Ship design & EEOI ONDERZOEKSRAPPORT FINAL DRAFT ABIS SHIPPING & MIWB

Transcriptie

1 Ship design & EEOI ONDERZOEKSRAPPORT FINAL DRAFT ABIS SHIPPING & MIWB Arjen Helder Afstudeeronderzoek 7 Juli 2014

2 Samenvatting De laatste jaren wordt er veel onderzoek gedaan naar het verminderen van CO2 uitstoot om global warming tegen te gaan. In de scheepvaart, verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van de CO2 uitstoot, wordt hier aan meegewerkt. In MARPOL annex VI staan voorschriften om schepen efficiënter te maken en emissies tegen te gaan. De energie efficiency design index (EEDI) en energie efficiency operational indicator (EEOI) zijn hier een voorbeeld van. Voor de Indian Dawn wordt de EEDI berekend en wordt er door gebruik te maken van de EEOI het brandstofverbruik gemonitord. Dit wordt gedaan van drie reizen en de EEOI waarde die hier uitkomt is vele malen hoger als de EEDI van het schip. Uit de data kan verder worden geconcludeerd dat er op zee gasolie wordt gebruikt, de hoofdmotor een constante hoeveelheid brandstof verbruikt en dat het gasolieverbruik in de haven sterk varieert. Er kan niet worden aanbevolen om de EEOI te gebruiken om de Indian Dawn te monitoren, omdat het ladingsaspect gecompliceerder is bij dit schip als bij andere schepen. Voor een mini heavy lift schip kan beter de lading buiten beschouwing worden gelaten en het brandstofverbruik per afgelegde mijl weergeven worden.

3 Inhoudsopgave Samenvatting Inleiding Huidige situatie Omgeving Aanleiding Definities en begrippen Onderzoeksopzet en verantwoording Theoretische achtergrond Doelstelling Probleemstelling Onderzoeksvragen Werkwijze en verantwoording Gegevensverzameling en analyse Onderzoeksverantwoording Verzamelde data EEDI EEOI Kwalitatieve analyse EEDI EEOI Kwantitatieve analyse EEOI sheet SFC hulpmotoren SFC Hoofdmotor Conclusies en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen Literatuur Boeken Technische documenten Bijlage PAGINA 1

4 1. Inleiding Efficiëntie in de scheepvaart wordt steeds een belangrijker onderwerp. Sinds de komst van MARPOL annex VI en de aanpassing in de regels die hiermee gepaard gaan, wordt er veel onderzoek gedaan naar de mogelijkheden voor de bedrijven om de uitstoot van emissies te verminderen. In dit onderzoek staat de energy efficiency operational indicator centraal waarmee de efficiëntie van een schip op een kosten effectieve manier kan worden bij gehouden. In dit rapport wordt eerst de aanleiding beschreven van dit onderzoek en de omgeving waar het zich afspeelt. Hierna wordt uitgelegd wat het doel is van het onderzoek en worden de hoofdvragen geformuleerd. Een verslag van de verzamelde data en de analyse hiervan is te lezen in het hoofdstuk gegevens verzameling en analyse. In het laatste hoofdstuk, is te lezen welke conclusies en aanbevelingen er gegeven worden voor het monitoren en verbeteren van de efficiëntie. PAGINA 2

5 2. Huidige situatie De 21 e eeuw staat vanaf het begin af aan al in het teken van het opwarmen van de aarde en het broeikaseffect. We zijn er in de loop der jaren steeds meer achter dat we ons gedrag betreft het uitstoten van gassen die blijven hangen in de atmosfeer moeten veranderen. De scheepvaart is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van deze zogenaamde broeikasgassen (green house gasses, GHG s), ondanks dat de scheepvaart de meest efficiënte manier van transporteren is. De IMO heeft het MEPC gevraagd om onderzoek te doen naar CO2 emissies in de scheepvaart. Toen in 2003 besluiten werden genomen betreft het reduceren van CO2 was het MEPC genoodzaakt mechanismen te ontwikkelen die de CO2 uitstoot limiteerde en verminderde in de scheepvaart. In 2009 was het resultaat dat er een energy efficiency design index (EEDI) voor nieuwe schepen kwam en het ship energy efficiency management plan (SEEMP) voor alle schepen. Deze regels zijn opgenomen in MARPOL annex VI onder hoofdstuk 4. Op vrijwillige basis kan de energy efficiency operational indicator (EEOI) worden gebruikt voor het monitoren van schepen op het brandstofverbruik in combinatie met de hoeveelheid verzette werkzaamheden OMGEVING Dit onderzoek richt zich op het schip de Indian Dawn van ABIS Shipping. Het schip kan het beste beschreven worden als een mini heavy lift vessel door haar twee dek kranen met een swl van 150 ton per kraan en het stabiliteitsponton wat kan worden bevestigd aan het schip voor het vergroten van de GM. Het schip maakt reizen over de hele wereld met verschillende soorten lading AANLEIDING De Indian Dawn valt onder de regels van MARPOL annex VI in hoofdstuk 4 en heeft geen EEDI. Voor een schip als deze is het toch heel interessant om te weten hoe efficiënt het is. Wanneer er wordt gekeken naar de verhouding tussen getransporteerd werk in tonnen en het brandstofverbruik wat hierbij gepaard gaat, zoals gebeurd bij het gebruiken van de EEOI, dan zou het kunnen dat het schip op gebied van efficiency verbeteringen zou kunnen ondergaan DEFINITIES EN BEGRIPPEN AE CO2 EEDI EEOI GHG GM IMO kw MEPC Auxiliary engine, hulp motor Koolstof dioxide, afvalproduct van brandstof Energy efficiency design index Energy efficiency operational indicator Green house gasses, broeikasgassen Afstand zwaartepunt tot het metacentrum, belangrijk voor de stabiliteit van het schip International Maritime Organization kilo watt, eenheid van vermogen Maritime environment protection committee PAGINA 3

6 MARPOL ME MIWB Onderdeel van IMO betreft maritieme vervuiling Main Engine, hoofdmotor Maritiem Instituut Willem Barentsz Nautische mijl Afstand van 1,852 kilometer SEEMP SFC SWL Ton Ship energy efficiency management plan Specific fuel consumption, brandstofverbruik in gram per kwh Safe working load, veilige belasting voor een bepaald werktuig 1000 kilogram PAGINA 4

