energioptimering - campus.aams.dk · medium speed man b&w af typen 8l 48/60 og yder 7800 kw ved...

Energioptimering - Brug af udstødningsgas fra hjælpemotorer

Bachelorprojekt af:

Anders Bjarnø Rasmussen - V10889

2014

Anders Bjarnø Rasmussen - V10889 Energioptimering

Forfatter: Anders Bjarnø Rasmussen.

Titel: Energioptimering – brug af udstødningsgas fra

hjælpemotorer.

Projekttype: Bachelorprojekt.

Fagområde: Termiske maskiner.

Placering i uddannelsesforløbet: 9. semester.

Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole.

Uddannelse: Maskinmester.

Vejleder: Esben Sørensen.

Afleveringsdato: 15. december 2014.

Antal normalsider à 2400 tegn inkl. mellemrum: 26,6.

Forside: M/S Nuka Arctica i Aasiaat, 2014. Eget arkiv.

Anders Bjarnø Rasmussen, V10889


Abstract

The report is based on a bachelor internship aboard Royal Arctic Line’s container vessel M/S Nuka Arctica

from August to September 2014. The internship is to be carried out in the 9th and last semester in the

education as marine engineer.

Royal Arctic Line is a Greenlandic owned shipping company specializing in sailing the Arctic environment. As

Royal Arctic Line has exclusive concession on all freight shipping to and from Greenland, their main

occupation is to keep Greenland provided with supplies.

Royal Arctic Line has different sizes of ships, where the largest are sailing cargo from Denmark to

Greenland, and the smaller are sailing cargo from the cities out to the villages. Especially in winter, it is a

harsh environment to sail in.

With issues such as global warming, public health, legislation and economy, this report investigates if it is

possible to cut down on the fuel consumption of the oil fired boiler, by preheating the thermal oil in an

exhaust gas boiler on the ships auxiliary engines exhaust gas system.

The report contains explanations about measuring and calculation of the exhaust gas- and thermal oil

system with special emphasis on the methodical approach, and being critical of sources.

M/S Nuka Arctica uses a thermal oil system to cover the ship’s heat demand. At sea the thermal oil is

heated by the main engine’s exhaust gas boiler and when the ship is in port, the thermal oil is heated by the

oil fired boiler. The electricity demand at sea is covered by a shaft generator that, through a gear, is driven

by the main engine. In port, the ship’s auxiliary engines are running to cover the electricity demand, which

means letting out unused energy in the exhaust gas.

Studies have shown that the average amount of energy in the exhaust gas from the auxiliary engines, is

capable of preheating the thermal oil 4.4 %, when using an exhaust gas boiler. This means savings in the

use of fuel in the oil fired boiler, which in turn means fewer emissions and an economic gain.

The economic gain proved to be rather small compared to the investment cost of an exhaust gas boiler for

the auxiliary engines. The payback time was calculated to be approximately 31 years, meaning it does not

pay to realize the investment from an economic point of view. From an environmental point of view, it will

though pay to invest in an exhaust gas boiler system, because lower emissions will have a positive effect on

the environment.


1

Indholdsfortegnelse

Forord ................................................................................................................................................................ 3

Læsevejledning .............................................................................................................................................. 4

Indledning .......................................................................................................................................................... 5

Formål ............................................................................................................................................................ 5

Beskrivelse af Royal Arctic Line og M/S Nuka Arctica ................................................................................... 5

Royal Arctic Line ........................................................................................................................................ 5

M/S Nuka Arctica ....................................................................................................................................... 5

Problemanalyse ............................................................................................................................................. 6

Problemformulering ...................................................................................................................................... 8

Hypotese ........................................................................................................................................................ 8

Afgrænsning .................................................................................................................................................. 9

Metode .......................................................................................................................................................... 9

Miljø og klima .................................................................................................................................................. 10

Teori om firetaktsdieselmotorer ..................................................................................................................... 11

Teori om udstødningsgas ................................................................................................................................ 12

IMO emissionskrav .......................................................................................................................................... 14

Beskrivelse af IMO herunder MARPOL ........................................................................................................ 14

Skibets varmebehov under havneophold........................................................................................................ 16

Metode ........................................................................................................................................................ 16

Beskrivelse af den oliefyrede kedel ............................................................................................................. 17

Beregning af varmebehov ........................................................................................................................... 18

Masseflow................................................................................................................................................ 20

Specifik varmekapacitet .......................................................................................................................... 21

Energimængde i udstødningsgas fra hjælpemotorer ...................................................................................... 22

Metode ........................................................................................................................................................ 22

Beskrivelse af hjælpemotorernes udstødningssystem ................................................................................ 26

Beregning af tilgængelig energi ................................................................................................................... 26

Masse af røggas ....................................................................................................................................... 26

Røggassens temperatur ........................................................................................................................... 29

Energioverførsel fra udstødningsgas til heatolie ............................................................................................. 34

Driftsfaktorer ............................................................................................................................................... 34


2

Kedeltab ................................................................................................................................................... 34

Tilsodet hedeflade ................................................................................................................................... 34

Forbehold for tæring ............................................................................................................................... 35

Effekt overført til heatolien ......................................................................................................................... 35

Valg af strømningsprincip ............................................................................................................................ 36

Heatoliens opvarmning ............................................................................................................................... 38

Mulig besparelse ............................................................................................................................................. 39

Tilbagebetalingstid ...................................................................................................................................... 41

Kommentarer til beregninger .......................................................................................................................... 41

Driftsmæssige synspunkter ............................................................................................................................. 43

Konklusion ....................................................................................................................................................... 44

Perspektivering ................................................................................................................................................ 45

Litteraturliste ................................................................................................................................................... 46

Bogform ....................................................................................................................................................... 46

Web ............................................................................................................................................................. 46

Figurliste .......................................................................................................................................................... 48


3

Forord

I forbindelse med maskinmesteruddannelsen har jeg haft min bachelorpraktik på containerskibet M/S Nuka

Arctica. Det er anden gang jeg har været til søs i forbindelse med maskinmesterstudiet, idet jeg afviklede

værkstedspraktikken på to tankskibe. Jeg finder arbejdet på et skib interessant, da det er muligt at få

overført meget af den, på maskinmesterskolen, indlærte teori til praksis. Samtidig bliver miljøkravene kun

skrappere, så der er stor teknisk udvikling inden for skibsfarten.

På maskinmesterstudiet har jeg været særligt interesseret i termiske maskiner, hvorfor det har været

naturligt at skrive bachelorprojekt med hovedfokus inden for faget. Det har samtidigt været vigtigt for mig

at vælge et projekt inden for et emne jeg brænder for. Royal Arctic Line gav mig mulighed for frit at vælge

projektemne.

Nuka Arctica ligger ca. to dage i Grønlandshavnen ved Aalborg hver tredje uge. Det har givet mig det

privilegium at kunne hente datablade, foretage supplerende målinger m.m. selvom jeg var afmønstret.

Under udarbejdningen af projektet har jeg haft kontakt med en række hjælpsomme folk.

Der skal lyde en stor tak til:

Claus Henriksen, teknisk inspektør, Royal Arctic Line.

Poul Nymark, vedligeholdelseschef, Royal Arctic Line.

Michael Worm, vedligeholdelseschef, Royal Arctic Line.

Martin Asbøl, Sales Engineer, Alfa Laval.

Ole Hansen, lektor og maskinmester, Aarhus Maskinmesterskole.

Esben Sørensen, lektor og maskinmester, Aarhus Maskinmesterskole.

Jesper Achard Henriksen, Superintendent, OW bunker.


4

Læsevejledning

Ved udsagn, der kræver dokumentation, er der anført et opløftet tal efter udsagnet, som referer til en

fodnotes nummer. I bunden af siden findes nummeret samt reference til dokumentationen, som kan være

et bilag, en kildehenvisning el. lign.

Det er valgt at tage relevante beregninger med i rapporten for at give en mere flydende læsning.

Rapporten er forsøgt skrevet, så den kan læses af folk, der har samme viden som en nyuddannet

maskinmester.

De steder i rapporten hvor der er brugt egne billeder eller lavet tabeller over egne målinger, vil der ikke

være angivet en kilde.

Bilagsliste samt bilag tilhørende rapporten, findes i en separat bilagsmappe.


5

Indledning

Formål

Formålet med bachelorprojektet er bl.a. at sammenkoble den, fra maskinmesterskolen, tilegnede

teoretiske viden og en praktisk problemstilling. Der skal under bachelorprojektet tilegnes en særlig viden

om et emne ved bl.a. at analysere et problem, indsamle data og forholde sig kritisk til disse.

Yderligere formål beskrives i dokument nr. 1092 i Aarhus Maskinmesterskoles kvalitetssystem.

Beskrivelse af Royal Arctic Line og M/S Nuka Arctica

Royal Arctic Line

Royal Arctic Line er ejet af Grønlands Selvstyre og har enekoncession til al søtransport af gods til og fra

Grønland og mellem de grønlandske byer og bygder. Sammen med koncessionen har Royal Arctic Line fået

en række forpligtelser i form af faste anløbsfrekvenser, kapacitet og forsyningssikkerhed for alle byer på

Vest- og Østkysten. Især i vintermånederne kan det være en udfordring at anløbe havne, da store mængder

is besværliggør sejlads tæt på kysten, og derfor er alle Royal Arctic Lines atlant- og feederskibe designet til

at sejle i is. Nogle af skibene har en pram med om bord, og sammen med de store dækskraner muliggør det

losning af gods, steder, hvor anløbsforholdene er vanskelige eller, hvor der ikke er en havn. Med

dækskranerne losses der ned i prammen, hvorefter prammen sejler ind til kysten, og en lastbil el. lign. kører

containeren i land.

Linjefarten fra Aalborg og til Grønlands største byer foretages af Royal Arctic Lines skibe. Transport af gods

fra de større byer og ud i de mindre bygder foretages af datterselskabet Royal Arctic Bygdeservice. På

denne måde forsynes hele Grønland med gods.

Når godset skal losses i de respektive havne, er det Royal Arctic Havneservice, der står for havnearbejdet.

Royal Arctic Havneservice er samtidigt selvstyrets repræsentant som havnemyndighed.

Royal Arctic Line har ud over godssejlads også passagerbefordring, som drives gennem datterselskabet

Royal Umiaq Line (Royal Arctic Line, 2014).

