Onderzoeksrapport. Erik Jensma. Onderzoek naar de emissies aan boord van de Holland

Onderzoeksrapport Erik Jensma Onderzoek naar de emissies aan boord van de Holland Naam: Erik Jensma Klas: M4DP Begeleider: R. van der Meer School: Maritiem Instituut Willem Barentsz 29 December 2014 Versie: 2.3

Voorwoord Dit onderzoeksrapport is geschreven als onderdeel van de module Project Management and Thesis. De thesis bestaat uit een praktijkgericht onderzoek en is tevens een eindwerk. Dit praktijkgerichte onderzoek is een onderdeel van de afstudeerfase. De thesis voor de Dual Purpose minor mag zowel nautische als technische aspecten bevatten. In dit onderzoek zijn metingen gedaan van emissies in de uitlaatgassen aan boord van de iconische zeesleepboot de Holland. De metingen hebben een bepaalde tijd op Vol, Half en Langzaam vermogen plaatsgevonden. Vervolgens is gekeken naar het brandstofverbruik en de samenstelling van de uitlaatgassen. De metingen vonden plaats tijdens een reis van IJmuiden naar Harlingen op 6 oktober 2014. Dit onderzoek werd mede mogelijk gemaakt door Stichting Zeesleepboot Holland, Maritiem Instituut Willem Barentsz onderdeel van Noordelijke Hogeschool Leeuwarden. 1

Afkortingen: CO CO 2 CPP ECA EEDI EGR g/kwh GHG GT HC HFO IMO ISO MARPOL n NO NO 2 NO X O 2 PM Ppm RH SCR SEEMP η Koolmonoxide Koolstofdioxide Controllable Pitch Propeller Emission Control Area Energy Efficiency Design Index Exhaust Gas Recirculation Gram per kilowatt uur Green House Gasses (broeikasgassen) Gross Tonnage Hydro Carbons Heavy Fuel Oil International Maritime Organization International Organization for Standardization International Convention for the Prevention of Pollution From Ships Toerental Stikstofmonoxide Stikstofdioxide Stikstofoxiden Zuurstof Particulate matter Parts Per Million Relative Humidity Selective Catalytic Reduction Ship Energy Efficiency Management Plan Rendement 2

Inhoudsopgave I Inleiding... 6 1.1 Achtergrond... 6 1.2 Centrale vraag... 6 1.3 Deelvragen... 6 1.4 Uitlaatgassensamenstelling... 7 1.5 Huidige en toekomstige emissie-eisen... 9 2 Meetplan en methode... 14 2.1 Schip & motor... 14 2.2 Brandstof... 15 2.3 Onderzoeksopstelling... 16 2.4 Meetcycli... 19 2.5 Methode emissiemeting... 20 3 Resultaten... 23 4 Discussie resultaten aan de hand van de deelvragen... 25 4.1 Voldoet de Holland aan de huidige emissie-eisen... 25 4.2 Vergelijking met een moderne scheepsdieselmotor... 26 5 Conclusie... 28 6 Referenties... 29 Appendix I: Gemeten waardes gebruikt bij de metingen... 30 3

Samenvatting Het doel van dit onderzoek is om meer inzicht te verkrijgen naar de emissies van de Holland, zodat men een goed beeld van de huidige uitstoot kan krijgen. Dit is gerealiseerd door een aantal metingen. De metingen vonden plaats tijdens een reis van IJmuiden naar Harlingen op 6 oktober 2014. De metingen zijn verricht met behulp van een draagbare meetkoffer en hebben voor een bepaalde tijd op Vol, Half en Langzaam vermogen plaatsgevonden. Het brandstofverbruik is bepaald met behulp van een ultrasone flowmeter. Vervolgens is er gekeken naar het brandstofverbruik en de samenstelling van de uitlaatgassen. Aan de hand van een meetplan zijn de emissies berekend. De volgende deelvragen zijn beantwoord in dit onderzoek, om meer inzicht te krijgen in de emissies van de Holland. - Wat zijn de emissie-eisen voor een modern schip? - Voldoet de motor aan de huidige emissie-eisen als deze van toepassing waren geweest? - Is er verschil met betrekking tot emissies tussen een scheepsdieselmotor van meer dan 60 jaar oud (de Holland ) en een scheepsdieselmotor van bijvoorbeeld 6 jaar? De emissies welke zijn vastgesteld door het meten van de emissies van de hoofdmotor van de Holland zijn weergeven in tabel 1. Tabel 1: Totaal rendement en emissies bij verschillende belastingen van de hoofdmotor Belasting η totaal O 2 CO NO NO 2 NO X CO 2 SOₓ (g/kwh) 60% 36,8% 1653,0 0,1570 5,47 0,48 8,88 118,43 0,376 45% 35,3% 2484,6 0,2920 9,98 0,99 16,28 165,23 0,385 30% 33,3% 3704,1 0,5241 18,26 2,45 30,48 255,70 0,324 4

