laivaliikenteessä sen tehokkuuden vuoksi (vesi on sen käytön ainoa sivutuote). Se mahdollistaisi myös olemassa olevien teknologioiden (esimerkiksi polttokennoajoneuvojen) käytön. Vedyllä on kuitenkin myös useita haittoja. Se on helposti syttyvää, raskasta ja vie huomattavan paljon tilaa. Lisäksi varsinkin nestemäisen vedyn käsittely vaatii erityisosaamista.

Haitoista huolimatta vetypolttokennot voisivat olla vaihtoehto nykyisille polttomoottoreille huomioiden, että vety on päästötön vaihtoehto vain jos se valmistetaan uusiutuvista energialähteistä.

Nestemäiset orgaaniset vedynkantajat (LOHC)

Nestemäiset orgaaniset vedynkantajat (LOHC) ovat öljypohjaisia nesteitä, jotka pystyvät varastoimaan vetyä kemiallisella reaktiolla öljyn kanssa. Niitä voidaan käsitellä kuten tavallista dieselöljyä olemassa olevan infrastruktuurin avulla. Vedyn kemiallinen sitoutuminen kantajanesteeseen vähentää suurinta osaa riskeistä.

Laivojen LOHC koostuu orgaanisesta öljystä, johon on lisätty vetyä (LOHC+). Tämä tehdään maalla sijaitsevassa laitoksessa. LOHC käyttäytyy varastoinnin, kuljetuksen ja käsittelyn suhteen samalla tavalla kuin dieselpolttoaine, ja sen riskitaso on palovaaran ja myrkyllisyyden suhteen suunnilleen sama kuin tavallisen dieselpolttoaineen. Se voidaan myös bunkkeroida samalla tavalla. Aluksella vety vapautetaan LOHC+-säiliöstä ja käytetään polttokennossa tai polttomoottorissa, kun taas käytetty LOHC (LOHC-) varastoidaan toiseen säiliöön aluksella. Seuraavan LOHC+:n bunkrauksen yhteydessä LOHC- puretaan aluksesta. Tämä LOHC rikastetaan sitten tuotantolaitoksessa vedyllä uudelleen käytettäväksi.

Tällä hetkellä on käynnissä useita hankkeita (mukaan lukien H2-Industriesin ja Lloyd's Registerin yhteistyöhanke), joiden tavoitteena on saada hyväksyntä LOHC-teknologian käytölle aluksissa ja jotka koskevat myös alusten tankkausta, LOHC:n varastointia aluksella ja sähkön tuotantoa aluksella.

Ammoniakki

Ammoniakin ainoa etu edellä mainittuihin energialähteisiin verrattuna on se, että se ei sisällä hiiltä. Sen palamisessa ei synny hiilidioksidia eikä hiilimonoksidia. Ammoniakki on erittäin myrkyllinen kaasu pienimmässäkin määrin, ja siksi se vaatii erityisiä varotoimia kuljetuksen ja varastoinnin aikana. Ammoniakin kiehumispiste on -33 °C, joten se on varastoitava erityisissä paineastioissa. Toinen haittapuoli on se, että ammoniakin lämpöarvo on alle puolet metaanin lämpöarvosta.

Tärkeä huomautus: Vaihtoehtoisten polttoaineiden kuljetusta, toimitusta, varastointia ja käyttöä sisämaa- ja valtamerialuksissa koskevat teknologiat ja säännökset ovat vielä kehitysvaiheessa.

Kysy KSB:ltä asiantuntijatietoa kaikista polttoaineasioista!

Merenkulun päästöjen vähentämistä koskevat säännöt ovat tiukkenemassa. Kun otetaan huomioon IMO:n asettama tavoite vuodelle 2050, alusten on siirryttävä vaihtoehtoisiin polttoaineisiin jo lähitulevaisuudessa. Monia uusien polttoaineiden tuotantoon, kuljetukseen, varastointiin ja tankkaukseen liittyviä näkökohtia tutkitaan ja kehitetään parhaillaan huolellisesti.

Vaihtoehtoisten polttoaineiden alalla KSB osallistuu aktiivisesti alan kehitykseen ja on luotettava kumppani niin laivanrakentajille, konevalmistajille, laitetoimittajille kuin komponenttitoimittajillekin. KSB on jo pitkään ollut merenkulkualan luotettava kumppani pumppujen, venttiilien, automaatioratkaisujen ja oheispalveluiden toimittajana.

Laivayhtiöt, telakat ja insinöörit ovat hyötyneet KSB:n tuotteiden korkeasta laadusta, laajasta sovellusvalikoimasta sekä KSB:n syvällisestä asiantuntemuksesta ja parhaasta palvelusta jo vuosien ajan. KSB:llä on kokonaistoimittajan ominaisuudessa hyvä kemian tuotantoprosessien tuntemus ja yksityiskohtainen tietämys uusien vaihtoehtoisten polttoaineiden ja vaihtoehtoisten energialähteiden tuotannosta, kuljetuksesta ja varastoinnista.

Haluatko lisätietoja tästä aiheesta tai tuotteistamme? Odotamme yhteydenottoasi. Ota meihin yhteyttä.