M/S Nuka Arctica

M/S Nuka Arctica er et af Royal Arctic Lines atlantskibe. Skibet benævnes ”atlantskib”, da det sejler i

linjefart mellem Aalborg og Grønland. Der går typisk tre uger fra skibet afgår Aalborg til det anløber Aalborg

igen. På en almindelig tur anløbes havnene i Nuuk, Aasiaat, Sisimiut og Nuuk i nævnt rækkefølge, før skibet

igen sejler mod Aalborg. I løbet af sommermånederne anløbes også havnene i Thule og Søndre Strømfjord.


6

Da det kun er Royal Arctic Line, der må fragte gods ad søvejen til Grønland, er skibet lastet med meget

forskelligt gods, når det afgår Aalborg. Godset er alt det, der får en hverdag i Grønland til at fungere, så det

er alt fra fødevarer over byggematerialer og entreprenørmaskiner, til tøj, biler, både og møbler for blot at

nævne nogle af tingene.

På hjemturen fra Grønland til Aalborg er skibet ofte lastet med frostvarer i form af fisk og rejer i

reefercontainere.

Nuka Arctica blev bygget på det nu lukkede værft Danyard i Frederikshavn i 1994. Skibet er 132,92 meter i

længden, 24 meter i bredden og har en dødvægtstonnage på 9556 MT (DWT). Hovedmotoren er en 4-takt

medium speed MAN B&W af typen 8L 48/60 og yder 7800 kW ved 450 omdr./min. Nuka Arctica er udstyret

med akselgenerator til at forsyne skibet med strøm, når det er i søen, hvilket betyder, at hovedmotoren må

køre med fast omdrejningstal for at holde frekvensen på 60 Hz. Det faste omdrejningstal betyder også, at

Nuka Arctica er udstyret med en skrue med drejbare blade (Controllable Pitch Propeller), så skibets fart og

dermed belastningen på hovedmotoren justeres ved at ændre stigningen på bladene.

Til losning og lastning på Grønland er Nuka Arctica udstyret med to dækskraner, som hver har en SWL på 40

ton. I Aalborg losses og lastes skibet med Grønlandshavnens gantry-kran, og derfor er der her mulighed for

at udføre eventuelle reparationer eller service på dækskranerne.

Nuka Arctica er udstyret med et heatoliesystem, som hovedsageligt bruges til opvarmning af skibets

fueltanke og boosterunit. Heatolien varmes op af udstødningskedlen fra hovedmotoren, når skibet er i

søen, og af den oliefyrede kedel, når skibet ligger i havn eller for anker (Royal Arctic Line, 2014).

Problemanalyse

Skibsfarten er en af de vigtigste brikker, når der kigges på international handel, da den står for ca. 90 % af

varetransporten på verdensplan. Målt på udledt mængde CO2 pr. ton transporteret gods er skibsfart den

mest hensigtsmæssige tilgængelige transportmetode i forhold til fx tog og lastbil. Ser man på udledningen

af SO2 og partikler, er det en anden snak, for her står skibsfarten for en meget stor del af udledningen. Det

skyldes, at store skibe generelt sejler på mere beskidt brændstof, som indeholder mere svovl og flere

partikler end det brændstof, der bruges til landbaserede transportmidler. Selvom skibe, der sejler i SECA-

områder1 fra 1. januar 2015, max. må udlede 0,1 % svovl i udstødningsgassen, er det stadig ca. 100 gange

mere end det gennemsnitlige svovlindhold i den dieselolie, som en lastbil bruger (Press-Kristensen, K. &

Ege, C. 2011).

1 Sulphur Emission Control Area.


7

De fleste af de partikler, der udledes af skibene, er sundhedsskadelige. Det vurderes, at de partikler, der

udledes fra skibsfart på den nordlige halvkugle, er skyld i op mod 490.000 tabte leveår, bare i Europa. Ud

over at de udledte partikler er sundhedsskadelige, sætter nogle af dem sig på indlandsisen og gør isen mere

grå, hvilket øger energioptaget fra sollyset, som resulterer i en hurtigere smeltning af isen. Ydermere er den

udledte mængde CO2 med til at forsure havene og øge den globale opvarmning (Press-Kristensen, K. & Ege,

C. 2011).

Som mange andre skibe kører Nuka Arcticas hovedmotor primært på HSFO og LSFO2. LSFO benyttes, når

skibet befinder sig inden for SECA-område, og HSFO, når skibet er uden for området. Det er lovligt at sejle

på HSFO ved sejlads tæt på den grønlandske kyst.

Da fuelolie har en høj viskositet i forhold til MGO3, er det normalt at varme på de fueltanke, der er i brug,

for at sænke viskositeten og derved opnå en god settling af vand og tunge partikler. Man varmer også på

slamtanke fra centrifugerne og lænsevandstanke for at opnå god settling. Dermed opdeles vand og slam

nemmere, hvilket også gør pumpningen nemmere.

Opvarmning af ovennævnte tanke betyder, at der er et konstant varmebehov om bord på Nuka Arctica. For

at dette varmebehov kan opfyldes, må der må afsættes en vis mængde energi i heatolien.

Når skibet er i søen, opfyldes varmebehovet ved at bruge hovedmotorens udstødningsvarme i en

udstødningskedel. Når skibet er i havn, opfyldes varmebehovet gennem en oliefyret kedel.

Når skibet er i søen, opfyldes elbehovet af en akselgenerator, som gennem et gear drives af hovedmotoren.

Allerede ved ankomstmanøvrens start startes det nødvendige antal hjælpemotorer op og tager lasten fra

akselgeneratoren, og akselgeneratoren belastes kun, når der bruges bov- og/eller sternthruster.

Hjælpemotorerne stoppes først, når afgangsmanøvren er slut, og lasten er lagt over på akselgeneratoren.

Det står klart, at hjælpemotorerne udleder en vis mængde energi i form af varm udstødningsgas direkte til

atmosfæren, når skibet er i havn.

Den energimængde, der er tilgængelig i hjælpemotorernes udstødningsgas, varierer alt efter lasten på

generatorerne og dermed hjælpemotorerne. Lasten på generatorerne er afhængig af, hvor mange

forbrugere der er koblet ind. Der vil oftest være et fast forbrug til bl.a. belysning, LT-havnepumpe,

heatoliepumpe og maskinrumsblæsere. Herudover kommer den varierende last i form af dækskraner,

reefercontainere m.fl.

2 High Sulphur Fuel Oil og Low Sulphur Fuel Oil.

3 Marine Gas Oil.


8

Problemformulering

Det konstante behov for at varme på bl.a. fueltanke, lænsevandstanke og hovedmotor i havn opfyldes i

havn af den oliefyrede kedel. Nuka Arctica bruger heatolie til opvarmning af ovenstående, og der er

konstant cirkulation gennem kedlen. På skibet findes to heatoliepumper, hvor en af dem hele tiden er i

drift. Én heatoliepumpe er opgivet til at levere et flow4 på 65 m3/h. Afhængigt af størrelsen på

varmebehovet recirkuleres en varierende mængde heatolie, da pumperne ikke reguleres af

frekvensomformere.

Hjælpemotorernes udstødningsgas indeholder en mængde energi, som varierer afhængigt af

generatorernes belastning. Det kan undre, at denne tilgængelige energi blot udledes til atmosfæren, når

den i teorien kunne bidrage til at opfylde skibets varmebehov.

Den primære forudsætning er at hjælpemotorerne og den oliefyrede kedel kører samtidigt.

Med udgangspunkt i ovenstående driftssituation vil rapporten belyse følgende punkter:

Overemne:

I hvilket omfang kan energien i hjælpemotorernes udstødningsgas bidrage til et lavere brændstofforbrug i

den oliefyrede kedel?

Underemner:

1. Hvad er de primære incitamenter til brændstofbesparelse?

2. Hvor stort er skibets gennemsnitlige varmebehov under havneophold?

3. Hvor stor en energimængde er i gennemsnit tilgængelig i hjælpemotorernes udstødningsgas under

havneophold?

4. Hvordan udvindes energien i hjælpemotorernes udstødningsgas?

5. Er det økonomisk rentabelt at udvinde energien i hjælpemotorernes udstødningsgas?

Hypotese

Ved at bruge den energi, der er tilgængelig i hjælpemotorernes udstødningsgas, kræves der mindre

energiproduktion af den oliefyrede kedel. Det medfører et lavere brændstofforbrug, og et varmebehov,

der, under havneophold, opfyldes på en billigere og mere miljøvenlig måde.

Det forventes, at der kan opnås en økonomisk besparelse i driften af skibet.

4 Bilag 1 - Datablad for heatoliepumpe.


9

Afgrænsning

Der vil i rapporten kun blive fokuseret på udstødningskedler til at udvinde energien i hjælpemotorernes

udstødningsgas. Andre metoder vil ikke blive berørt i rapporten.

Rapporten vil ikke gå i dybden med den praktiske installation af udstødningskedler, herunder

materialestyklister, modifikation af eksisterende konstruktioner i udstødningssystemet o. lign.

Regulering af heatoliesystemet vil ikke blive berørt.

Metode

For at undersøge problemformuleringen på mest realistisk vis har det i forbindelse med projektet været

naturligt at indsamle en vis mængde data.

Der er så vidt muligt foretaget empirisk dataindsamling for at opnå et empirisk grundlag for

projektarbejdet. Det skal tilføjes, at ikke al dataindsamling er empirisk, men at der også er indsamlet data

fra andre kilder. Skulle det være tilfældet, at empirisk dataindsamling ikke har været mulig, vil der blive

gjort opmærksom på dette, samt, hvor pågældende data i så fald er indhentet fra.

Nogle steder er udsagn taget fra en samtale under praktikperioden, og her er ikke foretaget deciderede

interviews, som senere kunne transskriberes. Ved sådanne udsagn er personen nævnt.

Nogle målinger er foretaget flere gange for at undgå fejlmålinger, men også for at opnå et gennemsnit af

målinger. På denne måde opnås en tilnærmelsesvis neutralisering af eventuelle udspringende målinger i

positiv eller negativ retning. Samtidig er det muligt at følge med i, om ens målinger ændrer sig i takt med, at

varierende parametre ændrer sig. Fx, om udstødningstemperaturen på en hjælpemotor nu også stiger i takt

med belastningen.