Summary The purpose of this research is to gain insight into the emissions of seagoing tug the Holland, to get a good point of view for the current emissions. This was achieved through a number of measurements. The measurements were taken during a trip from IJmuiden to Harlingen on October 6, 2014. The measurements were made using a portable emission analyzer and found place at Full, Half and Slow speed. The fuel consumption was determined with the aid of an ultrasonic flow meter. Then a closer look was made of the composition of the exhaust gasses and the fuel consumption. The emissions were calculated using a measurement plan. The following questions were answered in this research to gain more insight into the emissions of seagoing tug the Holland. - What are the emission regulations for a modern ship? - Will the engine meet current emissions requirements if these would apply? - Is there a difference regarding emissions between a marine diesel engine of more than 60 years old (the Holland) and, for example, a 6 year old marine diesel engine? Table 2 shows the measured values of the emissions of the main engine of the Holland. Table 2: Total efficiency and emissions at different loads of the main engine Load η total O 2 CO NO NO 2 NO X CO 2 SOₓ (g/kwh) 60% 36,8% 1653,0 0,1570 5,47 0,48 8,88 118,43 0,376 45% 35,3% 2484,6 0,2920 9,98 0,99 16,28 165,23 0,385 30% 33,3% 3704,1 0,5241 18,26 2,45 30,48 255,70 0,324 5

I Inleiding 1.1 Achtergrond Het doel van dit onderzoek is meer inzicht te verkrijgen naar de emissies van de Holland. Zodat men een goed beeld van de huidige uitstoot krijgt en vergelijkingen met andere motoren/schepen kan maken en eventueel overtuigingen kan doen. Door dit onderzoek moet er meer duidelijkheid komen in de uitstoot van de Holland. De metingen worden verricht met behulp van een draagbare meetkoffer en zullen een bepaalde tijd plaats vinden op Vol, Half en Langzaam vermogen. Het brandstofverbruik wordt bepaald met behulp van een ultrasone flowmeter. Vervolgens wordt gekeken naar het brandstofverbruik en de samenstelling van de uitlaatgassen, zodat er een vergelijking kan worden gemaakt met een modern schip en de huidige emissie-eisen. 1.2 Centrale vraag: Wat stoot zeesleepboot de Holland uit aan emissies? Dit onderzoek wordt gedaan om op deze manier meer inzicht te verkrijgen naar de uitstoot om zo te kijken of oude scheepsdieselmotoren daadwerkelijk zo slecht presteren betreft emissies, zoals veel mensen denken. 1.3 Deelvragen Met behulp van de onderstaande deelvragen is men in staat om antwoord te geven op de centrale vraag. - Wat zijn de emissie-eisen voor een modern schip? - Voldoet de motor aan de huidige emissie-eisen als deze van toepassing waren geweest? - Is er verschil met betrekking tot emissies tussen een scheepsdieselmotor van meer dan 60 jaar oud (de Holland ) en een scheepsdieselmotor van bijvoorbeeld 6 jaar? 6

1.4 Uitlaatgassensamenstelling Om meer te kunnen zeggen over de emissies in het algemeen kijkt men eerst naar de samenstelling van uitlaatgassen van een scheepsdieselmotor. Bepaalde gassen zijn schadelijk voor mens en milieu en bepaalde gassen behoren tot de niet-schadelijke gassen. De uitlaatgassen bestaan uit de volgende samenstelling (Kuiken, 2011): - Zuurstof - Stikstof - Koolstofdioxide - Waterdamp - Koolmonoxide - Zwaveloxiden - Stikstofoxiden - Koolwaterstofverbindingen - Stofdeeltjes (aërosolen) Figuur 1: Samenstelling uitlaatgassen 1.4.1 Zuurstof In de uitlaatgassen van dieselmotoren is altijd zuurstof (O 2 ) aanwezig. Lucht bestaat voor ongeveer 21 % volume uit zuurstof en is samen met stikstof het grootste bestanddeel van lucht. Zuurstof is noodzakelijk voor het verbrandingsproces. Lucht is niet alleen noodzakelijk voor het verbrandingsproces, maar ook voor het spoel- en koelproces van de motor. Door het lucht overschot (luchtovermaat) in de cilinders is er dus ook zuurstof te vinden in de uitlaatgassen. Het zuurstofgehalte in de uitlaatgassen varieert tussen 13% en 16%. De luchtovermaat is vaak 3 of hoger. Zuurstof behoord vanzelfsprekend tot de niet-schadelijke gassen. 1.4.2 Stikstof Stikstof (N 2 ) is het grootste bestanddeel van lucht met ongeveer 78% volume. Tevens is stikstof het grootste bestanddeel van de uitlaatgassen. Normaal gesproken is stikstof een inert gas en reageert het onder normale omstandigheden niet met andere stoffen, en is dus een niet-schadelijk gas. Echter wanneer er verbranding plaatsvindt reageert er een kleine hoeveelheid stikstof met andere stoffen. Op deze manier ontstaat ook NO X. 1.4.3 Koolstofdioxide Koolstofdioxide (CO 2 ) is ook één van de hoofdbestanddelen van uitlaatgassen. Tijdens het verbrandingsproces treedt de volgende reactie op: C + O 2 CO 2 7