7 3. Onderzoeksopzet en verantwoording De EEDI en EEOI geven weer hoe efficiënt een schip is. Hoe deze gebruikt en geïnterpreteerd moeten worden staat in MARPOL annex VI beschreven. Vanuit deze annex wordt het onderzoek voortgezet met het meten aan het schip met de EEOI, met als indicator de EEDI THEORETISCHE ACHTERGROND Het MARPOL annex VI van nu bevat vier hoofdstukken, waar de regelementen beschreven staan. Hoofdstuk 1 is een algemeen hoofdstuk met toepassing, definities, uitzonderingen en equivalenten. In hoofdstuk 2 staat de controle en certificering beschreven. In hoofdstuk 3 staan de benodigdheden voor het beheren van uitstoot van schepen beschreven. In hoofdstuk 4 staan de regelementen voor de efficiëntie van schepen beschreven. In resolutie MEPC.212(63) staat beschreven hoe de EEDI voor een schip berekend moet worden. Voor het interpreteren en gebruiken van de EEOI kan een circulaire van het MEPC gebruikt worden, MEPC.1/Circ.684. Deze documenten zijn gebundeld in het boek: MARPOL annex VI and NTC 2008 with guidelines. De gebruikte theorie voor het opzetten van het onderzoek komt uit dit boek DOELSTELLING Het onderzoek naar de efficiëntie van de Indian Dawn en het gebruiken van de EEOI moet uiteindelijk resultaten opleveren. Om het resultaat te halen, is een doelstelling gebruikt waar naartoe gewerkt wordt. De doelstelling van dit onderzoek is: Berekenen van de energy efficiency design index (EEDI) voor de Indian Dawn, voor het monitoren van de efficiency en het geven van aanbevelingen, voor het uiteindelijk reduceren van het brandstofverbruik PROBLEEMSTELLING De probleemstelling, ook wel de hoofdvraag, is de belangrijkste vraag welke beantwoord gaat worden met dit onderzoek voor het behalen van de doelstelling. De probleemstelling is: Wat zijn de mogelijkheden voor het reduceren van het brandstofverbruik door gebruik te maken van de energy efficiency operational indicator (EEOI)? 3.4. ONDERZOEKSVRAGEN Voor het beantwoorden van de hoofdvraag wordt gebruikt gemaakt van deelvragen welke één voor één beantwoord zullen worden in dit onderzoek. De deelvragen zijn: 1. Wat houdt het EEDI en het EEOI in? 2. Wat geeft de energie efficiëntie indicatie voor situatie 1 weer? 3. Wat geeft de energie efficiëntie indicatie voor situatie 2 weer? 4. Wat geeft de energie efficiëntie indicatie voor situatie 3 weer? 5. Welke conclusies en aanbevelingen kunnen worden gevormd op basis van de data als resultaat van de metingen PAGINA 5

8 3.5. WERKWIJZE EN VERANTWOORDING Voor het beantwoorden van deze vragen, wordt een bepaalde werkwijze gebruikt. Data wordt verzameld en geanalyseerd, dit is te lezen in het hoofdstuk gegevens verzameling en analyse. De data is deels verkregen door middel van desk research in MARPOL annex VI (zie bronnen) en door middel van field research op verschillende afdelingen van het schip. Op basis van deze geanalyseerde data, worden de conclusies en aanbevelingen geformuleerd. Dit staat beschreven in het hoofdstuk conclusies en aanbevelingen. PAGINA 6

9 4. Gegevensverzameling en analyse Voor de beantwoording van de onderzoeksvragen die zijn gesteld in het vorige hoofdstuk zijn gegevens verzameld. Dit hoofdstuk bevat deze gegevens gerubriceerd per deelvraag en de vraag zal ermee beantwoord worden ONDERZOEKSVERANTWOORDING Er is gewerkt vanuit het oorspronkelijke onderzoeksplan. Deelvraag 1 bestaat uit het onderzoeken wat de EEDI en de EEOI precies inhoudt voor de Indian Dawn. Tijdens het onderzoek is hier niet als eerste mee begonnen, maar is de eerste stap het invullen van de EEOI sheet, die verkregen is vanuit het MIWB, om er achter te komen welke gegevens er nodig zijn om tot een EEOI waarde te komen. Na deze eerste ruwe meting zijn een aantal punten naar boven gekomen. - De EEDI voor de Indian Dawn is van belang als referentie voor de gevonden EEOI waarde. - Brandstofverbruik moet op vaste tijdstippen gemeten worden. - De bronnen van data moeten betrouwbaar zijn en door competente personen worden verzameld. - De eventuele derde meting moet definitief meegenomen worden in het onderzoek voor meer duidelijkheid. Na deze constateringen is verder gegaan met het onderzoeken van de EEDI en EEOI en wanneer deze duidelijk waren, is doorgegaan met het meten met de EEOI VERZAMELDE DATA De verzamelde data voor het beantwoorden van de onderzoeksvragen is verkregen op verschillende manieren aan boord van de Indian Dawn. De data wordt steeds onderworpen aan de BIOTAFT factoren: Begrenzing, Informatiebeschikbaarheid, Organisatorische haalbaarheid, Technische haalbaarheid, Aanvaardbaarheid, Financiële haalbaarheid en Tijd EEDI Voor het bepalen van de EEDI is MARPOL annex VI geraadpleegd. Hier is te vinden, dat voor het bepalen van de EEDI voor een schip de volgende gedeelten van het boek gebruikt worden: - MARPOL annex VI hoofdstuk 4 - Resolution MEPC.212(63) - Resolution MEPC.214(63) - Resolution MEPC.224(64) Het zal worden begrenst, tot de data benodigd om de EEDI toe te passen op de Indian Dawn. De data kan worden gevonden in de boeken van de betreffende werktuigen, certificaten en officiële documenten EEOI Voor het bepalen welke gegevens er voor de metingen met de EEOI worden gebruikt, is de MEPC.1/Circ.684 gebruikt KWALITATIEVE ANALYSE De kwalitatieve analyse is van toepassing op de data die is gevonden voor de EEDI en EEOI in MARPOL annex VI. PAGINA 7