De måleinstrumenter, der har været brugt, har været inden for kalibreringsintervallerne. Det udelukker dog

ikke muligheden for menneskelig fejlmåling.

I rapporten tages der hovedsageligt udgangspunkt i gennemsnitsværdier. Nogle steder har det været

nødvendigt at antage og vurdere situationer eller værdier. Dette er gjort på baggrund af forfatters

teoriundervisning på maskinmesterstudiet samt bachelorpraktik på skibet.

Undervejs i rapporten vil der, for at gøre læsningen mere sammenhængende, være en indledende

beskrivelse om, hvordan dataindsamling er foregået i de enkelte afsnit.


10

Miljø og klima

Royal Arctic Line befinder sig i en branche, hvor der hele tiden er fokus på at optimere og effektivisere

driften. Der er miljømæssige konsekvenser ved at brænde fuelolie af i et skib, og derfor søger Royal Arctic

Line hele tiden teknologier, som kan være med til at gavne miljøet. Nedenstående er taget fra Royal Arctic

Lines hjemmeside:

”Miljø og klima

Royal Arctic Line arbejder målrettet og systematisk på at nedbringe vores negative påvirkning af miljøet

blandt andet ved at reducere vores energi- og fuelforbrug. Vi afsøger mulighederne for at bruge mere

miljøvenlig teknologi uden at gå på kompromis med forsynings- og driftssikkerheden. Det betyder, at vi på

baggrund af afprøvede teknologier kontinuerligt søger at optimere vores drift og processer hvor det kan

lade sig gøre.

På længere sigt ønsker vi at arbejde med en forsigtighedstilgang til miljø. Vi søger at finde de bedst mulige

løsninger på de miljømæssige udfordringer som vores branche har, som f.eks. ballastvand, bundmaling,

affald og forurening til luft, jord og vand i samarbejde med vores partnere.” (www.ral.dk, 2014).

Det er værd at bide mærke i, at selvom der er fokus på at finde miljømæssige løsninger til drift af skibene,

så går rederiet ikke på kompromis med pålideligheden af disse produkter. Hvis en løsning skal installeres et

sted i maskinrummet, som kan have indflydelse på driftsikkerheden, så skal denne løsning gerne være

gennemprøvet, så man ikke vil opleve pludselige nedbrug eller forstyrrelser i driften. Dog er det klart, at de

fleste løsninger vil kræve en periode med indkøring og -regulering.

Dette projekt vil, i ovenstående citat, primært ramme punkterne ”reduktion af energi- og fuelforbrug” samt

”forurening af luft”.


11

Teori om firetaktsdieselmotorer

Afsnittet er en kort beskrivelse af en firetaktsdieselmotors virkemåde og forbrændingsteori og tager

udgangspunkt i en firetaktsdieselmotor, da Nuka Arctica er udstyret med tre af disse som hjælpemotorer.

En firetaktsdieselmotor har til formål at omsætte den via brændstoffet tilførte energi, til energi på

drivakslen. Fra drivakslen kan energien udnyttes ved fx at montere en generator, pumpe eller skrueaksel.

De fire takter er:

1. Indsugning – Cylinderen lades med luft (pga. overtryk fra turboladeren).

2. Kompression – Luften komprimeres og bliver så varm, at brændstoffet kan antænde.

3. Forbrænding – Brændstoffet indsprøjtes, blandes med luften og antænder.

4. Udstødning – Produkterne efter forbrændingen trykkes ud af cylinderen.

Brændstoffets potentielle energi omsættes gennem motoren til roterende energi. Det kræver, at

brændstoffet forbrænder, og for at det kan ske, må der tilsættes en bestemt mængde luft. En

tommelfingerregel er 14,5 kg luft pr. kg brændstof som minimum. En motor med dette

luft/brændstofforhold vil køre dårligt, og derfor tilstræbes det at køre en dieselmotor med et luftoverskud5

på 2-4. Luftoverskudskoefficienten benævnes lambda (λ). Man tilsætter mere luft til forbrændingen end

det er teoretisk nødvendigt for at opnå en bedre og renere forbrænding. Når der køres med luftoverskud

har brændstoffet flere luftmolekyler at blande sig med, og det er derfor mere sandsynligt, at mere af

brændstoffet vil antænde. Andre faktorer som velfungerende og korrekt indstillede brændstofventiler og -

pumper, korrekt indsprøjtningstidspunkt samt korrekt kompressionstryk spiller også ind på kvaliteten af

forbrændingen.

I en korrekt indstillet motor starter forbrændingen nogle få grader efter, at stemplet har passeret TDC6.

Den ekspansion, der sker i forbrændingskammeret, trykker på stemplet. Tryk gange areal er lig med en

kraft7. Trykket i forbrændingskammeret gange arealet på stemplets top giver altså en kraft, der gennem

plejlstangen overføres til krumtappen og får denne til at rotere.

Der vil være mekaniske tab i form af friktion i lejer og friktion mellem stempelringe og foring. Varmen, der

opstår i denne friktion, bliver primært bortledt af motorens kølevand og smøreolie.

5 Knak, C. 2004.

6 Top Dead Center.

7 Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007.


12

Teori om udstødningsgas

Som tidligere nævnt afhænger kvaliteten af forbrændingen i en dieselmotor bl.a. af den tilførte

luftmængde. Jo mere luft der tilføres, jo større er sandsynligheden for en god og ren forbrænding. Derfor

kører dieselmotorer ofte med et anseeligt luftoverskud.

Efter forbrændingen er der kun varm udstødningsgas. Summen af den tilførte brændstof- og luftmasse er

lig med massen af udstødningsgas. Der vil over tid lægge sig et tyndt lag sod på delene i

forbrændingskammeret, men det er så lidt, at der ses bort fra massen af sod.

Figur 1: Massebalance dieselmotor.

Indholdet i udstødningsgassen er restprodukterne af forbrændingen og består hovedsageligt af nitrogen,

oxygen, carbondioxid og vanddamp. Som nedenstående figur viser, består en lille del af udstødningsgassen

også af carbonmonoxid, svovl- og nitrogenoxider samt bindinger mellem hydrogen og carbon. Det er

bemærkelsesværdigt, at NOx og SOx kun udgør en brøkdel af indholdet i udstødningsgassen, men alligevel

har en meget skadelig indvirkning på miljøet i form af bl.a. syreregn8.

Figur 2: Indhold i udstødningsgas (Kuiken, K. 2008).

8 Press-Kristensen, K. & Ege, C. 2011.


13

Udstødningsgas indeholder ofte en anseelig mængde energi fra forbrændingen, som ofte udledes til

atmosfæren uden at blive brugt til noget. Om det kan betale sig at bruge energien i udstødningsgassen

afhænger af parametre som størrelsen på motoren, om energien kan afsættes et sted, antal driftstimer og

motorens last.

Sankey-diagrammet figur 3 skitserer, hvordan energien fordeles i en dieselmotor. At turboladeren bruger

noget af udstødningsgassen energi er dog ikke skitseret. Ønsker man at vide præcist, hvor meget energi,

der går til hver del i motoren, kan der udarbejdes en energibalance på motoren. I rapporten vil

energiindholdet i udstødningsgassen fra hjælpemotorerne blive fundet ud fra målinger på og i selve

udstødnings- og brændstofsystemet.

Figur 3. Sankeydiagram. (Kuiken, K. 2008).


14

IMO emissionskrav

Beskrivelse af IMO herunder MARPOL

IMO9 er en særorganisation, som hører under FN, og er ansvarlig for foranstaltninger til forbedring af

sikkerhed og sikring af den internationale skibsfart og til at forhindre havforurening fra skibe. Pr. 4.

november 2014 er 170 lande medlem af IMO.

MARPOL10 hører under IMO og er en international konvention, som indeholder regulativer med henblik på

at forebygge og minimere forurening fra skibe. Pr. 4. november 2014 indeholder konventionen seks

Annexer, som hver beskriver retningslinjer og regler inden for bestemte former for forurening.

De fleste rederier er interesserede i at spare på brændstoffet. Både fordi det betyder mindre udledning af

emissioner til miljøet, men også for at spare penge. En af de nemmeste måder at skrue ned for

brændstofforbruget, er ved at sejle langsommere – det såkaldte ”slow steaming”. Er hovedmotorerne i

skibene justeret til den lavere hastighed, så er der også en miljømæssig gevinst i at slow steame.

Skibe, der blev designet og bygget før brændstofpriserne steg og slow steaming blev populært, bliver ofte

retrofittet, så bl.a. skrogdesign passer bedre til de nye lave hastigheder11. Det er ofte investeringer, som

betaler sig selv relativt hurtigt hjem pga. de høje brændstofpriser12.

Når man snakker brændstof, må man også have miljøet i tankerne. Der er fx grænser for, hvor meget svovl,

der må udledes i hvilke områder. Kravene er strammet over de seneste år med fokus på at udlede mindre

svovl. Nogle skibe løser problemet ved at installere en scrubber i udstødningssystemet, som vasker

svovlpartiklerne ud af røggassen. Med en scrubber installeret er der iflg. IMO ingen krav til svovlindholdet i

den fuelolie som bunkres13.

Nuka Arctica blev tilbage i 1994 ikke bygget med en scrubber, og Alfa Laval har fastslået, at der ikke er plads

til et scrubbersystem, af deres fabrikat, i Nuka Arcticas nuværende konstruktion14. Det betyder, at skibet

bruger en anden løsning for at overholde kravene til svovludledning, nemlig at bunkre fuelolie med lavt

svovlindhold til brug inden for SECA-område.

9 International Maritime Organization.

10 Sammentrækning af ”Marine” og ”Pollution”.

11 www.maritimedanmark.dk. Artikel om ny bulb.

12 www.maritimedanmark.dk. Artikel om retrofit.

13 www.imo.org.

14 Iflg. Claus Henriksen, teknisk inspektør, Royal Arctic Line.


15

Siden 1. juli 2010 har det været tilladt at udlede maksimalt 1,0 % SOx i røggassen inden for ECA, og pr. 1.

januar 2015 træder nye regler i kraft, så der kun må udledes 0,1 % SOx:

Figur 4. IMO svovlkrav (www.imo.org, 2014).