Kooldioxide is een niet-giftig gas. Het is echter wel de grote boosdoener voor het broeikaseffect dat als gevolg heeft dat de aarde langzamerhand gemiddeld in temperatuur stijgt. Installaties met een zo hoog mogelijk rendement zijn dus gunstig om het broeikaseffect te beperken. (van Maanen, 2000) Het is alleen mogelijk deze uitstoot te beperken door lichtere brandstoffen te gebruiken met relatief minder koolstof en dus met meer waterstof. Ook het ontwikkelen van een motor met een hoger rendement, en dus een kleiner specifiek brandstofverbruik, helpt mee aan de reductie van CO 2 uitstoot. 1.4.4 Waterdamp Waterdamp (H 2 O) ontstaat bij de verbranding van koolwaterstoffen. De waterstoffen in de brandstof reageren tijdens de verbranding met zuurstof, daarbij ontstaat onder andere water(damp). Hieronder wordt de verbranding van ethaan weergeven: 2 C 2 H 6 + 7 O 2 4 CO 2 + 6 H 2 O Waterdamp in de uitlaatgassen is niet schadelijk voor de gezondheid en voor het milieu. 1.4.5 Koolmonoxide Koolmonoxide (CO) ontstaat bij een onvolledige verbranding van de koolstoffen, dit is het gevolg van een gebrek aan voldoende zuurstof. Dit vindt onder andere dicht bij de wanden van de verbrandingskamer plaats. Ook een slechte menging van de brandstof met lucht is een oorzaak. 2 C + O 2 2 CO Koolmonoxide zal in de atmosfeer binnen enkele uren worden omgezet in koolstofdioxide, en draagt dus bij aan het broeikaseffect. Bovendien is koolmonoxide een zeer giftig gas voor de mens. Bij het inademen van koolmoxide in een gesloten ruimte kan de dood onmiddellijk tot gevolg treden. CO behoort dus tot een schadelijk gas in de uitlaatgassen. 1.4.6 Zwaveloxiden Zwaveloxiden (SO X ) zijn een product van de reactie van zwavel met zuurstof tijdens de verbranding. De zwavel bevindt zich in de brandstof en/of de smeerolie. Naast zwaveldioxide (SO 2 ) wordt er ook een beetje zwaveltrioxide(so 3 ) gevormd, samengevoegd dus SO X. S + O 2 SO 2 en 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 Zwaveloxiden behoren tot de belangrijkste veroorzakers van zure regen. Dit is schadelijk voor zowel de mens als natuur. Tevens heeft het een destructieve werking op gebouwen, vooral het zachte kalksteen. Op de oceaan levert de uitstoot van SO x niet veel problemen op, omdat zeewater deze gassen makkelijk kan neutraliseren, zeewater is namelijk licht alkalisch. 1.4.7 Stikstofoxiden Stikstofoxiden (NO X ) ontstaan bij het verbrandingsproces van stikstof met zuurstof op hoge temperaturen. Stikstofoxiden ontstaan onder drie voorwaarden: er dient een voldoende zuurstof overmaat aanwezig te zijn, de temperatuur moet minstens boven de 1200 ⁰C zijn en de reactietijd 8

moet voldoende zijn, zodat er NO X vormt. Bovendien zit er een kleine hoeveelheid stikstof in de brandstof, bij zware olie is dit meer dan in lichtere fracties. De volgende reacties treden op: N 2 + 2 O 2 2 NO 2 en N 2 + O 2 2 NO Stikstofoxiden dragen bij aan de smog en veroorzaken zure regen. Ook bevorderen ze het broeikaseffect en behoren tot de veroorzakers van afbraak van de ozonlaag. Men kan dus wel stellen dat NO x nadelige gevolgen voor flora en fauna heeft. 1.4.8 Koolwaterstofverbindingen Bij de verbranding blijven er ook onverbrande deeltjes over, zoals roet. Maar ook koolwaterstofverbindingen(hc) in gasvorm komen voor. Deze HC-verbindingen bestaan uit een zeer grote diversiteit verbindingen en kunnen in veel chemisch mogelijke combinaties voorkomen. Vooral de aromatische verbindingen zijn slecht voor de gezondheid. Bij goed afgestelde motoren zijn deze HC-verbindingen zo weinig mogelijk aanwezig. 1.4.9 Fijnstofdeeltjes (aërosolen) Aërosolen, ook wel Particulate Matter(PM) genoemd, bestaan uit koolstof, vliegas, zware metalen, slijtagedeeltjes, etc. Naast de zware olie die verbrandt, wordt ook een deel van de smeerolie verbrand. Beide oliën bevatten de nodige metalen, waardoor metaaloxiden ontstaan. Vliegas bestaat uit asdeeltjes van zeer kleine afmeting (0,1 tot 1 μm) en is zeer schadelijk bij het inademen. (Rohr & Wyzga, 2012) 1.5 Huidige en toekomstige emissie-eisen Achtergrond De IMO-regels voor verontreiniging door schepen zijn opgenomen is het International Convention on the Prevention of Pollution from Ships beter bekend als MARPOL 73/78. Op 27 september 1997 is het MARPOL-verdrag gewijzigd bij het Protocol van 1997. Sindsdien is Annex VI getiteld Regulations for the Prevention of Air Pollution from Ships er bij gekomen. Annex VI van MARPOL stelt grenzen aan NO X en SO X -emissies van schepen, en verbiedt opzettelijke emissies van ozonafbrekende stoffen. (International: IMO marine engine regulations.) De emissie-eisen door de IMO worden aangeduid als Tier I, Tier II en Tier III-normen. De Tier I- normen werden in de versie van 1997 van Annex VI opgesteld, terwijl in 2008 de Tier II / III-normen opgesteld werden in MARPOL Annex VI: - Tier I Het 1997 Protocol van MARPOL, dat Annex VI bevat, wordt van kracht 12 maanden nadat zij door 15 Staten worden aanvaard met niet minder dan 50% van het mondiale koopvaardijvloot tonnage. Op 18 mei 2004, nadat Samoa heeft ingestemd als de 15e staat (nadat de Bahama's, Bangladesh, Barbados, Denemarken, Duitsland, Griekenland, Liberia, 9