10 EEDI Hieronder is te lezen wat de EEDI van de Indian Dawn zal zijn, als het wordt berekend met de huidige werktuigen en capaciteiten van het schip. Regulation 19: Application De regels gelden niet voor de Indian Dawn, omdat het niet onder een nieuw schip valt. Aan de volgende eisen (regulation 2.23) moet worden voldaan om een nieuw schip te zijn. - For which the building contract is placed on or after 1 January 2013; or - In the absence of a building contract, the keel of which is laid or which is at a similar stage of construction on or after 1 July 2013; or - The delivery of which is on or after 1 July Wel is het interessant om te weten wat de EEDI zou zijn voor de Indian Dawn. De EEDI geeft namelijk weer hoe efficiënt het scheepsontwerp is. Als bij een schip de EEDI wordt bepaald, gaat daar een procedure aan vooraf. Het ontwerp van het schip wordt als eerst getest in een test bak (de tanktest) en bij de Indian Dawn is dit ook gebeurd bij het MARIN. Hier komen berekeningen uit voort, die worden verwerkt in het EEDI technical file samen met andere relevante waardes van het schip. Het schip wordt gebouwd en bij de sea trial worden deze waardes herzien en verbeterd. Voor het berekenen van de EEDI heeft het MEPC richtlijnen geschreven. In deze richtlijnen is een formule gegeven en de waardes voor deze formule zijn de volgende: Cf Dit is een waarde zonder dimensie, die de waarde geeft van het brandstofverbruik en het geproduceerde CO2 (ton CO2/ton brandstof). Voor elke soort brandstof is dit anders en het heeft direct verband met het specifieke brandstofverbruik (SFC) van de motor. De Indian Dawn heeft twee soorten motoren: de hoofdmotor (ME) en de hulpmotoren (AE). Beide motoren hebben hun eigen soort brandstof en SFC De ME gebruikt HFO en de hulpmotor gasolie. De Cf waardes voor deze brandstoffen zijn: Cf HFO = Cf GO = Vref Snelheid van het schip in knopen in diep water condities en is gerefereerd aan de capaciteit van het schip en de bijbehorende voorstuwingskracht. Deze snelheid is volgens het speed power prediction uit het MARIN rapport bij 2850 kw en een diepgang van 5,80 meter (Max. draught) 15,5 knopen. Waarom de snelheid bij 2850 kw wordt genomen wordt later in dit hoofdstuk duidelijk. Capacity Capaciteit wordt voor elk schip anders berekend. Voor dit type schip wordt capaciteit gerekend als deadweight. De deadweight van de Indian Dawn is 4400 ton. PME en PAE Het vermogen dat de hulpmotor levert in de EEDI berekening wordt bepaald met een formule. Er zijn twee formules, voor schepen met een hoofdmotorvermogen boven de kw en voor schepen met een hoofdmotor vermogen beneden de kw. Deze laatste is voor de Indian Dawn van toepassing en is als volgt: PAGINA 8

11 nme P AE(MCRME<10000 kw) = 0,05 ( MCR MEi + i=1 npti i=1 P PTI(i) Hier in is PPTI een shaft motor en de Indian Dawn is hiermee niet uitgerust, om deze reden wordt hier 0 in gevuld. nme 0,75 P AE(MCRME<10000 kw) = 0,05 ( ) = 200 kw 0,75 Voor het hulpvermogen kan dus 200 kw gerekend worden. Dit is een vaste waarde die gebruikt wordt in de berekening van de EEDI. In werkelijkheid zal deze waarde anders zijn. Het hoofdmotor vermogen kan worden berekend met de volgende formule: i=1 P ME(i) = 0,75 (MCR ME(i) P PTO(i) ) Hier in is PPTO het opgenomen vermogen van de as generator. Het opgenomen vermogen van de as generator is 75% van de maximale elektrische vermogen en dat is bij de as generator op de Indian Dawn 720 kw. Wanneer er van 720 kw, 75% wordt genomen is dit 540 kw. De richtlijnen voor het berekenen van de EEDI stellen hier voor, dat wanneer dit vermogen meer is als berekend voor de hulpmotor in normale omstandigheden (200 kw) dat deze waarde van de hulpmotor gebruikt moet worden zodat: P ME(i) = 0,75 ( ) = 2850 kw SFC Voor het verbruik van de motor wordt het specifieke brandstofverbruik (SFC) in g/kwh genomen. Deze waardes kunnen gevonden worden in het NOx technical file die van elke motor beschikbaar is. De waardes van deze uitslagen zijn van een parent engine, een zelfde motor waar de test mee uitgevoerd is. Voor de hoofdmotor wordt het SFC genomen van 75% load en voor de hulpmotoren is dit bij 50% load. De volgende waardes worden gebruikt in de berekening: - SFCME = 182,4 - SFCAE = 213,1 Uiteindelijke berekening Alle waardes zijn bekend om met de volgende formule de attained EEDI uit te rekenen: nme P ME attained EEDI = ( i=1 C FME(i) SFC ME(i) ) + (P AE C FAE SFC AE ) f i f c Capacity f w V ref De f factoren zijn voor de Indian Dawn allemaal 1. Deze factoren worden berekend voor andere scheepstypen en schepen met een ijsklasse. ( ) + ( ) attained EEDI = Deze waarde is dus in gram per ton lading per afgelegde nautische mijl. ) = 25,739 g t nm PAGINA 9