Da prisen på brændstof med lavt svovlindhold er højere end prisen på brændstof med højt svovlindhold15,

betyder det en merudgift i bunkring af Royal Arctic Lines atlantskibe, herunder Nuka Arctica. Størrelsen på

denne merudgift kendes ikke, og rapporten vil ikke belyse den yderligere, men bruge den som endnu et

incitament til at undersøge, om der kan skrues ned for brændstofudgifterne på den oliefyrede kedel. På

den måde kan der spares et sted, når der nu bliver en merudgift et andet sted, i form driften af

hovedmotoren pga. det dyrere lavsvovlsbrændstof.

Figur 5. Relevant ECA-område for Nuka Arctica (www.actechpower.com, 2014).

15

www.bunkerworld.com.


16

Skibets varmebehov under havneophold

Metode

Til at klarlægge, hvor stort skibets gennemsnitlige varmebehov er under havneophold, har det været

nødvendigt at fastsætte følgende:

1. Hvor mange kg heatolie cirkulerer gennem kedelen pr. sekund?

2. Hvad er heatoliens gennemsnitlige specifikke varmekapacitet?

3. Hvor mange grader celsius opvarmes heatolien i kedlen?

Heatoliepumpen er, ifølge pumpekurven16, i stand til at levere et flow på 65 m3/h ved et tryk på 86 m.

Kedlens regulering er dog indstillet til at drøvle flowet til 60 m3/h. Det kan ses på billedet figur 6, at

setpunktet er sat til 60 m3/h, og det aktuelle flow, da billedet blev taget var 60,7 m3/h. Der er ikke noteret

aktuelle flowmålinger ved daglige runderinger og almindelig gang i maskinrummet for senere hen at kunne

regne et gennemsnit ud. Derimod er flowet dagligt observeret, og det vurderes, at reguleringen

gennemsnitligt har holdt flowet på de indstillede 60 m3/h.

Figur 6. Flowcontroller for heatoliesystem. SP = grøn, PV = rød.

16

Bilag 1 - Datablad for heatoliepumpe.


17

Aflæsning af trykket på heatolien umiddelbart efter pumpen er en del af de daglige runderinger. Trykket,

der bl.a. er afhængigt af, hvor mange ventiler, der er åbnet/lukket i systemet, ligger gennemsnitligt på ca.

7,6 bar.

Figur 7. Heatolietryk.

Temperaturen på heatolien er målt med infrarødt termometer uden på til- og afgangsrør relativt tæt på

kedlen, så temperaturforskellen fra målepunkt til kedel anses for at være ubetydeligt lille. Termometeret

har en nøjagtighed på +/- 1,5 °C17. Det har været nødvendigt at måle temperaturerne uden på rørene, da

der ikke er monteret analoge termometre i rørene, og der ikke kunne udlæses eller logges temperaturer fra

temperaturfølerne til reguleringen af kedelen. I denne sammenhæng er det klart, at den målte temperatur

på rørene er lavere end heatoliens egentlige temperatur pga. transmissionstab gennem røret. Da der i

beregningerne skal bruges en temperaturdifferens antages denne at være den samme, som hvis man havde

målt temperaturen inden i rørene, da rørene har samme tykkelse. Samtidig er der tale om stålrør, og idet

stål er en god varmeleder18 antages det, at transmissionstabet er relativt lavt.

Beskrivelse af den oliefyrede kedel

Det står beskrevet tidligere i rapporten, at skibets varmebehov i havn opfyldes ved opvarmning af heatolie i

en oliefyret kedel. Kedlen er af typen Aalborg Boilers T0-1, og har en nominel udgangseffekt på 1250 kW19.

Heatolien kommer ind i bunden af kedlen, cirkulerer gennem to parallelle rør i kedlens fyrrum og ud i

toppen, hvor bl.a. kedlens primære (og eneste) blæser samt brændstofindsprøjtningen er placeret. Se

billedet figur 8.

17

www.en-us.fluke.com. 18

Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007. 19

Bilag 18 - Datablad for kedler i heatoliesystemet.


18

Figur 8. Toppen af den oliefyrede kedel.

Der skal hele tiden cirkulere heatolie gennem kedlen. Dette er både for at undgå, at kedlen brænder varm,

hvis brænderen er i gang og der ikke er noget heatolie til at fjerne varmen, men også for at holde kedlen

varm, så der kan skiftes direkte fra hovedmotorens udstødningskedel over til den oliefyrede kedel, når

skibet anløber havn.

Den oliefyrede kedel bruges primært i havn, men supplerer også hovedmotorens udstødningskedel,

såfremt varmebehovet bliver for stort til at hovedmotorens udstødningskedel kan opfylde behovet alene.

Den oliefyrede kedel kører kun på MGO, hvilket gør den dyrere i drift, end hvis den kørte på HFO.

Vedligeholdelsesomkostninger ved HFO-drift er ikke taget med i denne betragtning.

Beregning af varmebehov

Som skrevet i starten af dette afsnit skal masseflowet af heatolie, heatoliens specifikke varmekapacitet

samt opvarmningen af heatolien kendes, for at finde ud af hvor stor en effekt kedlen tilfører heatolien.

Kedlens afgivne effekt kan udtrykkes i nedenstående formel20:

20

Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007.


19

Da værdierne for densitet og specifik varmekapacitet er temperaturafhængige, vil der blive beregnet ud fra

en middeltemperatur af de målte værdier. Tabel 1 viser værdier for hver temperaturmåling samt

gennemsnittet for fremløbs- og returtemperaturer.

Havn Dato/tidspunkt Temperatur heatolie [°C]

Retur Fremløb

Nuuk 01sep2014/2100 167 196

Nuuk 01sep2014/2300 168 195

Nuuk 02sep2014/1345 173 202

Aasiaat 03sep2014/2100 167 197

Aasiaat 04sep2014/0345 168 209

Thule 06sep2014/1030 166 214

Thule 08sep2014/0830 166 213

Nuuk 11sep2014/0930 171 211

Nuuk 11sep2014/1600 176 212

Gennemsnit 169,1 205,4

Tabel 1. Heatolietemperaturer.

Middeltemperaturen, som bruges ved beregning af masseflow og specifik varmekapacitet, bestemmes:

Fra ovenstående tabel bestemmes heatoliens temperaturstigning:


20

Masseflow

Volumenflowet af heatolie er aflæst på flow controlleren for heatoliesystemet. Heatoliens densitet ved

forskellige temperaturer kendes fra datablad21 og er indtegnet i nedenstående graf. Grafen figur 9 viser, at

densiteten kan antages at være lineær, hvilket gør det nemmere at interpolere værdier til beregningerne.

Figur 9. Graf over heatoliens densitet iflg. bilag 2.

Der interpoleres for at finde densiteten ved middeltemperaturen 187,25 °C:

Densiteten kendes nu, og sammen med volumenflowet er det muligt at bestemme masseflowet:

21

Bilag 2 - Smøreskema og datablad for heatolie.

876 863

850

811

778

746

713

681

655

600

650

700

750

800

850

900

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Den

site

t [k

g/m

3]

Temperatur [°C]

Shell Heat Transfer Oil S2


21

Specifik varmekapacitet

Heatoliens specifikke varmekapacitet er temperaturafhængig og opgivet i intervaller på databladet22.

Værdierne er, ligesom med densiteten, tegnet ind i en graf figur 10, hvilket viser at karakteristikken kan

antages at være lineær.

Figur 10. Graf over heatoliens specifikke varmekapacitet iflg. bilag 2.

Der interpoleres for at finde den specifikke varmekapacitet ved middeltemperaturen 187,25 °C:

Kedlens afgivne effekt, værende det gennemsnitlige varmebehov, kan nu bestemmes:

22


1,809 1,882

1,954

2,173

2,355

2,538

2,72

2,902

3,048

1,5

1,7

1,9

2,1

2,3

2,5

2,7

2,9

3,1

3,3

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Spec

ifik

var

mek

apac

itet

[kJ

/kg*

K]

Temperatur [°C]

Shell Heat Transfer Oil S2


22

Energimængde i udstødningsgas fra hjælpemotorer

Metode

Til at bestemme energimængden i hjælpemotorernes udstødningsgas har det været nødvendigt at

fastsætte følgende:

1. Hvor stor en mængde udstødningsgas producerer hjælpemotorerne?

2. Hvad er udstødningsgassens specifikke varmekapacitet?

3. Hvad er temperaturen på udstødningsgassen?

Mængden af røggas afhænger, som nævnt i afsnittet ”Teori om udstødningsgas”, af den tilførte masse af

brændstof og luft. Brændstofforbruget er målt ved at bruge programmet MARORKA, som er et program,

der kan monitorere og logge energiforbruget på et skib23. Kort fortalt sidder der en flowmåler i systemet,

som sammen med den i programmet indtastede massefylde giver et masseflow. Der måles på det totale

forbrug på hjælpemotorerne og ikke hver enkelt, hvorfor senere beregninger er foretaget som én stor

motor.

Den til motoren tilførte luftmængde er afhængig af brændstoffets sammensætning og

luftoverskudskoefficienten lambda (λ). Ved brændstoffets sammensætning bruges gennemsnitsværdier24.

Ud fra disse værdier beregnes det nødvendige luftforbrug. Måling af lambdaværdien beskrives senere her i

afsnittet.

Måling af udstødningsgassens temperatur er foretaget umiddelbart efter turboladeren og i toppen af

skorstenen for at finde ud af, hvor meget temperaturen falder i udstødningsrøret. Ved at have to

målepunkter og afstanden mellem punkterne kan det beregnes, hvor meget temperaturen falder pr. meter.

Det er nyttig viden, når det skal bestemmes, hvor den eventuelle udstødningskedel skal placeres. Så kan

der tages udgangspunkt i et af målepunkterne og regnes for- eller baglæns for at finde ud af, hvad

røggassens temperatur er ved starten af udstødningskedlen. Temperaturmålingen kunne også blot være

foretaget hvor udstødningskedlen ønskes placeret, men i starten af måleperioden var der ikke taget

beslutning om dette. Ydermere var der ikke givet tilladelse til at afmontere isoleringen fra

udstødningsrørene.

23

Bilag 3 - Beskrivelse af MARORKA. 24

Bilag 4 - MGO-sammensætning og -brændværdi, OW bunker.