Marshal eilanden, Noorwegen, Panama, Singapore, Spanje, Zweden, en Vanuatu hadden ingestemd), is op die datum Annex VI geratificeerd, omdat die staten met 54,57% de mondiale koopvaardijvloot tonnage omvatten. Vervolgens is Annex VI pas echt in werking gesteld op 19 mei 2005. Het geldt met terugwerkende kracht op geïnstalleerde nieuwe motoren van meer dan 130 kw op schepen gebouwd op of na 1 januari 2000, of op schepen die een ingrijpende verbouwing na die datum hebben gehad. De eisen zijn ook van toepassing op vaste en drijvende platforms en ook op boorplatforms. In afwachting van de Annex VI-ratificatie hebben de meeste motorfabrikanten motoren gebouwd die voldoen aan de eisen die sinds 2000 van kracht zijn. - Tier II / III De Annex VI amendments zijn in oktober 2008 aangenomen. Deze amandments hebben nieuwe eisen geïntroduceerd betreft de brandstof kwaliteitseisen, die ingaan vanaf juli 2010. Ook zijn er nieuwe Tier II en III NOx-emissienormen voor nieuwe motoren opgesteld, en Tier I NOx eisen voor bestaande pre-2000 motoren. De herziene Annex VI treedt in werking op 1 juli 2010. In oktober 2008 werd Annex VI geratificeerd door 53 landen (waaronder de Verenigde Staten), wat neerkomt op 81,88% van het tonnage. Emission Control Areas (ECA s) Er zijn twee soorten eisen betreft de emissie-eisen en brandstofkwaliteit eisen die zijn opgenomen in Annex VI: de wereldwijde eisen, en de strengere eisen die gelden voor schepen in Emission Control Area (ECA). Een Emission Control Area kan worden aangewezen voor SOx en PM, of NOx, of alle drie soorten emissies van schepen. Bestaande Emission Control Areas zijn onder andere: - Oostzee (SOx, aangenomen: 1997 / in werking getreden: 2005) - Noordzee (SOx, 2005/2006) - Noord-Amerikaanse ECA, waaronder de meeste van de Amerikaanse en Canadese kust (NOx en SOx, 2010/2012). - Amerikaanse Caribische ECA, inclusief Puerto Rico en de Amerikaanse Maagdeneilanden (NOx en SOx, 2011/2014). Uitstoot van broeikasgassen De 2011 Amendments van Annex VI van het MARPOL hebben verplichte maatregelen om de uitstoot van broeikasgassen (GHG) te reduceren geïntroduceerd. In de Amendments is hoofdstuk 4 toegevoegd: Regulations on energy efficiency for ships. 10

NOx-emissienormen NOx-emissie grenswaarden voor dieselmotoren zijn afhankelijk van het maximale motor toerental (n, RPM), zoals getoond in tabel 3 en grafisch weergegeven in figuur 2. Tier I en Tier II grenswaarden zijn globaal, terwijl de Tier III eisen alleen NOx Emission Control Areas gelden. Tabel 3: Annex VI van MARPOL NOx emissie grenswaarden Figuur 2: Annex VI van MARPOL NOx emissie grenswaarden De Tier I-normen zijn van toepassing op bestaande motoren op schepen die gebouwd zijn tussen 1 januari 1990 tot 31 december 1999, met een cilinderinhoud 90 liter per cilinder en een nominaal vermogen 5000 kw. De Tier II-normen zullen naar verwachting worden voldaan door het verbrandingsproces te optimaliseren. De door motorfabrikanten onderzochte parameters zijn bijvoorbeeld: brandstofinjectie timing, druk, uitlaatklep timing, en de cilinder volume compressie. Van Tier III-normen wordt verwacht dat er speciale NOx-emissie reductie technologieën nodig zijn, zoals diverse vormen van water in het verbrandingsproces (met brandstof of spoellucht), extreme Miller-Timing, uitlaatgasrecirculatie (EGR) of selectieve katalytische reductie (SCR). 11

Emissies van motoren worden getest met verschillende ISO 8178 cycli (E2, E3 cycli van verschillende soorten voortstuwingsmotoren, D2 voor hulpmotoren met een constant toerental, C1 voor hulpmotoren met een variabele toerental en belasting). Motoren worden gemeten met schone dieselbrandstoffen, hoewel er in de praktijk gebruik van restbrandstoffen. Zwavelgehalte van de brandstof De Annex VI voorschriften bevatten grenswaarden op het zwavelgehalte van stookolie als een maatregel om de SOx-emissies en indirect de PM uitstoot te controleren (er zijn geen expliciete PM emissiegrenswaarden). Er bestaan bijzondere bepalingen voor de brandstofkwaliteit voor SOx Emission Control Areas (SOx ECA of SECA). De grenswaarden voor het zwavelgehalte en de data zijn weergegeven in tabel 4 en geïllustreerd in figuur 3. Tabel 4: Annex VI van MARPOL zwavelgrenswaarden Figuur 3: Annex VI van MARPOL zwavelgrenswaarden 12