12 EEOI Voor het monitoren van de efficiency van de Indian Dawn is het mogelijk om de energy efficiency operational indicator te gebruiken (EEOI). Deze indicator geeft het energie verbruik van het schip weer in gram CO2 / ton * nautische mijl. Het gebruik van de EEOI staat beschreven in een MEPC circulaire (MEPC.1/Circ.684) en het is een vrijwillig te gebruiken systeem. Hieronder staat beschreven wat relevant is voor de Indian Dawn uit de EEOI circulaire. EEOI volgens MEPC circulaire De EEOI is een methode om de efficiëntie betreft broeikasgassen van een schip weer te geven. Het heeft als doel om uiteindelijk de broeikasgassen te limiteren en te reduceren. De EEOI is vrijwillig te gebruiken door scheepseigenaren om de vloot te monitoren op de uitstoot van CO2. De hoeveelheid CO2 uitstoot heeft direct verband met de hoeveelheid brandstof dat wordt gebruikt, dus het kan tevens het brandstofverbruik van de vloot limiteren en reduceren. De EEOI zal in de loop der tijd herzien en verbeterd moeten worden op basis van ervaringen. Het kan bijvoorbeeld zijn dat de EEOI voor een bepaald scheepstype niet geschikt is. De EEOI zal de efficiëntie van een schip uitdrukken in CO2 uitstoot per eenheid van getransporteerd werk. Indicator = M CO2 /(transport work) Voor het berekenen van de EEOI zullen de volgende stappen doorlopen moeten worden: - Het definiëren van de periode waar de EEOI voor wordt berekend. - Bepalen van de bronnen waar de data wordt verzameld. - Verzamelen van data - Het omzetten van de data in het geschikte formaat. - Het berekenen van de EEOI. Het verzamelen van data moet op een wijze gebeuren dat het betrouwbaar is. Type brandstof kan worden gehaald uit bunker delivery notes (verplicht onder regulation 18, MARPOL annex VI), nautische mijlen uit het scheep journaal, transport work uit de lading papieren en het brandstofverbruik uit het rest on board (R.O.B.) journaal. Dit laatste journaal is een methode vanuit ABIS (company procedure), maar geeft betrouwbare data. Voor verkrijgen van betrouwbare data moeten: - Operaties en activiteiten die impact hebben op de performance geïdentificeerd worden. - Benodigde metingen en bronnen van data geïdentificeerd en in het juiste formaat gebruikt worden. - Frequenties van de metingen en de mensen die de metingen uitvoeren geïdentificeerd worden. - Procedures voor kwaliteitscontrole en verificatie onderhouden worden. Deze wijze van zelfbeoordeling kan gebruikt worden om te controleren of data betrouwbaar is. De formule voor het berekenen van de EEOI is: EEOI = FC j C Fj j m cargo D PAGINA 10

13 Wanneer er een gemiddelde wordt berekend over meerdere reizen, dan wordt de formule: In deze formules zijn de eenheden: Average EEOI = i j( FC ij C Fj) i m cargo,i D i - j is type brandstof - i is het aantal reizen - FCij is de hoeveelheid brandstof j tijdens reis i - CFj is de massa CO2 in brandstof j - Mcargo is de hoeveelheid lading wat het schip heeft meegenomen in ton - D is de afstand in nautische mijlen corresponderend aan het getransporteerde werk Voor het berekenen van de CO2 uitstoot wordt de Cf factor gebruikt. Dit is een waarde zonder dimensie die de waarde geeft van het brandstofverbruik en het geproduceerde CO2 (ton CO2 / ton brandstof), hetzelfde als bij de EEDI. Voor elke soort brandstof is dit anders en het heeft direct verband met het specifieke brandstofverbruik (SFC) van de motor. De Indian Dawn heeft twee soorten motoren, de hoofdmotor (ME) en de hulpmotoren (AE). Beide motoren hebben hun eigen soort brandstof en SFC, de ME gebruikt HFO en de hulpmotor gasolie. De Cf waardes voor deze brandstoffen zijn: Cf HFO = Cf GO = Het brandstofverbruik wordt zowel gemeten in de haven als op zee. De verbruiken worden dagelijks genoteerd. De definitie van een reis is het moment wanneer de vorige lading is gelost tot wanneer de huidige lading is gelost. Wanneer de Indian Dawn bijvoorbeeld klaar is met lossen in haven A en ze moet eerst een reis in ballast maken naar laadhaven B dan wordt het brandstofverbruik over deze periode mee genomen in de nieuwe meting. Pas na het lossen in loshaven C, is de meting volledig en wordt er begonnen met een nieuwe meting. De EEOI kan met het totale brandstofverbruik nu worden berekend. Het getransporteerde werk wordt uitgedrukt in metrische tonnen. Dit wil zeggen dat één ton, duizend kilogram is. Het schip kan ook containers vervoeren en ondanks dat de richtlijnen de optie aanbieden om dit in TUE per nautische mijl te berekenen wordt er bij de Indian Dawn om praktische redenen gekozen om dit ook in metrische tonnen per nautische mijl te berekenen. De afstand in nautische mijlen van een reis worden bepaald vanuit het scheepslogboek. Het scheepslogboek is een geschikt document voor het verstrekken van informatie op het gebied van betrouwbaarheid. Het is niet de bedoeling dat het gebruik van de EEOI meer arbeidsbelasting voor de bemanning oplevert en moet zo veel mogelijk uitgevoerd worden door kantoor. Wanneer de EEOI door scheepseigenaren wordt gebruikt, zal data verzameld moeten worden tijdens interne audits vanuit het ISM, of door regelmatig bezoek van de superintendent. PAGINA 11