23

Det første målepunkt er umiddelbart efter turboladeren, hvor udstødningsgassens temperatur måles midt i

udstødningsrøret med en galvanisk adskilt NiCrNi temperaturføler med type-K termoelement25. Føleren var

allerede installeret, hvorfor det var oplagt at bruge den. Temperaturfølerens placering er vist på billedet

figur 11. Termoelementet producerer en stigende spænding i takt med stigende temperatur og omvendt.

Temperaturen vises på et display placeret i en tavle ved hver hjælpemotor, hvor også kølevandstemperatur

og olietryk kan aflæses. Toppen af tavlen kan skimtes på billedet figur 11.

Figur 11. Placering af temperaturføler efter turbolader.

Det andet målepunkt er i toppen af skorstenen, hvor isoleringen slutter og udstødningsrøret er blottet,

inden det går ud til fri luft. Udstødningsrøret er blottet her, så der er plads til, at det kan give sig i

længderetningen ved opvarmning og nedkøling. På billedet neden for ses også glideklodser, der muliggør

denne udvidelse.

25

Bilag 5 - Temperaturføler efter turbolader.


24

Figur 12. Målepunkt i toppen af skorstenen.

Der blev ikke givet tilladelse til at bore et hul i udstødningsrørene, for at måle i selve udstødningsgassen,

som i det første målepunkt, så temperaturen blev målt direkte på udstødningsrørene tæt på isoleringen.

Det vurderedes, at temperaturen her vil være nærmere udstødningsgassens egentlige temperatur, end,

hvis der var blevet målt længere oppe på røret. Der blev brugt infrarødt termometer som til

temperaturmåling af heatolien.

Det er klart, at denne målemetode ville give et andet resultat end udstødningsgassens egentlige

temperatur, men da stål er en relativt god varmeleder, blev det vurderet at transmissionstabet ville være

ret lavt. En anden ting der gjorde at målingerne alligevel blev foretaget her var, at med en lavere

temperatur i toppen af skorstenen, ville senere beregninger vise en lavere energimængde som reelt var til

rådighed, og ikke en højere energimængde som kunne være fremkommet af sporadisk høje

udstødningstemperaturer. Sporadisk høje temperaturer kan komme ved pludselig last på hjælpemotorerne

i form at tunge kranløft etc. Man kan tale om en sikkerhedsmargin, så man ved at den udregnede energi

med sikkerhed er til stede i udstødningsgassen. Da luftoverskudskoefficienten senere blev målt nede i selve

udstødningsrøret på toppen af skorstenen viste det sig dog, at udstødningstemperaturen var en del højere

end den der blev målt uden på udstødningsrøret. Dette vil blive yderligere beskrevet i kommentarerne til

beregningerne.

Lambdaværdien har ikke været mulig at måle sideløbende med de andre målinger i projektet, da der ikke

var en røggasmåler til rådighed om bord på Nuka Arctica. Målingen af lambdaværdien er derfor foretaget

på et senere tidspunkt hvor hjælpemotor #1 og #2 kørte og hver havde en last på ca. 225 kW, hvilket er tæt

på den gennemsnitlige målte last26. Hjælpemotorerne havde ikke været overhalet i perioden mellem

26

Bilag - Gennemsnitværdier for udstødningstemperatur og generatorbelastning.


25

afmønstring og måling af lambdaværdi og derfor antages det, at tilstanden er tæt på den samme som i

perioden hvor de øvrige data er indsamlet.

Røggasmåleren27 af mærket ”Testo 330” fik påmonteret den lange sonde, for at udtage målingerne så langt

nede i udstødningsrøret som muligt, da iltprocenten muligvis ville stige, jo tættere på atmosfærisk luft

målingen blev taget. Der blev også foretaget nogle prøvemålinger længere oppe i udstødningsrøret, for at

se om det havde indvirkning på lambdaværdien. Disse målinger viste, at sonden skulle helt ud af

udstødningsrøret før værdierne begyndte at blive ustabile.

Sonden blev holdt i midten af udstødningsrøret og værdierne fik lov at stabilisere sig, inden der blev

foretaget 6 målinger på hver hjælpemotors udstødningsrør på skorstenstoppen. Disse i alt 12 målinger er

grundlag for den gennemsnitlige lambdaværdi, der bruges i beregningerne.

Røggasmåleren blev stillet til rådighed af Aarhus Maskinmesterskole.

Figur 13. Røggasmåling på toppen af skorstenen.

27

www.testolimited.com.


26

Beskrivelse af hjælpemotorernes udstødningssystem

Hjælpemotorerne er placeret på skibets dæk 3. Hver hjælpemotor har sit udstødningsrør, som er ført ud

gennem skottet til hovedmotorrummet. Her er de ført langs skottet i SB side agterud til de når til den

oliefyrede kedel. Herfra er rørene ført op i skorstenen sammen med udstødningsrørene fra hovedmotoren,

incineratoren og den oliefyrede kedel. Hjælpemotorernes udstødningsrør har en udvendig diameter på 325

mm og en godstykkelse på ca. 5 mm. Udstødningsrørene er isoleret med ca. 50 mm glasuld og en tynd

galvaniseret blikplade for at mindske varmeafgivelsen gennem udstødningssystemet. I skorstenen sidder

også en lyddæmper på hvert rør.

Figur 14. Til venstre ses de tre udstødningsrør fra hjælpemotorerne.

Beregning af tilgængelig energi

Som tidligere nævnt skal masseflowet af udstødningsgas, dens specifikke varmekapacitet samt

temperaturen kendes for at bestemme den energimængde, der er i udstødningsgassen. Det kan udtrykkes i

formlen, som også blev brugt til at finde energimængden, som den oliefyrede kedel afleverede til

heatolien:

Masse af røggas

Massen af røggas er summen af luft- og brændstofforbrug:

Hvor massen af luft er den teoretisk nødvendige luftmængde gange luftoverskudskoefficienten:


27

Hjælpemotorernes gennemsnitlige brændstofforbrug ses i tabel 2:

Hjælpemotorer

Havn Forbrug [kg/h]

Nuuk 48,96

Aasiaat 46,8

Thule 51,18

Nuuk 58,8

Aalborg 65,74

Gennemsnitligt forbrug pr. time 54,3

Tabel 2. Samlet gennemsnitligt MGO-forbrug på hjælpemotorer.

Målingerne, der ligger til bund for værdierne i ovenstående tabel, findes i bilag 14.

Hjælpemotorernes gennemsnitlige brændstofforbrug er altså:

Omregnes til kilogram pr. sekund:

Nu bestemmes massen af luft ud fra brændstoffets sammensætning.

Først bestemmes det teoretisk nødvendige luftforbrug. Til denne beregning er det nødvendigt at kende

brændstoffets delelementer, da hver af dem skal bruge en bestemt mængde ilt for at forbrænde. Der står

23 under brøkstregen, da resultatet ønskes i kg luft/kg brændstof, og vægtprocenten af ilt28 i atmosfærisk

luft er lig med 23 %. Der vil ikke blive gået yderligere i dybden med udledning og forklaring af formlen til

denne beregning29.

28

www.engineeringtoolbox.com. 29

Andersen, T. 2010.


28

Sammensætningen af brændstoffet30 er som følger:

Da svovlindholdet er meget lavt, regnes dette ikke med:

Luftoverskudskoefficienten er fundet ud fra målingerne i tabel 3:

HJM #2 HJM #1

Dato/ tid λ Dato/ tid λ

18-11-2014 11:28:08 2,80 18-11-2014 11:31:18 2,84

18-11-2014 11:29:02 2,76 18-11-2014 11:32:07 2,80

18-11-2014 11:29:59 2,80 18-11-2014 11:32:36 2,80

18-11-2014 11:36:12 2,92 18-11-2014 11:38:27 2,88

18-11-2014 11:36:56 2,88 18-11-2014 11:38:56 2,84

18-11-2014 11:37:38 2,88 18-11-2014 11:39:56 2,53

Gennemsnit 2,84 Gennemsnit 2,78

Tabel 3. Lambdaværdier.

Det ses, at hjælpemotor #2 kører med lidt højere luftoverskudskoefficient end #1. Gennemsnittet for de to

motorer findes:

Nu kendes det teoretisk nødvendige luftforbrug, den gennemsnitlige luftoverskudskoefficient og

brændstofforbruget, så det egentlige luftforbrug bestemmes:

30



29

Massen af røggas bestemmes:

Røggassens temperatur

Som tidligere nævnt blev udstødningstemperaturen målt to steder på systemet. I tabel 4 ses gennemsnittet

af målingerne:

Havn Udstødningstemperatur [°C]

Efter T/C Skorstenstop

Nuuk 327,3 184,7

Aasiaat 329 188,3

Thule 343,3 200

Nuuk 365,5 195

Aalborg 370 225,8

Gennemsnit 347 199

Tabel 4. Oversigt over udstødningstemperaturer.

Den temperatur, der skal bruges i beregningen, er temperaturen, hvor udstødningskedlen eventuelt skal

installeres. Derfor er det nødvendigt først at bestemme hvor i udstødningssystemet den eventuelle

udstødningskedel skal placeres. Da temperaturen på udstødningsgassen bliver lavere gennem systemet, vil

der være mest energi at hente ved at placere udstødningskedlen relativt tæt på hjælpemotorerne. Det vil

dog betyde, at der skal føres mange meter nye rør, da heatoliepumperne står ca. 20 meter fra

hjælpemotorerne. Det vil samtidig betyde yderligere tryktab og varmetab gennem rørsystemet.

Det bestemmes, at udstødningskedlen monteres på dæk 7 ligesom udstødningskedlen fra hovedmotoren31.

Det vil minimere længden på nye rør, og så har man alle udstødningskedlerne samlet ét sted, som ud fra et

driftsmæssigt synspunkt må være at foretrække, da der er færre meter rør at vedligeholde, og eventuelle

utætheder kan findes hurtigere.

31

Bilag 7 - Tegning over skibets skorsten.


30

På billedet figur 15 er afstandene i systemet skitseret. Det skal nævnes, at længden på stigningerne fra dæk

3 til dæk 5 ikke er regnet med, men at der i beregningerne lægges 4 meter til for at kompensere for dette.

Målene er taget fra skibsoplysninger og -tegninger32.

Figur 15. Skitse over afstande i udstødningssystem.