Stookolie (HFO) is toegestaan, mits het voldoet aan de toepasselijke grenswaarde voor zwavel (dat wil zeggen, er is geen mandaat om destillaat brandstoffen te gebruiken). Alternatieve maatregelen zijn ook toegestaan (in de SOx ECA's en wereldwijd) om zwavel uitstoot te reduceren, bijvoorbeeld door het gebruik van scrubbers. Schepen kunnen bijvoorbeeld gebruik maken van brandstof met 1,5% S in de brandstof in SOx ECA's, mits de schepen een reinigingssysteem voor uitlaatgassen installeren of gebruik maken van andere technologische methodes om SOx-emissies te beperken tot 6 g / kwh. De uitstoot van broeikasgassen MARPOL Annex VI, hoofdstuk 4 introduceert twee verplichte systemen bedoeld om aan de energieefficiëntie norm voor schepen te voldoen namelijk de Energy Efficiency Design Index (EEDI), voor nieuwe schepen, en het Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP) voor alle schepen. - De EEDI is een performance-based systeem dat een bepaalde minimale energie-efficiëntie vereist van nieuwe schepen. Scheepsontwerpers en -bouwers zijn vrij om de technologieën te kiezen om aan de EEDI eisen van een bepaald scheepsontwerp te voldoen. - Het SEEMP wordt een systeem om de energie-efficiëntie van schepen te verbeteren. De regeling geldt voor alle schepen van 400 GT of meer en is vanaf 1 januari 2013 van kracht. 13

Meetplan en methode 2 Voordat de metingen werden verricht, is een duidelijk meetplan opgesteld voor een zo betrouwbaar mogelijke meting. Vooraf is met het hoofd technische dienst van de Holland besproken waar en wanneer de meting plaats ging vinden. De metingen werden verricht op Vol, Half en Langzaam vermogen. 2.1 Schip & motor De Holland is een bergingsjager dat door rederij Doeksen in 1951 in gebruik is genomen. In de zomerperiode fungeerde de Holland ook wel als passagiersschip, en kon het wel meer dan 800 mensen vervoeren. Van 1976 tot 1998 is het schip gecharterd door Rijkswaterstaat. Toen in 1998 besloten werd het schip te slopen is een actie op touw gezet om het schip te behouden. Sindsdien is het schip in originele staat teruggebracht en is het een museumschip geworden. Tabel 5: Scheepsgegevens Type schip: Motorbergingsjager/passagiersschip Werf: Ferus Smit, Foxhol Kiel gelegd: April 1950 Opgeleverd: November 1951 Bouwwijze: Staal, geklonken met gelaste tanktops, houten dekken op staal Roepnaam: PESK IMO-nummer: 515 34 62 Lengte OA: 57,35 meter Breedte OA: 9,54 meter Diepgang: 3,70 meter (gemiddeld) Snelheid: 16 knopen Actieradius: 11.000 nautische mijl Bruto tonnage: 570 ton Waterverplaatsing: Max. 853 ton Passagierscapaciteit (1951): 804 personen Passagierscapaciteit (huidige eisen): 80 personen Tabel 6: Motorgegevens Fabrikant: Werkspoor Type: TMABS 3910 Serienummer: 1354 Vermogen: 2750 IPK (indicateur paardenkracht) 2100 APK (as paardenkracht) 1499 kw Toerental: 275 RPM Aantal cilinders: 10 stuks Type verbrandingsmotor: 4-slag Dieselmotor Boring: 390 mm Slag: 680 mm Drukvulgroep: Brown-Boveri Inspuit volgorde vooruit: 1-6-2-8-4-10-5-9-3-7-1 Inspuit volgorde achteruit: 1-7-3-9-5-10-4-8-2-6-1 14

2.2 Brandstof De gebunkerde brandstof is DIN IGO 1000ppm S, heating oil. Dit is laagzwavelige gasolie met een zwavelpercentage van nog geen 0.1%. Na het bunkeren is er een brandstofanalyse uitgevoerd door Shell Nederland Raffinaderij B.V. De specificaties van de gebunkerde brandstof zijn te vinden in tabel 7 en de zogenaamde vervuilingen in tabel 8. Tabel 7: Brandstofspecificaties Property Method Result Units Density at 15 ⁰C EN ISO 12185 0.8474 Kg/L Colour Visual Red Viscosity at 20 ⁰C EN ISO 3104 5.083 mm 2 /s Cloudpoint ISO 3015-3 ⁰C CFPP EN 115-19 ⁰C Distillation: recovered at 250 ⁰C ISO 3405 29.7 %(v/v) Distillation: recovered at 350 ⁰C ISO 3405 91.3 %(v/v) Sulpher EN ISO 8754 989 Mg/kg Flashpoint PMcc ISO 2719 61.0 ⁰C Ash ISO 6245 <0.010 %(m/m) Carbon residue (on 10% distillation ISO 10370 <0.30 %(m/m) residue) Heat of Combustion DIN 51603 45.59 MJ/kg Tabel 8: Vervuiling in de brandstof Total contamination Clear and Bright at 15 ⁰C ASTM D 4176 Pass Free water at 15 ⁰C ASTM D 4176 Pass (absent) Particulates at 15 ⁰C ASTM D 4176 Pass (absent) Point of Haziness at room temperature ASTM D 4176 <=2 Water ISO 12937 60 Mg/kg Solvent yellow 124 DIN 51426 6-9 Mg/L Conductivity at 10 ⁰C ASTM D 2624 66 ps/m Lubricity (wsd 1,4) at 60 ⁰C ISO 12156-1 408 μm Copper corrosion (3h/50⁰C) ISO 2160 Class 1 FAME content EN 14078 EN 14078 <0.05 %(v/v) Thermal Stability 15