14 4.4. KWANTITATIEVE ANALYSE De Kwantitatieve analyse bestaat uit cijfermatige informatie, die wordt geanalyseerd. Later kunnen er op basis van deze gegevens analyse uitspraken worden gedaan EEOI sheet Voor het meten van de EEOI is het EEOI sheet gebruikt, die door het MIWB is verstrekt. Het invullen van deze sheet is aan de hand van de tijdstippen dat het brandstofverbruik gemeten is. Het verbruik wordt gemeten aan de hand van R.O.B. lijsten die in ieder geval elke ochtend om 8 uur (boordtijd) worden ingevuld. Overigens zijn er op tijdstippen dat het schip in een haven aankomt, of uit een haven vertrekt deze lijsten beschikbaar. Ze worden door de HWTK ingevuld en voor de kapitein beschikbaar gesteld. De sheet bestaat uit 4 bladzijden. Op de eerste bladzijde (Bijlage 3) worden scheep specifieke gegevens ingevuld. Op de tweede bladzijde (bijlage 4 en 5), worden gegevens over de reis ingevuld betreft de omstandigheden waarin het schip verkeerd. Deze zijn als volgt ingevuld (van links naar rechts): - Port: Hier is ingevuld in welke haven of in welk gebied het schip op dat moment is. Informatie is gehaald uit het scheepslogboek, zowel zee als haven journaal. - Comment: Hier is een indicatie ingevuld, van wat het schip doet op dat moment. Informatie is gehaald uit het scheepslogboek, zowel zee als haven journaal. - Time: Datum en tijd dat het schip met de werkzaamheden van dat moment bezig is. Informatie is gehaald uit het scheepslogboek, zowel zee als haven journaal. - Distance: Afgelegde aantal nautische mijlen in deze aangegeven tijd op aangegeven datum. Informatie is gehaald uit scheepslogboek. - Cargo: Hoeveelheid lading aan boord van het schip, informatie gehaald uit het stabiliteitsprogramma. - Speed: Snelheid in knopen. Verkregen door afstand in mijlen te delen door de tijd in uren. - Sea state: De hoeveelheid wind op Beaufort schaal. Informatie gehaald uit scheepsjournaal en gemiddelde van de periode waarover gemeten genomen. - Main Engines (ME): Hier is ingevuld of de hoofdmotor wordt gebruikt. - Fuel: Hier is het type brandstof van de hoofdmotor ingevuld. - Sulphur: Hier is het percentage zwavel van de brandstof ingevuld. - Auxiliary Engines (AE): Hier is ingevuld welke en hoeveel hulpmotoren in gebruik zijn. Alleen wanneer er twee kranen worden gebruikt, worden er twee hulpmotoren gestart. - Fuel: Hier is het type brandstof van de hoofdmotor ingevuld. - Consumers: Hier is aangegeven of er extra gebruikers van energie worden gebruikt, wat invloed heeft op het brandstofverbruik. Op de derde bladzijde (bijlage 4 en 5) wordt het volgende ingevuld: - Port: Hier is ingevuld in welke haven of in welk gebied het schip op dat moment is. Informatie is gehaald uit het scheepslogboek, zowel zee als haven journaal. - Comment: Hier is een indicatie ingevuld van wat het schip doet op dat moment. Informatie is gehaald uit het scheepslogboek, zowel zee als haven journaal. - Time: Datum en tijdstip van opname. Informatie wordt gehaald uit het scheepslogboek. - Operational time: Tijd in uren van de opname. Verschil in uren van de vorige tijd en de huidige tijd (Time). - Distance: Afgelegde nautische mijlen van de opname. Verkregen uit het logboek en door de afstand van de vorige tijdstippen eraf te trekken. PAGINA 12

15 - Fuel consumption: Hoeveelheid brandstofverbruik in tonnen. - CO2: Hoeveelheid CO2 wat gepaard gaat met de gebruikte brandstof in tonnen. Deze waarde wordt verkregen door de brandstof in tonnen te vermenigvuldigen met de CF waarde. - SO2: Hoeveelheid SO2 wat gepaard gaat met de gebruikte brandstof in tonnen. - NOx: Hoeveelheid NOx wat gepaard gaat met de gebruikte brandstof in tonnen. - IMO-Limit NOx: Gestelde limiet van NOx uitstoot van het schip. - EEOI g.co2/(t.nm): EEOI waarde. - average EEOI g.co2/(t.nm): Gemiddelde EEOI waarde. - Cf waardes: De CO2 uitstoot per brandstof is weergegeven voor het rekenen. Op de vierde bladzijde (bijlage 6) is uiteindelijk een tabel te vinden, zoals wordt gegeven in de MEPC circulaire waar per reis kan worden ingevuld: - Voyage: De betreffende reis, van loshaven tot volgende loshaven. - Fuel consumption: Totale brandstofverbruik van de reis. Gespecificeerd in gasolie en zware olie. - Cargo: Hoeveelheid lading wat vervoerd is tijdens de reis in tonnen. - EEOI g.co2/(tonnes.nautical miles): De EEOI waarde van de betreffende reis. - Average EEOI: Gemiddelde van alle reizen tot laatste reis. - EEDI: EEDI als referentie punt welke is berekend bij vorige deelvraag. De ingevulde sheets zijn in de bijlage te vinden (bijlage 2 t/m 6) SFC hulpmotoren De EEDI berekening maakt gebruik van het specifieke brandstofverbruik van de hulpmotoren uit de NOx technical file. Dit brandstof gebruik is gemeten tijdens de proefstand en kan naarmate de motor ouder wordt veranderen. Om het Specifieke brandstofverbruik te meten van de hulpmotoren, is tijdens een rivier traject (4 uur op de Gironde, 18/6/2014) aan de hulpmotoren gemeten. Dit traject is erg geschikt om te meten, omdat de motoren een constant vermogen moeten leveren. Opgenomen zijn de volgende waardes: - Het geleverde vermogen van hulpmotor 1 en 2. - Het brandstofverbruik in liters gasolie per uur van hulpmotor 1 en 2. - De belasting in procenten van hulpmotor 1 en 2. De gevonden waardes zijn als volgt: Vermogen (kw) Brandstofverbruik (l/u) Belasting (%) Tabel 1 AE1 Het specifieke brandstofverbruik is gegeven in g/kwh, dus het aantal liters per uur moet worden omgezet naar grammen per uur. Eén liter gasolie heeft een gewicht van 850 gram. SFC AE1 = = 226,7 g/kwh AE2 PAGINA 13