Fra målepunktet i hjælpemotorerne til det sted, hvor udstødningsrørene begynder at gå op i skorstenen, er

der ca. 26 meter. Fra dæk 3 til dæk 7, hvor udstødningskedelen skal placeres, er der ca.:

Sammen med de anslåede 4 ekstra meter, for at kompensere for rørlængden fra dæk 3 til dæk 5,

bestemmes længden af udstødningsrør fra hjælpemotorerne til udstødningskedlen at være ca.:

32

Bilag 8 - Tegninger over dæk 3 og 5.


31

Nu bestemmes det, hvad udstødningsgassens temperatur er 41,28 m fra hjælpemotorerne.

Det antages, at temperaturfaldet i udstødningssystemet er tilnærmelsesvis lineært, da tykkelsen på

isoleringen er den samme gennem hele systemet. Omgivelsestemperaturen i maskinrummet og skorstenen

er dog ikke den samme, hvilket i praksis vil betyde en forskel i varmeafgivelsen fra udstødningsrøret. Emnet

varmetransmission vil blive yderligere belyst i afsnittet om beregning af energioverførsel.

Afstanden mellem målepunkterne findes:

Afstanden mellem skorstenstoppen og dæk 7 er aflæst på figur 15.

Med udgangspunkt i temperaturer fra tabel 4 og afstanden mellem målepunkterne bestemmes det

gennemsnitlige temperaturfald pr. meter:

Nu kan udstødningstemperaturen ved starten af udstødningskedelen på dæk 7 bestemmes:

De to sidste ukendte er udstødningsgassens specifikke varmekapacitet og temperaturen på

indsugningsluften til hjælpemotorerne.

Værdien for udstødningsgassens specifikke varmekapacitet varierer, da den er en blanding af forskellige

stoffers varmekapacitet (se figur 2 s. 12 ”Indhold i udstødningsgas”). Værdien33 fastsættes til:

Der er ikke foretaget temperaturmålinger på indsugningsluften til hjælpemotorerne. Når man tager skibets

nordlige fartsområde i betragtning, må det være naturligt at antage, at maskinrumstemperaturen er relativt

lav i forhold til sydligere fartsområder. Med udgangspunkt i grafen figur 16 vælges en temperatur.

33

Andersen, T. 2010.


32

Først må en gennemsnitlig temperatur for fartområdet bestemmes. Der er tale om middeltemperaturer34 i

perioden 1961-1990 for Nordjylland samt byerne Nuuk, Aasiaat og Sisimiut. Denne periode er den nyest

tilgængelige. Middeltemperaturen i Thule er ikke taget med i beregningerne, da skibet kun anløber havnen

der to gange årligt.

De -0,7 °C grader sættes ind i grafen figur 16:

Figur 16. Udetemperatur kontra maskinrumstemperatur (MAN Diesel & Turbo, 2014)

Hvilket aflæses til en gennemsnitlig maskinrumstemperatur på ca. 17 °C. På baggrund af daglig gang i

maskinrummet, vurderes, at en relativt høj sikkerhedsmargin på 10 °C er realistisk. Sikkerhedsmarginen

lægges til, så der kompenseres for, at blæserne ikke er placeret lige ved siden af hjælpemotorerne.

Blæsernes placering betyder, at luften når at blive varmet op i maskinrummet, inden den suges ind i

motoren. Indsugningen sidder oven på motoren og tæt på turboladerne.

34

Bilag 9 - Temperaturnormaler DMI.


33

Figur 17. Indsugning på hjælpemotor.

Temperaturen på indsugningsluften bestemmes altså til at være:

Nu bestemmes den, ved starten af udstødningskedlen, tilgængelige energimængde i røggassen:

Der kan altså trækkes 147,9 kW ud af udstødningsgassen, hvis man køler den ned til 27 °C efter

udstødningskedlen. Der ønskes dog ikke så lav en udstødningstemperatur, hvilket beskrives i næste afsnit.


34

Energioverførsel fra udstødningsgas til heatolie

Som nævnt i afgrænsningen vil der i forbindelse med energioverførslen kun blive taget udgangspunkt i en

udstødningskedel. I dette afsnit vil den reelle energi, der kan overføres til heatolien, blive beregnet.

Driftsfaktorer

Kedeltab

I praksis vil en del af effekten gå tabt i kedlens og udstødningens rørsystem. Kedeltabet vil blive fastsat ud

fra et skøn.

Tilsodet hedeflade

For at give et realistisk billede af driften er det nødvendigt at tage højde for bl.a. eventuel tilsodning af

udstødningskedlens hedeflade.

Den udregnede temperaturstigning kan kun lade sig gøre, såfremt hedefladen er ren. En kedel med ren

hedeflade har en bedre varmetransmission end en med tilsodet hedeflade35. Det samlede

varmegennemgangstal (U-værdien) kan findes ved at lægge de enkelte varmeovergangs- og

varmeledningstal (α- og λ-værdier) sammen ved at bruge nedenstående formel36, som er for rør:

Formlen tager højde for strømningsforhold ind- og udvendigt samt rørets tykkelse og varmeledningstal.

Korrekt dimensionerede strømningsforhold er vigtige for at opnå gode varmeovergangstal og dermed god

varmetransmission i kedler. Strømningsforholdene afhænger bl.a. af fluidets flow og viskositet samt rørets

diameter (heraf hastighed) og overfladebeskaffenhed.

Skal et sodlag på ydersiden og/eller et lag snavs på indersiden medregnes, lægges hvert ekstra lags

varmeledningstal og tykkelse til førnævnte formel. Hvert ekstra lag vil virke isolerende og resultere i en

dårligere U-værdi, hvorfor man er interesseret i at holde sine kedeldele så rene som muligt. Det er bl.a.

derfor udstødningskedler ofte sodblæses.

Sammen med kedeltabet vurderes det, at et samlet tab på 5 % vil være realistisk. De 5 % vil blive fratrukket

den energi, der i teorien vil kunne overføres fra udstødningsgassen til heatolien.

35

Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007. 36

Andersen, H. 2012.


35

Forbehold for tæring

Når energien i udstødningsgassen skal overføres til heatolien, er det kun muligt at udnytte en del af den i

udstødningsgassen tilgængelige energi. Udstødningsgassen skal nemlig stadig have en temperatur, der er

tilstrækkelig høj til, at svovlet i udstødningsgassen ikke kondenserer og forårsager tæringer på

udstødningskedel og -rør:

”Årsagen til tæring er, at svovl og ilt omdannes til svovldioxid, der igen vil forbrænde videre til svovltrioxid,

der igen omdannes til svovlsyre sammen med de vanddampe, der findes i røggassen.” (Andersen, N. 2012:

420).

Man kan køre med lavere temperatur jo mindre vand og svovl, der er til stede i udstødningsgassen37. Ifølge

specifikationerne på MGO38 er svovlindholdet mindre end eller lig med 0,1 % og vandindholdet mindre end

0,05 %. Resten af det vand, der findes i udstødningsgassen, findes i hjælpemotorernes indsugningsluft og

opstår under forbrændingen. Da Nuka Arctica oftest befinder sig i kolde områder med tør luft, vurderes

det, at der kun findes meget lidt vand i udstødningsgassen. Det vurderes derfor, at udstødningsgassen

ligger i den bedre halvdel, og derfor vurderes det, at temperaturen kan ligge i den lave ende.

Christen Knak (2004: 27) skriver: ”Forsøg viser, at svovlsyrens dugpunkt ligger på omkring 120-160 °C.”

Ud fra ovenstående citat, vælges, for at være på den sikre side, 160 °C, og der tillægges ydermere en

sikkerhedsmargin på 10 °C. Det betyder at udstødningstemperaturen efter en eventuelt installeret

udstødningskedel, ikke må komme under 170 °C. Denne temperatur vil sandsynligvis betyde at der ikke

opstår svovlsyre. Den stemmer også godt overens med erfaringstal fra adspurgte maskinmestre39.

Effekt overført til heatolien

Den endelige effekt, der kan overføres til heatolien, kan nu beregnes.

Med førnævnte tab på 5 % fratrukket betyder det, at der vil kunne overføres:

Der kan altså overføres 48,5 kW ud af de 147,9 kW, der i gennemsnit er tilgængelig i udstødningsgassen.

37

www.fluegasknowhow.com. 38

Bilag 4 - MGO-sammensætning og -brændværdi. 39

Bilag 10 - Maskinmesternetværk om svovlsyres dugpunkt.


36

Valg af strømningsprincip

En udstødningskedel anses for at være en varmeveksler, idet der overføres varme mellem to uafhængigt

strømmende kredsløb40.

I dette tilfælde er udstødningssystemet det primære og varmeafgivende kredsløb, hvor heatoliesystemet er

det sekundære og varmemodtagende kredsløb.

Der findes tre metoder til varmeveksling: Mod-, med- eller krydsstrøm. De har hver deres fordele og

ulemper. Krydsstrømveksleren anvendes oftest til gas/gas veksling, da de to fluider er i direkte kontakt med

hinanden. Det vil umiddelbart være uhensigtsmæssigt at bruge krydsveksling, når der er tale om olie og

udstødningsgas i de tidligere bestemte temperaturområder. Ydermere kan udstødningsgassen også afgive

nogle restprodukter til olien, så den kan gå hen og få en uønsket pH-værdi.

Grundet førnævnte fravælges krydsstrømningsmetoden, og tilbage er mod- og medstrømsprincipperne:

Ved medstrøm kan det varmemodtagende fluid kun opnå tilnærmelsesvis samme afgangstemperatur som

det varmeafgivende fluid. Temperaturforløbet for medstrøm er skitseret på billedet figur 18:

Figur 18. Medstrømsprincip. (Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007: 233)

40

Andersen, N. 2012.


37

Ved modstrøm kan det varmemodtagende fluids afgangstemperatur blive højere end det varmeafgivende

fluids afgangstemperatur. Det skyldes, at det varmemodtagende fluid bevæger sig modsat det

varmeafgivende fluid og derfor mod mere gunstige varmeoverførselsforhold. Temperaturforløbet for

modstrøm er skitseret på billedet figur 19:

Figur 19. Modstrømsprincip. (Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007: 233)

Heatoliens indgangstemperatur til udstødningskedlen bestemmes til at være den samme som til den

oliefyrede kedel, som er:

For at få varmet heatolien så meget op som muligt (med en udstødningstemperatur på 170 °C efter

kedelen), vælges det at kedlen skal køre i modstrøm.