2.3 Onderzoeksopstelling Voor de metingen van de emissies aan boord van de Holland is gebruik gemaakt van verschillende meetinstrumenten en apparatuur. 2.3.1 Meetkoffer De metingen van de uitlaatgassen zijn verricht met een draagbare meetkoffer. Dit is een ecom-j2kn. Deze meetkoffer zal gedurende de meting elke seconde een meting doen naar O 2, CO, NO, NO 2, NO X en CO 2. Deze gegevens worden direct weergegeven op het lcd-scherm en worden tevens opgeslagen op een SD-geheugenkaart, welke later kan worden uitgelezen op een laptop. De sonde moet zo in de uitlaatgassenpijp worden gestoken zodat het uiteinde van de sonde zich in het midden van de uitlaatgassenpijp bevindt. Vervolgens worden de uitlaatgassen uit de pijp aangezogen en komen zo in het gasanalyseapparaat terecht. Voor de bevestiging van de sonde moet eerst een adaptor worden gemaakt, omdat het de bedoeling is dat de sonde gedurende de meting op zijn plaats blijft. Deze Probe-adaptor bestaat uit messing verloopstukjes en een snijring (Figuur 4 en figuur 5). De meetkoffer is eind 2013 uitgebreid getest en gekalibreerd door Imbema Controls BV. Ook tijdens het opstarten van de meetkoffer zal de meetkoffer eerst één minuut kalibreren er gemeten kan worden. De kalibratie gegevens zijn weergeven in tabel 9. Tabel 9: Specificaties meetkoffer Parameter Meetbereik Principe Tolerantie O2 0 25 %V/V Elektrochemisch 2 % CO 0 4000 ppm Elektrochemisch 5 % CO2 - Berekening - NO 0 2000 ppm Elektrochemisch 5 % NO2 0 200 ppm Elektrochemisch 5 % NOx - Berekening - Figuur 4: Probe-adaptor 16

Figuur 5: Probe-adaptor 17

2.3.2 Temperatuur/relatieve luchtvochtigheid data logger Het is ook van belang om de temperatuur en de relatieve luchtvochtigheid van de spoellucht te weten. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van de: Lascar EL-USB-2-LCD. Dit is een handzame data logger in USB-formaat die zowel de temperatuur alsook de relatieve luchtvochtigheid meet. De opgeslagen data kan vervolgens worden uitgelezen met behulp van een programma op de laptop en kan vervolgens in een overzichtelijke grafiek worden weergeven. Tabel 10: Specificaties temperatuur/rel. luchtvochtigheid datalogger 1 Bereik Afwijking (gemiddeld) Afwijking(max) Temperatuur -35 ⁰C tot +80 ⁰C ±0.5 ⁰C ±2 ⁰C Relatieve luchtvochtigheid 0 tot 100 %RH ±3.0 %RH ±5.0 %RH 2.3.3 Flowmeter Om te bepalen hoeveel brandstof er door de motor wordt verbruikt, is er een flowmeter op de brandstofleiding geïnstalleerd. Deze gegevens zijn nodig bij de berekening van de emissies. De flowmeter betreft de ultrasone flowmeter FLUXUS ADM 7407 van het merk Flexim in combinatie met CDM2N52 sensoren van Flexim. De sensoren worden bevestigd in de Variofix C houder voor het beste signaal, en vervolgens tegen de brandstofleiding gemonteerd. De sensoren moeten tegen een zo glad mogelijke buis gemonteerd worden met de bijbehorende ultrasonic coupling pasta. Zowel de transmitter als de sensoren zijn ISO-gecertificeerd. Tabel 11: Specificaties flowmeter 2 1 http://www.lascarelectronics.com/temperaturedatalogger.php?datalogger=375 2 http://www.flexim.com/nl/fluxus-adm-7407 18

2.4 Meetcycli De metingen zijn zoveel mogelijk gedaan volgens de ISO 8178 standaard. De emissies zijn afhankelijk van de beproeving omstandigheden van de motor, waaronder de belasting en het toerental. Voor de Werkspoor TMABS 3910 in de Holland geldt de E3-cycle. De E3-cycle is een test voor een schroefwet aangedreven hoofdmotor. Deze motor is direct omkeerbaar met een direct aangedreven schroef en valt daarom dus onder deze categorie. De beproevingscyclus E3 is gegeven in tabel 12. (MARPOL. annex 13.2008) Tabel 12: Motor beproeving omstandigheden volgens de ISO 8178 E-3 Cycle Speed 100% 91% 80% 63% Power 100% 75% 50% 25% Weighting factor 0,2 0,5 0,15 0,15 Bij nieuwbouw motoren worden de emissies van dieselmotoren gemeten als de motor is opgesteld op een testopstelling bij de fabrikant. Deze is gekoppeld aan een dynamometer om nauwkeurig de belasting te meten en om zo een zo goed mogelijke situatie te creëren voor de beproeving omstandigheden. Dit onderzoek is vanzelfsprekend niet uitgevoerd op een testbank, maar tijdens een zeereis van IJmuiden naar Harlingen. Het is dus praktisch onmogelijk om tijdens de reis van IJmuiden naar Harlingen deze beproeving omstandigheden te behalen, tevens is deze motor al 60 jaar in bedrijf waardoor dit waarschijnlijk ook onmogelijk is. Er is gestreefd om zo dicht mogelijk bij deze situatie te komen tijdens de metingen. Het was onmogelijk het exacte toerental van de motor vast te stellen omdat de toerenteller defect is. Ook was het niet mogelijk om de belasting van de motor vast te stellen. De volgende gegevens zijn dus tot stand gekomen volgens het deskundige oordeel van de hoofdwerktuigkundige. De gebruikte beproevingscyclus voor deze meting is gegeven in tabel 13. Tabel 13: Motor beproeving omstandigheden zoals gemeten Vol Half Langzaam Speed (RPM) 225 140 100 Power (%) 60 45 30 19