16 SFC AE2 = = 222,3 g/kwh In het test rapport van de hulpmotor staat het specifieke brandstofverbruik bij 25% en bij 10% weergegeven. Bij 10% heeft de motor een SFC van 265,7 g/kwh en bij 25% heeft de motor een SFC van 220,8 g/kwh. De gemeten waardes zitten tussen deze twee waardes in. Op een andere dag in de haven (Vado Ligure, 27/4/2014), heeft het schip 24 uur gedraaid op één hulpmotor. Op deze dag zijn er geen werkzaamheden geweest en het gevraagde vermogen van de motor is constant. De volgende waardes zijn gemeten: Vermogen (kw) Verbruik (l/u) Belasting (%) AE % Tabel 2 Het specifieke brandstofverbruik van deze motor was die dag: SFC AE1 = = 212,5 g/kwh In vergelijking met het testrapport, heeft de hulpmotor die dag een laag specifieke brandstofverbruik gehad. Het verbruik is lager dan tijdens de proefstand bij 50% vermogen. Uit deze twee metingen blijkt dat het SFC verschilt met de waardes tijdens de proefstand. Tijdens deze twee metingen blijkt het gevraagde vermogen lager te zijn, als die wordt gebruikt voor het berekenen van de EEDI (200 kw). Tijdens laad- en loswerkzaamheden, moet er meer vermogen worden geleverd, waardoor het gemiddelde omhoog zal gaan. Wat het gemiddelde gevraagde vermogen aan de hulpmotoren precies is, is moeilijk te bepalen SFC Hoofdmotor De EEOI waarde komt voornamelijk voort uit het brandstofverbruik van de hoofdmotor. De referentie waarde, de EEDI, wordt berekend met het specifieke brandstofverbruik van de hoofdmotor op 75% motorbelasting. Tijdens de proefstand van de hoofdmotor, is het specifieke brandstofverbruik gemeten en dit is terug te vinden in de test uitslagen. In het EEOI sheet is terug te vinden wat het brandstofverbruik is geweest over een bepaalde tijd. Het specifieke brandstofverbruik kan alleen gemeten worden bij een bepaalde motorbelasting, omdat dit resulteert in een bepaald aantal kilowatts. Er wordt steeds gevaren met 85% Pitch waarbij de motor een vermogen levert van 2800 kw. Voor de drie reizen is het specifieke brandstofverbruik gemeten met de volgende formule: SFC = Verbruik in gram geleverd vermogen Tijd Het specifieke brandstofverbruik wat hier uit komt, is in een grafiek gezet. Voor het refereren naar het specifieke brandstofverbruik tijdens de proefstand, is berekend wat het specifieke brandstofverbruik bij 2800 kw is. De test uitslag geeft het SFC bij 25%, 50%, 75%, 85%, 100% en 110%, in grafiek 1 staat het resultaat. PAGINA 14

17 g/kwh g/kwh Uit deze grafiek is af te lezen, dat bij een motor vermogen van 2800 kw een SFC van 182,6 g/kwh hoort. Deze waarde heb ik als referentielijn in de grafieken gezet van het specifieke brandstofverbruik per reis. Deze grafieken zijn grafiek 2,3 en 4. Alle grafieken zijn op de hieronder te zien. SFC test Motorbelasting Grafiek 1 Esbjerg - Laayoune apr 8-apr 9-apr 10-apr 11-apr 12-apr 13-apr 14-apr 15-apr Datum Grafiek 2 PAGINA 15

18 g/kwh g/kwh Laayoune - Vado Ligure apr 20-apr 21-apr 22-apr 23-apr 24-apr 25-apr 26-apr datum Grafiek 3 Buiten Vado Ligure - Le Havre apr 29-apr 1-mei 3-mei 5-mei 7-mei datum Grafiek 4 De momenten dat de motor niet op 75% vermogen draait kan er moeilijk aan het specifieke brandstofverbruik gemeten worden. Dit zijn momenten dat de motor variabel belast wordt. PAGINA 16

19 Wanneer het specifieke brandstofverbruik wordt uitgedrukt in kg/nm, dan kan er wel vanuit het EEOI sheet worden gerekend. Op bladzijde 4 van dit sheet, staat het totale HFO verbruik en de totale afstand afgelegd per reis in nautische mijlen. De formule voor het berekenen van het verbruik per nautische mijl is: De uitkomst van deze berekeningen staan in tabel 3. SFC kg/nm (ton HFO 1000) totaal aantal nm Reis Ton HFO Nautische mijlen Kg/nm Esjberg - Laayoune 71, ,8 Laayoune Vado Ligure 54, ,8 Vado Ligure Le Havre ,9 Tabel 3 PAGINA 17

20 5. Conclusies en aanbevelingen Op basis van de geanalyseerde data, kunnen conclusies getrokken en aanbevelingen gegeven worden. Er is bekend wat de EEDI en de EEOI inhoudt en er kan gekeken worden naar de verbruiken van brandstof in verschillende situaties waarin het schip verkeerd CONCLUSIES EEOI De EEOI is een overzichtelijke manier om weer te geven hoe efficiënt het schip is geweest tijdens de reis. Hoewel de EEDI een indicatie geeft hoe efficiënt het schip in theorie kan zijn en als referentie gebruikt kan worden, is het ook mogelijk door EEOI uitkomsten met elkaar te vergelijken en hierop gebaseerd uitspraken te doen over de efficiëntie. De EEOI wordt uiteindelijk berekend met de formule: EEOI = FC j j C Fj m cargo D In deze formule zijn in het geval van de Indian Dawn vier variabelen: het gasolie verbruik, zware olie verbruik, de hoeveelheid lading en de afgelegde mijlen. Wanneer het brandstofverbruik omlaag gaat, gaat de EEOI ook omlaag. Wanneer er met hetzelfde verbruik meer mijlen worden afgelegd, zal de EEOI omlaag gaan. In het volgende visgraat diagram is weergegeven wat de factoren van de EEOI waarde zijn en de invloeden op deze factoren. Heavy Fuel Oil Main Engine Weather Marine Gas Oil Deck equipment Pitch Hull Ship Cranes Auxiliary systems Recovery heating EEOI Hold limits Heavy Cargo Distance Discharge to load harbor Cargo onboard Voyage Nautical miles Figuur 1 De EEOI waarde is sterk afhankelijk van het getransporteerde aantal tonnen. De reizen waarvan de EEOI waarde is gemeten, zijn alle drie niet met volle capaciteit. Wanneer er 4400 ton wordt ingevuld bij het PAGINA 18