38

Heatoliens opvarmning

Følgende beregning for heatoliens temperaturstigning tager udgangspunkt i en energibalance mellem

udstødningsgassen og heatolien. Temperaturerne er skrevet ind på skitsen figur 20:

Figur 20. Skitse af udstødningskedel.

Som det ses på skitsen figur 20, er temperaturen på heatolien ud af kedlen ukendt. Den bliver bestemt ved

at bruge følgende formel:

Heatoliens specifikke varmekapacitet temperaturafhængig41, og derfor interpoleres for at finde værdien

ved 169,1 °C. Det vil være mere korrekt at finde en værdi der ligger mellem heatoliens ind- og

udgangstemperatur, men da udgangstemperaturen endnu er ukendt, er det ikke umiddelbart muligt:

Nu kan afgangstemperaturen på heatolien bestemmes:

41



39

Hvis der tages udgangspunkt i heatoliens temperaturstigning i den oliefyrede kedel, giver det en procentvis

temperaturstigning på:

Mulig besparelse

Selvom beregningerne viser, at det kun er muligt at varme heatolien små 2 °C op ved at bruge energien fra

hjælpemotorernes udstødningskedel, bliver der i dette afsnit foretaget et overslag over, hvad den

eventuelle årlige brændstofbesparelse vil være.

Beregningerne tager som sagt udgangspunkt i ét år, hvor gennemsnitligt timetal og MGO-forbrug regnes ud

fra måleperioden fra 1. september 2014 til 19. september 2014. Perioden, hvor målingerne er foretaget,

har været meget lig normal drift og giver derfor et rimeligt billede af, hvordan forbrug og timetal ser ud i

løbet af et år42.

I løbet af måleperioden på 19 dage havde den oliefyrede kedel et forbrug på 4715 kg MGO. Deles det ud på

de 40,74 timers drift43, giver det et gennemsnitsforbrug på:

Sammen med brændværdien44 på 42700 kJ/kg, giver det en gennemsnitlig indfyret effekt på:

Den oliefyrede kedels virkningsgrad kan da bestemmes til at være:

MGO-besparelsen bestemmes:

42

Iflg. Poul Nymark, vedligeholdelseschef, Royal Arctic Line. 43

Bilag 14 - MGO- forbrug og timetællere. 44



40

For at give et overblik over besparelsen, regnes prisen først ud på ét års normal drift (uden

udstødningskedel):

Antal driftstimer på kedlen pr. år findes, så den årlige besparelse kan bestemmes:

Nu findes det årlige forbrug med besparelsen fra udstødningskedelen:

Den samlede besparelse på årlig basis bestemmes:

Den gennemsnitlige pris på det MGO45, der var i tankene i måleperioden, er:

I udregning af den årlige besparelse tages der udgangspunkt i dollarkursen pr. 1. september 2014, som var

567,2346:

45

Bilag 11- MGO-priser fra vedligeholdelseschef på Nuka Arctica. 46

www.valutakurser.dk.


41

Tilbagebetalingstid

Prisen for et anlæg fra Alfa Laval med udstødningskedel, rør, flanger, installation m.m. vil være ca. EUR

85.00047, hvilket svarer til DKK 634.100 ved en eurokurs på 746,0048.

Nedenfor beregnes på tilbagebetalingstiden med udgangspunkt i den udregnede besparelse og

ovenstående pris. Der tages ikke højde for eventuelle tilskud til installationen eller rentesatser, hvorfor

tilbagebetalingstiden vil være et overslag.

Det ses, at det vil tage ca. 31 år for besparelsen at tjene anlægget hjem. Det vurderes at være urealistisk

lang tid sammenholdt med skibets alder. Der kan måske opnås en rabataftale, hvis der investeres i anlæg til

flere af Royal Arctic Lines skibe på samme tid. Det vil nedbringe prisen pr. anlæg og dermed gøre

tilbagebetalingstiden kortere.

Kommentarer til beregninger

På baggrund af primært empirisk dataindsamling er der foretaget beregninger for skibets varmebehov, den

tilgængelige energi i udstødningsgassen, samt hvor meget, der kan spares ved at bruge denne energi til at

dække en del af varmebehovet.

Der er i beregningerne antaget, at kedlens virkningsgrad er den samme ved alle belastninger.

Grundlaget for de fleste af beregningerne er en måleperiode på 19 dage fra starten til midten af september

2014. Det må antages, at skibets omgivelsestemperatur i måleperioden er højere end om vinteren. Det

betyder, at der vil være en generelt større afkøling af skibet i vinterperioden, hvilket bl.a. får indflydelse på

varmebehovet i de tanke, der skal varmes på. Der må altså tilføres en større energimængde (og dermed

være et større varmebehov) for at holde tankene på de ønskede temperaturer.

Ser man på vejrnormaler for fartområdet havde det givet et mere retvisende billede at måle varmebehovet

i oktober, da værdierne for denne måned ligger tættere på gennemsnittet. Det mest retvisende ville være

at bruge et gennemsnitligt varmebehov over en årrække. Sammen med den gennemsnitlige indfyrede

effekt ville det være muligt at følge kedlens virkningsgrad over tid, men da ingen af disse data logges på

skibet, har det ikke været en mulighed.

47

Bilag 12 - Mailkorrespondance med Martin Asbøl, Alfa Laval. 48

www.valutakurser.dk. Vurderet gennemsnitlig eurokurs.


42

Dataindsamling til beregning af energien i hjælpemotorernes udstødningsgas er primært foretaget i

førnævnte måleperiode. Den eneste måling, der blev foretaget efter måleperioden, er

luftoverskudskoefficienten. Røggasmåleren, der blev brugt til det, målte også andre værdier, heriblandt

udstødningstemperaturen. Her viste det sig, at udstødningstemperaturen i toppen af skorstenen var højere

end forventet49 (ca. 60 °C højere). Udstødningsgassens temperatur i toppen af skorstenen blev i

måleperioden målt uden på røret, velvidende, at en sådan temperaturmåling ville være lavere end den

reelle temperatur på udstødningsgassen.

På trods af den højere udstødningstemperatur blev der holdt fast i at bruge målingerne fra førnævnte

måleperiode. Grunden til denne beslutning er, at målingen blev foretaget inden for en – sammenlignet med

19 dage – kort periode, og derfor ikke ville være nok til at give et troværdigt gennemsnit.

En stigning i udstødningstemperaturen medfører en større mængde tilgængelig energi. Det betyder i

praksis, at den energimængde, der er fundet i udregningerne, sandsynligvis også vil være til stede ved

lavere belastning på hjælpemotorerne. Den gennemsnitlige årlige besparelse kan derfor også antages at

være højere.

I en korrespondance med Martin Asbøl fra Alfa Laval50, ses det, at der, iflg. Alfa Lavals beregninger, er 55

kW til rådighed i udstødningsgassen, hvilket ikke er langt fra de 48,5 kW, der blev beregnet tidligere i

rapporten. Da de to værdier ligger så tæt på hinanden vurderes det, at den udregnede besparelse er

realistisk, om end lille.

Ved beregning af energioverførslen er der blot sat et skøn på, hvor stort varmetabet fra systemet vil være.

En korrekt udregning, bl.a. i form af varmetab pr. meter rør og røggastab, ville give et mere retvisende

billede af tabet. Dog vurderes tabet ikke til at være ret højt, da det er begrænset, hvor mange meter rør det

ville bestå af, da systemet ville blive installeret tæt på hovedmotorens udstødningskedel, og der er tvungen

cirkulation gennem systemet.

Generelt er det forsøgt at sætte alle skønnede værdier til at være til den ringe side. På den måde er der

mindre risiko for at få resultater, som er urealistisk høje og ikke vil kunne opnås i praksis.

Ud fra den beregnede tilbagebetalingstid vurderes det, at besparelsen på MGO er for lille til, at

investeringen kan betale sig rent økonomisk. Ønsker Royal Arctic Line at gå videre og investere i en

49

Bilag 13 - Røggasmålinger. 50

Bilag 12 - Mailkorrespondance med Martil Asbøl, Alfa Laval.


43

udstødningskedel til hjælpemotorerne, skal det være ud fra et miljømæssigt perspektiv og for at styrke

firmaets grønne profil.

Driftsmæssige synspunkter

Med en udstødningskedel til hjælpemotorerne vil det sandsynligvis, i tilfælde af nedbrud eller service på

den oliefyrede kedel, være muligt opretholde en vis temperatur på fueltankene og forhindre fuelolien i at

antage en kritisk viskositet. For at få udstødningskedlen til at varme heatolien mere op, vil det kræve et

lavere heatolieflow.

Heatoliepumperne er som sagt i stand til at levere et flow på 65 m3/h. Installationen af en

udstødningskedel til hjælpemotorerne vil betyde, at der skal pumpes mere olie rundt i systemet, pga. den

nye kedels egetindhold. Der skal tages højde for den ekstra modstand i systemet i form af kedel, flere

meter rør og flere ventiler. Udstødningskedlen ville blive monteret på samme dæk som hovedmotorens

udstødningskedel, hvorfor løftehøjden på heatolien vil forblive ens. Det vil altså være tryktabet i de nye

komponenter, der afgør, om der skal monteres en pumpe i serie med de nuværende for at opretholde et

acceptabelt tryk i systemet. Niveauet i ekspansionstanken til heatolien vil falde, så den skal efterfyldes.

Afhængigt af, hvor meget heatolie, der kan være i udstødningskedelen, kan det overvejes, om der skal

investeres i en større ekspansionstank.


44

Konklusion

Udstødningsgassen fra hjælpemotorerne på Nuka Arctica udleder en energimængde, der kan medføre en

besparelse i brændstofforbruget på den oliefyrede kedel, såfremt den udvindes i en udstødningskedel.

Skibsfarten bærer en del af skylden for den globale opvarmning, forsuring af verdenshavene og i

særdeleshed udledning af partikler. Sidstnævnte er bl.a. skyld i et relativt højt antal sygedage og hurtigere

smeltning af indlandsisen, for at nævne nogle få. Sammen med muligheden for at opfylde et lavt

varmebehov ved eventuelt nedbrud på den oliefyrede kedel og muligheden for en besparelse, i form af en

lavere årlig udgift til MGO, er der incitament for at investere i en udstødningskedel til hjælpemotorerne på

Nuka Arctica.