2.5 Methode emissiemeting Dit meetplan is gemaakt om de variabelen O₂, CO en NOₓ te berekenen. De CO₂ uitstoot wordt direct berekend door de meetapparatuur. De SOₓ emissie wordt achteraf teruggerekend aan de hand van de meetresultaten, het brandstofverbruik en de brandstofspecificaties. De hoofdmotor zal zo goed als mogelijk volgens de bijbehorende beproevingsopstelling draaien. De emissiemetingen in de verschillende belastingstoestanden van de motor zal gedurende 15 minuten plaatsvinden, de metingen beginnen pas wanneer de motor is gestabiliseerd. 2.6 Correcties De meetwaarden worden omgezet naar een standaard zuurstofgehalte om ervoor te zorgen dat de luchtovermaat geen invloed uitoefent op de resultaten van de meting en zodat verschillende metingen met elkaar vergeleken kunnen worden. In deze meting is er gecorrigeerd naar een zuurstofpercentage van 20% met behulp van de volgende formule (Kenniscentrum InfoMil.2014) : c. f. = 21 O s 21 O m met: c.f. correctiefactor naar een standaard zuurstofconcentratie in droog rookgas 21 zuurstofconcentratie in droge lucht O s de zuurstofconcentratie (v%) betrokken op droog rookgas waarnaar de herleiding moet plaatsvinden, in dit geval dus 20% O m de actuele zuurstofconcentratie (v%) betrokken op droog rookgas dat is gemeten Er is al droog rookgas gemeten door de meetkoffer, dus er hoeft niet gecorrigeerd te worden voor een nat/droge meting. Ook hoeft eerst de druk en temperatuur niet gecorrigeerd te worden omdat er is gemeten met een extractief meetsysteem dat ingeregeld wordt bij het opstarten van het systeem. 2.7 Concentraties omrekenen De gecorrigeerde meetwaarden zijn nu in een percentage of ppm. Dit moet worden omgerekend naar een waarde in mg/m³. Dit wordt berekend volgende formule: C m = M 22,4 C v met: C m concentratie (mg/m³) bij standaard druk en temperatuur in droog rookgas M molecuulmassa (g/mol) van de betreffende component 22,4 molair volume (l/mol) van een ideaal gas bij 273 K en 101,3 kpa C v concentratie (ppm) Er moet worden gezegd dat bij de berekening van de NOₓ concentratie vanuit wordt gegaan dat het aandeel NO in de atmosfeer wordt omgezet in NO₂. Voor omrekening van de NO X wordt daarom gebruik gemaakt van de molecuulmassa van NO₂, welke 46 g/mol is. 20

De door de IMO vastgestelde NO X eisen voor scheepsdieselmotoren zijn in g/kwh gegeven. Deze worden verkregen door met de volgende formule de relatieve emissie in g/kwh te berekenen. E rel = 0,0036 C m V st H 21 21 O m met: E rel relatieve emissie (g/kwh) 0,0036 omrekenfactor van g/gj naar g/kwh C m concentratie (mg/m³) bij standaard druk en temperatuur in droog rookgas V st stoichiometrisch droog rookgasvolume (m³/kg), te benaderen met de formule Vst = 0,929 + 0,221*H H stookwaarde van de brandstof (MJ/kg) 21 zuurstofconcentratie in droge lucht O m actuele zuurstofconcentratie (v%) betrokken op droog rookgas 2.8 Van input naar output De relatieve emissie is nu berekend in g/kwh van het vermogen wat de motor in gaat. De emissieeisen zijn echter gegeven als relatieve emissie van het daadwerkelijke vermogen. Het volgende verband bestaat tussen de relatieve emissie van de input en de relatieve emissie van de output: E output = E input η t met: E output relatieve emissie van het uitgaande vermogen (g/kwh) E input relatieve emissie van het ingaande vermogen (g/kwh) totaal motorrendement η t Om de relatieve emissie van het uitgaande vermogen te kunnen berekenen moet eerst het motorrendement bij de verschillende belastingen bepaald worden. Dit wordt gedaan met behulp van de volgende formule: η t = 1 H 0 be met: η t totaal motorrendement H 0 stookwaarde van de brandstof (MJ/kg) be specifiek brandstofverbruik (kg/mj) De stookwaarde van de brandstof is gegeven in het laboratoriumonderzoek van de gebunkerde brandstof in hoofdstuk 2.2. Het specifiek brandstofverbruik bij verschillende belastingen wordt uit het beproeving certificaat gehaald. 2.9 Herleiding NOₓ naar ISO-condities De NOₓ emissie van dieselmotoren is afhankelijk van de verbrandingslucht condities, zoals temperatuur en luchtvochtigheid. De gemeten emissies worden daarom eerst teruggerekend naar ISO condities. De ISO condities hebben een temperatuur van 288 K, een druk van 101,3 kpa en een relatieve vochtigheid van 60%. Hier wordt de volgende formule voor gebruikt: E NOx = E rel 101,3 P m ( T m 288 ) 1,53 e 19(x n 0,0063) 21