21 aantal tonnen bij de drie reizen, dan kunnen we zien dat het schip net zo efficiënt is als dat haar EEDI aangeeft. De EEOI zou als volgt zijn bij volle capaciteit van deze reizen: Figuur 2 De oranje vakken hebben nu de waarde van de volle lading capaciteit van het schip. De groene vakken is het gemiddelde EEOI over deze reizen. Het laatste gemiddelde is zelfs lager als de EEDI uitgevallen. In de praktijk zal door de aard van de werkzaamheden van de Indian Dawn en de uitdagingen die hiermee gepaard gaan, het niet vaak voorkomen dat er met de volle capaciteit gevaren wordt. Het lijkt er op deze manier niet op dat de Indian Dawn een efficiënt schip is. De EEOI van de reis geeft na 3 reizen een gemiddelde met een waarde van bijna 6 keer hoger dan haar EEDI. Gasolie op zee Bij de reizen 2 en 3 is er gasolie verbruik op zee gemeten. Gasolie verbruik op zee kan op dit schip alleen worden veroorzaakt door de olie gestookte ketel. De olie gestookte ketel staat aangesloten op het heet water systeem, welke voor de verwarming van tanken zorgt. Gasolie verbruik in de haven In de haven is het gasolie verbruik variabel volgens de EEOI sheets. Wanneer er meer gebruikers op het net staan aangesloten, gaat het gevraagde vermogen van de hulpmotor omhoog en zal het meer brandstof verbruiken. Bij kraan operaties met twee kranen, moet er zelfs een tweede hulpmotor worden opgestart om het gevraagde vermogen te kunnen leveren. Gebruikers die veel vermogen vragen tijdens haven bedrijf zijn: - Anti heeling pomp - Ballast pompen - Kranen - Luikenwagen - Dek verlichting De olie gestookte ketel gebruikt in de haven ook gasolie. Het heating systeem (heet water systeem) voor het verwarmen van de tanken, is in de haven afhankelijk van de olie gestookte ketel. Wanneer de hoofdmotor niet draait, zoals in de haven het geval is, zal de recovery heater geen warmte leveren aan het heet water systeem. Brandstofverbruik hoofdmotor Op de EEOI sheets is te zien dat het brandstofverbruik van de hoofdmotor niet heel veel varieert. Het is steeds rond de ton per 24 uur. Dit brandstofverbruik hoort bij een pitch van 85%, waarbij de load van de motor ongeveer 75% is. In de E2 test cycles van de hoofdmotor, staat het brandstofverbruik tijdens de proefstand. Uit deze waardes kan worden geconcludeerd, dat het specifieke brandstofverbruik bij 75% load het laagst is. Bij de EEOI wordt het brandstofverbruik echter per nautische mijl gerekend en is dus PAGINA 19

22 afhankelijk van de snelheid van het schip. In tabel 3 staat bij elke motorbelasting het specifieke brandstofverbruik, het vermogen en de snelheid weergegeven. De laatste kolom is het berekende verbruik per nautische mijl. belasting (%) SFC (gr/kwh) Vermogen (kw) Snelheid (kn) Verbruik (kg/nm) , , , ,7 34, , ,2 44, ,8 38,37 Tabel 4 Bij 50% motorvermogen is het brandstofverbruik rond de 9 ton per dag. Bij 75% motorvermogen is het brandstofverbruik ongeveer 13 ton per dag. Per dag is dit een verschil van 4 ton brandstof en bovendien een verschil van bijna 12,5 ton CO2. Specifieke brandstofverbruik hoofdmotor De belasting van de hoofdmotor is bij 85% pitch, rond de 75%. Voor de drie EEOI reizen, is het specifieke brandstofverbruik gemeten. Het specifieke brandstofverbruik zit op een aantal dagen beneden de referentie waarde die uit de proefstand wordt gehaald. Op een aantal dagen zit het boven deze referentie waarde. De verschillen in de waardes zijn aanzienlijk, het verschil tussen bepaalde dagen is tot 20 g/kwh. Als het specifieke brandstofverbruik van de hoofdmotor bekend moet worden, dan moet de motor een aantal uren op een constante belasting draaien en het verbruik over die tijd gemeten worden. Voor een nauwkeurige meting moeten de tanken gepeild worden voor de meting start en wanneer de meting stopt. Dit gebeurt echter niet in de praktijk, want daar wordt het HFO verbruik elke dag gemeten met een volumestroom meter en bij aankomst worden de tanken gepeild. Voor de EEOI meting wordt het verbruik van de hele reis gemeten. Het voordeel hiervan is dat voor vertrek de bunker tanken worden gepeild en bij aankomst. Echter, omdat het schip onderweg op verschillende motorbelastingen heeft gedraaid kan het specifieke brandstofverbruik niet worden gemeten in g/kwh. Bij het meten van het specifieke brandstofverbruik in kg/nm is ondervonden dat de reis van Laayoune naar Vado Ligure het efficiëntste is geweest. Het brandstofverbruik was hier 32,8 kg/nm. De eerste reis was het minste efficiënt, het specifieke brandstofverbruik was daar 33,9 kg/nm. De eerste en de laatste reis kunnen goed worden vergeleken met elkaar. Het komt erop neer, dat bij de eerste reis in totaal twee ton brandstof meer is verbruikt met nagenoeg hetzelfde aantal mijlen. Daar tegenover staat dat tijdens de eerste reis drie keer meer lading vervoerd is. Door deze hoeveelheid lading is het schip zwaarder geweest wat resulteert in een hoger brandstofverbruik. De diepgang tijdens de eerste reis was gem. 5,5 en tijdens de derde reis was dit 5,1 meter AANBEVELINGEN De aanbevelingen die worden gedaan zijn te verdelen in twee categorieën. De ene categorie zijn aanbevelingen die kunnen worden gedaan voor het gebruiken van de EEDI en EEOI voor het monitoren van de Indian Dawn. De andere aanbevelingen zijn betreft het efficiënter functioneren van het schip. EEOI In figuur 1 staan de verschillende invloeden van de uitkomst van de EEOI waarde. Het gebruik van de EEOI PAGINA 20