ILN

Asiakirjat

Pystysuora rivimallinen keskipakopumppu, jossa on suljettu juoksupyörä ja liukurengastiiviste. ILNS-mallissa tyhjiöapupumppu, ILNE-mallissa imulaite (ejektori). Back pull-out -rakenteen ansiosta juoksupyörä voidaan irrottaa purkamatta putkistoja ja moottoria. Saatavana ATEX-malli.

Lisätiedot

Magnochem-Bloc

Asiakirjat

Vaaka- tai pystyasenteinen, akselitiivisteetön, moduulirakenteinen prosessirakenteinen spiraalipesäpumppu, jossa magneettikytkin. Standardin DIN EN ISO 2858 / ISO 5199 mukainen. Saatavana ATEX-malli.

Lisätiedot

Multitec

Asiakirjat

Moniportainen, vaaka- tai pystysasenteinen ja moduulirakenteinen korkeapainepumppu. Imuyhteen suunta on valittavissa käyttötarpeen mukaan. Pumppu on valurakenteinen ja varustettavissa moottorinohjausjärjestelmällä. Pumppu on saatavilla myös ATEX-versiona.

Lisätiedot

Movitec

Asiakirjat

Monivaiheinen, pystysuora ja osavalmisteinen keskipakoinen korkeapainepumppu, jossa on vastakkaisilla puolilla sijaitsevat ja saman nimelliskoon (rivimalli) imu- ja paineyhteet. Moduulirakenteinen käyttömoottori. Pumppu voidaan varustaa KSB:n SuPremE-reluktanssimoottorilla (poikkeus: 0,55 kW:n / 0,75 kW:n ja kierrosnopeuden 1500 min⁻¹ moottoriko’oissa on kestomagneetit), jonka teholuokka on IE4/IE5 standardin IEC TS 60034-30-2: 2016 mukaan. Sopii käytettäväksi tyypin KSB PumpDrive 2 tai tyypin KSB PumpDrive 2 Eco (ilman roottorin asentoanturia) kierrosluvun säätöjärjestelmässä. Kiinnityskohdat standardin EN 50347 mukaisesti, kotelomitat standardin DIN V 42673 (07-2011) mukaisesti. Saatavana ATEX-malli.

Lisätiedot

TRIODIS 150

Asiakirjat

Kolmoisepäkeskinen läppäventtiili, metallitiivistein (fire-safe), ilman holkkitiivistettä. Huoltovapaa. Valittavana käsikahvalla tai alennusvaihteella ja pneumaattisella-, sähköisellä- tai hydraulisella toimilaitteella. Pesä teräksisenä tai haponkestävänä. Mahdollista saada kierteellinen full lug pesä (T4), laipallinen pesä ilman tiivistekiskoa tai tiivistekiskon kanssa (T7) tai hitsauspäillä varustettu pesä (BWSE). Pesätyyppejä T4 ja T7 on mahdollista käyttää päätyventtiileinä. Liitännät EN-, ASME- tai JIS-standardin mukaan. Liitännät ASME-standardin mukaan: Schedule 10S, 10, STD ja XS NPS:n mukaan hitsauspäillä varustettuihin venttiileihin (muut liitännät saatavana pyynnöstä). Päästöarvot tarkastettu ja sertifioitu standardin EN ISO 15848-1 mukaan. TA Luft -sertifiointi, Fire-safe-tarkastettu ja -sertifioitu standardin EN ISO 10497 (BS 6755 - API 6FA) mukaan. ATEX-malli vastaa direktiivin 2014/34/EU vaatimuksia. Standardien NACE MR0175 / ISO 15156 ja MR 0103 mukainen.

Lisätiedot

DANAÏS 150

Asiakirjat

Kaksoisepäkeskinen sulkuläppä, jossa on nelikulmainen standardin ISO 5211 mukainen akselin pää, plastomeeristä (myös paloturvallisessa mallissa), metallista tai elastomeeristä valmistettu istukka (FKM [VITON R] tai NBR [nitriili]). Käsivipu tai alennusvaihde, pneumaattinen, sähköinen tai hydraulinen toimilaite. Pesä pallografiittivalurautaa, valuterästä, jaloterästä tai Duplex-jaloterästä (254 SMO). Rengaspesä (T1) ja pesä, jossa on kiinnityskohdat kierrelaipalle (T4). T4 on mahdollista sulkea yhdeltä puolelta umpilaipalla ja asentaa päätyventtiiliksi vastalaipalla. Liitännät EN-, ASME- tai JIS-standardin mukaan. Fire-safe-tarkastettu ja -sertifioitu API 607:n mukaan. Päästöarvot tarkastettu ja sertifioitu standardin EN ISO 15848-1 mukaan. ATEX-malli vastaa direktiivin 2014/34/EU vaatimuksia.

Lisätiedot

Pysy ajan tasalla KSB:n uutiskirjeen avulla.

Haluatko varmistaa, ettet koskaan jää paitsi viimeisimmistä uutisista? KSB:n uutiskirjeen avulla saat tietoa tuotteistamme ja ratkaisuistamme, ajankohtaisista kampanjoista ja tapahtumista sekä kiehtovia näkemyksiä KSB:n maailmasta.

Tilaa KSB:n uutiskirje.