Skibets gennemsnitlige varmebehov under havneophold blev bestemt til at være ca. 1136 kW. Målingerne

og beregningerne på hjælpemotorernes udstødningssystem viste, at der gennemsnitligt var ca. 147,9 kW til

rådighed i røggassen. Det vil dog kun være muligt for en udstødningskedel at overføre ca. 48,5 kW til

heatolien, da temperaturen i udstødningssystemet ikke ønskes lavere end 170 °C pga. mulighed for

svovlsyredannelse og dermed tæring i udstødningssystemet.

En udstødningskedel vil gøre det muligt at forvarme heatolien fra 169,1 °C til 170,7 °C. For at opnå denne

temperatur skal udstødningskedlen være koblet i modstrøm med udstødningsgassen.

Der kan opnås en gennemsnitlig årlig besparelse på 20.440 kroner ved installation af en udstødningskedel.

Det er en relativt beskeden besparelse, og den vil medføre en tilbagebetalingstid på ca. 31 år. Det må

konkluderes, at det ikke er økonomisk rentabelt for Royal Arctic Line at investere i en udstødningskedel til

hjælpemotorerne, da det ikke er tænkeligt, at Nuka Arctica har så lang tids tjeneste tilbage på søen.

Det økonomiske incitament er især afhængigt af fuelpriserne, da højere fuelpriser medfører større

besparelser. I den tid projektet har løbet er fuelpriserne faldet, hvilket gør investeringen i en

udstødningskedel mindre attraktiv.

Den oliefyrede kedel har for få driftstimer til at kunne opnå en acceptabel tilbagebetalingstid på en

udstødningskedel. Hvis Nuka Arctica havde flere og længere havneophold, ville det betyde flere timer til

den oliefyrede kedel, hvilket ville gøre en udstødningskedel på hjælpemotorerne til en mere attraktiv

investering.

Der er dog ingen tvivl om, at enhver brændstofbesparelse vil give Royal Arctic Line en grønnere profil. Det

kan være en fordel i en branche som, af nogle, bliver stemplet som en stor miljøsynder. Det vil måske også


45

give anledning til, at flere firmaer, der har brug for godstransport i kolde og isfyldte områder, vil chartre

Royal Arctic Lines skibe.

Perspektivering

At hjælpemotorernes udstødningstemperatur reelt var højere end den målte, ville betyde en større

energimængde i udstødningsgassen, som igen ville betyde en større brændstofbesparelse og i sidste ende

en kortere tilbagebetalingstid. Med den erfaring, skulle temperaturmålingerne i toppen af skorstenen have

været foretaget i selve udstødningsgassen.

Det kan overvejes, om der kan optimeres andre steder for at spare på brændstoffet. Det kan være, at man

skulle overveje at nedbringe varmetabet i fueltankene ved at efterisolere dem. Varmetabet fra

heatoliesystemet kunne optimeres ved ny eller tykkere isolering. Det kan også vurderes, om skibets

maskinbesætning skal være mere opmærksom på, hvilke tanke, der sættes varme på og hvornår, og på den

måde optimere brændstofforbruget.

”Det økologiske råd” foreslår i en rapport51 at der kan arbejdes på at indføre en miljømærkning af skibe,

som man kender det fra bl.a. biler og hårde hvidevarer. Det vil måske gøre det mere attraktivt for store

firmaer at bruge ”grønne” skibe, da de så kan bryste sig af at bruge miljøvenlig transport, og højne deres

CSR-profil52.

51

Press-Kristensen, K. & Ege, C. 2011. 52

“Corporate Social Responsibilty” eller “Corporate Sustainability and Responsibilty”


46

Litteraturliste

Bogform

Andersen, H. m.fl. 2012, Formelsamling for maskinmesteruddannelsen, Bogfondens forlag, Lyngby.

Andersen, N. m. fl. 2012, Varme Ståbi, Nyt Teknisk Forlag, København.

Andersen, T. 2010, Noget om dieselmotorer, Aarhus Maskinmesterskole.

Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007, Termodynamik, Nyt Teknisk Forlag, København.

Heilmann, T. 2011, Pumpedrift og energi, Heilmanns forlag, Holte.

Knak, C. 2004, Skibsmotorlære, Gads Forlag, Vojens.

Kuiken, K. 2008, Diesel Engines 1, Target Global Energy Training, Onnen, The Netherlands.

Kuiken, K. 2008, Diesel Engines 2, Target Global Energy Training, Onnen, The Netherlands.

Press-Kristensen, K. & Ege, C. 2011, Renere skibsfart, Det økologiske råd, København.

Web

Relevant ECA område for Nuka Arctica. http://www.actechpower.com/syntheticoil.html Tilgået 13dec2014. Bunkerpriser. www.bunkerworld.com/prices Tilgået 07dec2014. Temperaturnormaler. http://www.dmi.dk/groenland/arkiver/klimanormaler/ http://www.dmi.dk/vejr/arkiver/normaler-og-ekstremer/klimanormaler-dk/ Tilgået 03dec2014. Fluke termometer 62 mini IR. http://en-us.fluke.com/products/thermometers/fluke-62-mini-thermometer.html#techspecs Tilgået 12dec2014. Vægtprocent af ilt i atmosfærisk luft. http://www.engineeringtoolbox.com/air-composition-d_212.html Tilgået 09dec2014.

http://www.actechpower.com/syntheticoil.html

http://www.bunkerworld.com/prices

http://www.dmi.dk/groenland/arkiver/klimanormaler/

http://www.dmi.dk/vejr/arkiver/normaler-og-ekstremer/klimanormaler-dk/

http://en-us.fluke.com/products/thermometers/fluke-62-mini-thermometer.html#techspecs

http://www.engineeringtoolbox.com/air-composition-d_212.html


47

Svovls dugpunkt. http://fluegasknowhow.com/flue-gas-properties/flue-gas-sox-acid-dew-point-calculator/ Tilgået 10dec2014. Metaller er gode varmeledere. http://fysikleksikon.nbi.ku.dk/v/varmeledning/ Tilgået 09dec2014. IMO: “Sulphur oxides (SOx) – Regulation 14”. http://www.imo.org/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Sulphur-oxides-(SOx)-%E2%80%93-Regulation-14.aspx Tilgået 04nov2014. MAN Diesel & Turbo. ”Influence of Ambient Temperature Conditions”. http://www.mandieselturbo.com/files/news/filesof15010/5510-0074-00ppr_low.pdf Tilgået 30nov2014. Artikel om slow steaming ”Containerskibe er nu nede på 11,4 knob”. http://www.maritimedanmark.dk/?Id=9888

Tilgået 04nov2014. Artikel om ny bulb ”Clipperskib udstyret med ny bulb”. http://www.maritimedanmark.dk/?Id=21587 Tilgået 04nov2014. Artikel om retrofit ”Maersk Line retrofitter i stor stil”. http://www.maritimedanmark.dk/?Id=22320 Tilgået 04nov2014. Firma- og skibsinformation. www.ral.dk Tilgået 09dec2014 Testo 330 røggasmåler. http://www.testolimited.com/Content/downloads/testo330ll-manual-0563_3371_70.pdf Tilgået 12dec2014. US-dollarkurs. http://www.valutakurser.dk/currency/showgraph.aspx?currencyid=233053 Tilgået 02dec2014. Eurokurs. http://www.valutakurser.dk/currency/showgraph.aspx?currencyid=233058 Tilgået 02dec2014.

http://fluegasknowhow.com/flue-gas-properties/flue-gas-sox-acid-dew-point-calculator/

http://fysikleksikon.nbi.ku.dk/v/varmeledning/

http://www.imo.org/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Sulphur-oxides-(SOx)-%E2%80%93-Regulation-14.aspx

http://www.imo.org/OurWork/Environment/PollutionPrevention/AirPollution/Pages/Sulphur-oxides-(SOx)-%E2%80%93-Regulation-14.aspx

http://www.mandieselturbo.com/files/news/filesof15010/5510-0074-00ppr_low.pdf

http://www.maritimedanmark.dk/?Id=9888



http://www.ral.dk/

http://www.testolimited.com/Content/downloads/testo330ll-manual-0563_3371_70.pdf

http://www.valutakurser.dk/currency/showgraph.aspx?currencyid=233053

http://www.valutakurser.dk/currency/showgraph.aspx?currencyid=233058


48

Figurliste

Figur 1: Massebalance dieselmotor. ................................................................................................................ 12

Figur 2: Indhold i udstødningsgas (Kuiken, K. 2008). ...................................................................................... 12

Figur 3. Sankeydiagram. (Kuiken, K. 2008). ..................................................................................................... 13

Figur 4. IMO svovlkrav (www.imo.org, 2014). ................................................................................................. 15

Figur 5. Relevant ECA-område for Nuka Arctica (www.actechpower.com, 2014). ......................................... 15

Figur 6. Flowcontroller for heatoliesystem. SP = grøn, PV = rød. .................................................................... 16

Figur 7. Heatolietryk. ....................................................................................................................................... 17

Figur 8. Toppen af den oliefyrede kedel. ......................................................................................................... 18

Figur 9. Graf over heatoliens densitet iflg. bilag 2. ......................................................................................... 20

Figur 10. Graf over heatoliens specifikke varmekapacitet iflg. bilag 2. ........................................................... 21

Figur 11. Placering af temperaturføler efter turbolader. ................................................................................ 23

Figur 12. Målepunkt i toppen af skorstenen. .................................................................................................. 24

Figur 13. Røggasmåling på toppen af skorstenen. .......................................................................................... 25

Figur 14. Til venstre ses de tre udstødningsrør fra hjælpemotorerne. ........................................................... 26

Figur 15. Skitse over afstande i udstødningssystem. ...................................................................................... 30

Figur 16. Udetemperatur kontra maskinrumstemperatur (MAN Diesel & Turbo, 2014) ............................... 32

Figur 17. Indsugning på hjælpemotor. ............................................................................................................ 33

Figur 18. Medstrømsprincip. (Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007: 233) .................................... 36

Figur 19. Modstrømsprincip. (Eriksen, Aa., Gundtoft, S. & Lauritsen, Aa. 2007: 233) .................................... 37

Figur 20. Skitse af udstødningskedel. .............................................................................................................. 38

energioptimering - campus.aams.dk · medium speed man b&w af typen 8l 48/60 og yder 7800 kw ved...

Documents