23 voor de Indian Dawn, is niet aan te raden als men kijkt naar de invloed van lading op de EEOI waarde. Het zware lading schip heeft te maken met project lading, wat vaak zwaar is en veel ruimte inneemt in het ruim, door onder andere sjorringen. Het schip wordt vaak ingezet voor het transporteren van enkele zware stukken die niet het hele ruim in beslag nemen. Het aspect van vervoerde tonnen kan beter worden weggelaten en de efficiëntie kan dan worden gemonitord op basis van brandstofverbruik per afgelegde nautische mijl. Gasolie op zee De reden dat er gasolieverbruik op zee is, komt door het feit dat er twee systemen gebruik maken van het HT koelwater van de hoofdmotor: de zoet water maker en de recovery heater (zie figuur 3). Deze systemen hebben, om goed te functioneren voldoende hoeveelheid warmte nodig. Omdat het belangrijk is om op het schip voldoende drinkwater te produceren, wordt de recovery heater op de afsluiter geknepen. Hierdoor kan deze niet genoeg warmte opnemen uit het koelwater en moet de oliegestookte boiler mee verwarmen. Een aanbeveling voor dit probleem is de Figuur 3 zoetwatermaker aansluiten op het hete water systeem. Door deze aanpassing kan alle warmte, die vanuit de motor beschikbaar is, naar de recovery heater en kan deze vervolgens de warmte verdelen over de gebruikers. Mocht er warmte tekort zijn, dan kan de olie gestookte ketel nog bij regelen. Deze aanpassing heeft naast het besparen van brandstof ook als voordeel, dat er water gemaakt kan worden zonder de hulpmotor. In de EEOI sheet is te zien dat per dag 0,086 m 3 brandstof wordt gebruikt. Wanneer het schip per jaar 265 dagen op zee is zou dit 22,8 m 3 brandstof besparen, wat gelijk staat aan 73,1 ton CO2. SFC hulpmotoren Op basis van de metingen die zijn verricht aan het SFC van de hulpmotoren, wordt aanbevolen om in situaties waar weinig vermogen wordt gevraagd, één hulpmotor bij te zetten. Pas als de situatie het niet toelaat om redenen als bijvoorbeeld de veiligheid, zal er een tweede hulpmotor bij gezet moeten worden. Voor het berekenen van de EEDI, wordt aanbevolen om een vaste waarde te nemen voor het gevraagde vermogen van de hulpmotoren. Ook wordt de waarde voor de SFC genomen uit de NOx technical file bij 50% load. Deze waarde kan dus verschillen met de werkelijke waardes. Gasolie verbruik in de haven Het gasolie verbruik is heel variabel en dit heeft ermee te maken dat tijdens de laad- en loswerkzaamheden op dit schip veel gebruikers bij staan. Tijdens een zware hijs, wordt er bijvoorbeeld met twee kranen gewerkt, er wordt geballast en de anti-heeling staat te pompen. Hier kan bespaart worden door efficiënt gebruik te maken van de werktuigen. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door zware stukken beneden de 150 ton met een kraan te pakken in plaats van in tandem. Ook zou bijvoorbeeld het ballasten enkel met de anti-heeling tank gedaan kunnen worden tijdens het hijsen van een zwaar stuk. Dekverlichting moet op tijd worden aan- en uitgezet in plaats van dat het overdag ook brandt. Als door het efficiënt gebruik maken van werktuigen per haven dag elk uur 15 kw minder verbruikt kan worden, dan zal bij jaarlijks 100 haven dagen en een specifieke brandstofverbruik van 215 gram/kwh elk jaar 7,75 ton brandstof bespaard worden. Dit staat gelijk aan 24,8 ton CO2. PAGINA 21

24 Brandstofverbruik hoofdmotor Als gekeken wordt naar het brandstofverbruik van de hoofdmotor, kan de EEOI ondanks dat het veel hoger uitvalt dan de EEDI, wel iets vertellen over de conditie van de motor en het schip. Het zou kunnen zijn dat veel aangroei de efficiëntie van het schip in de loop der tijd verminderd. Of dat door slijtage van onderdelen in de motor de prestaties verminderen. Voor het verlagen van het brandstofverbruik door de hoofdmotor, kan worden gekozen om op 50% motorvermogen te varen. Het verschil is volgens de gegevens die gebruikt zijn 4 ton brandstof en bijna 12,5 ton CO2. Het specifieke brandstofverbruik in g/kwh is met de EEOI sheet moeilijk te meten. Een aanbeveling is om het specifieke brandstofverbruik te meten in kg/nautische mijl. Het heeft als voordeel dat: - Het is meetbaar over de gehele reis bij variabele motorbelastingen, maar ook te meten tijdens de reis wanneer het brandstofverbruik bekend is. - Het is uitstekend te combineren met de EEOI, de hoeveelheid brandstof en aantal nautische mijlen zijn bekend uit betrouwbare bronnen. - Het kan een hoger brandstofverbruik als normaal identificeren. - Het heeft een goed verband met de snelheid van het schip. PAGINA 22

25 Literatuur BOEKEN IMO IN664E 2013 edition, Marpol annex VI and NTC 2008 with guidelines, ISBN: TECHNISCHE DOCUMENTEN GL K. Diekmann, Revised MARPOL Annex VI and NOx Technical Code 2008 of engine , GLAPP C MAK, Diesel Engine Acceptance Test Record of engine No.: 39182, BV 0769 HBR 13 PAGINA 23

26 Bijlage Bijlage 1: Speed power prediction for an 102 M 4400 TDW HLV, MARIN report nr , PAGINA 24

27 Bijlage 2: bladzijde 1 EEOI sheet Ice Ship type class Ship identification Indian Dawn 5 0 Date of file Author Arjen Helder Main Particulars Parameter Value Dimension Comment Length, overall Loa 111,74 [m] Length, between parpendiculars Lpp, or 96% Loa 102 [m] EEDI Breadth moulded B 16,8 [m] Depth moulded D 9,3 [m] Design draught moulded T 7,18E+03 [tonne] Gross tonnage G 5460 [grt] Deadweight at desig draught Dwt 4400 [tonne] EEDI Displacement at design draught Delta 7176 [tonne] Lightweight Delta_Dwt 2744 [tonne] Vref [kn] 15,5 [kn] EEDI Draft [m] 5,6 [m] No of pax [-] 0 [-] PAGINA 25

28 Bijlage 3: reis 1, bladzijde 2 en 3 EEOI sheet PAGINA 26

29 PAGINA 27

30 Bijlage 4: reis 2, bladzijde 2 en 3 EEOI sheet PAGINA 28

31 PAGINA 29

32 Bijlage 5: reis 3, bladzijde 2 en 3 EEOI sheet PAGINA 30

33 PAGINA 31

34 Bijlage 6: bladzijde 4 EEOI sheet PAGINA 32

35 Bijlage 7: D2 test cycle uit NOx technical file AE1 PAGINA 33