met: E NO ₓ emissie stikstofoxiden herleid tot ISO-condities (g/kwh) E rel relatieve emissie stikstofoxiden (g/kwh) P m gemeten absolute atmosferische druk (kpa) T m inlaatluchttemperatuur (K) gemeten vochtgehalte van de inlaatlucht (kg/kg) X n 2.10 Berekening SOₓ gehalte De SO₂ emissie wordt teruggerekend met behulp van de brandstofgegevens. Dit wordt gedaan omdat een directe SO₂ meting met de meetkoffer niet betrouwbaar genoeg is. SO₂ emissie wordt berekend met de volgende formule: E SOx = M SO2 F AW br G s 10 s p met: E so ₓ emissie zwaveloxiden (g/kwh) M so ₓ molecuulmassa (g/mol) van SO₂ AW s atoomgewicht (g/mol) van S F br brandstofverbruik (kg/u) G s zwavelgehalte (m%) in de brandstof P vermogen (kw) 2.11 Uitlaatgassendebiet Het uitlaatgassendebiet wordt berekend op basis van het brandstofverbruik met de volgende formule: 21 F s = F br V st 21 O s met: F s gestandaardiseerd debiet (m³/u) van droog rookgas bij een standaard zuurstofconcentratie van 15% F br brandstofverbruik (kg/u) V st stoichiometrisch droog rookgasvolume (m³/kg) 21 zuurstofconcentratie in droge lucht O s de zuurstofconcentratie (v%) betrokken op droog rookgas 22

3 Resultaten 3.1 Motorcondities tijdens de meting Zoals in het meetplan weergeven in het vorige hoofdstuk zijn de metingen verricht bij verschillende toerentallen en belastingen van de motor. De metingen zijn verricht bij 60%, 45% en 30% van de maximale belasting. De eerste meting op 60% is gedaan rond 10:30 op 06-10-2014 op de Noordzee, de andere metingen met 45% en 30% belasting zijn gedaan op 06-10-2014 rond 16:00 tijdens de aanloop naar Harlingen. In appendix I zijn de parameters gegevens die gebruikt zijn bij bovenstaande berekeningen. De gebruikte formules en eenheden zijn uitgewerkt in het meetplan. 3.2 Directe meetresultaten De direct gemeten emissies door de meetkoffer zijn weergeven in tabel 14. Tabel 14: Direct gemeten emissies Belasting (%) O 2 (%) CO (ppm) NO (ppm) NO 2 (ppm) NO x (ppm) CO 2 (%) Full 60 14,2 164 3409 204 3613 5,0 Half 45 15,3 181 3732 243 3975 4,2 Slow 30 16,7 181 3780 332 4112 3,2 3.3 Gecorrigeerde meetresultaten De meetresultaten zijn gecorrigeerd zoals omschreven in het meetplan. Het O₂ percentage is gelijk gebleven omdat deze niet gecorrigeerd hoeft te worden naar een ander O₂ percentage. Wel moet vermeld worden dat alle andere emissies gecorrigeerd zijn naar een zuurstofpercentage van 20%. De gecorrigeerde meetwaarden zijn gegeven in tabel 15. Tabel 15: Gecorrigeerde emissies Belasting (%) O 2 (%) CO (ppm) NO (ppm) NO 2 (ppm) NO x (ppm) CO 2 (%) Full 60 14,2 24 501 30 531 0,74 Half 45 15,3 32 655 43 697 0,74 Slow 30 16,7 42 879 77 956 0,74 De emissies, weergeven in ppm, worden nu omgerekend naar de eenheid g/kwh. Als vermogen wordt nu het uitgaande vermogen genomen, dus met een factor die gelijk is aan het totale motorrendement toegevoegd. Voor deze omrekening is het stoichiometrisch droog rookgasvolume nodig. Dit is berekend met behulp van de stookwaarde en bedraagt 11,00 m³/kg. De emissies in de eenheid g/kwh zijn gegeven in tabel 16. Tabel 16: Gecorrigeerde emissies in g/kwh bij standaard condities Belasting (%) O 2 CO NO NO 2 NO x CO 2 Full 60 1478,8 0,1405 4,89 0,43 7,94 105,95 Half 45 1981,6 0,2329 7,96 0,79 12,98 131,78 Slow 30 3039,0 0,4300 14,98 2,01 25,01 185,17 23

De in tabel 16 gegeven emissiewaarden zijn geldig voor een standaardconditie in droog rookgas bij een druk van 101,3 kpa, een temperatuur van 273 K en een standaard zuurstofconcentratie van 20%. De NOₓ eisen zijn echter niet gegeven bij deze standaardconditie, maar bij de ISO condities in droog rookgas bij een druk van 101,3 kpa, een temperatuur van 288 K en een relatieve vochtigheid van 60%. Als de emissies zijn omgerekend naar deze condities de volgende waardes tot stand in tabel 17. Tabel 17: Gecorrigeerde emissies in g/kwh bij ISO condities Belasting (%) O 2 CO NO NO 2 NO x CO 2 Full 60 1653,0 0,1570 5,47 0,48 8,88 118,43 Half 45 2484,6 0,2920 9,98 0,99 16,28 165,23 Slow 30 3704,1 0,5241 18,26 2,45 30,48 255,70 3.4 Motorrendement De totale motorrendementen per belasting die gebruikt zijn bij de omrekening van input vermogens naar output vermogens zijn gegeven in tabel 18. Tabel 18: Totaal motorrendement bij verschillende koppels Belasting Totaal rendement 60% 36,8 45% 35,3 30% 33,3 3.5 Zwavelemissies De teruggerekende zwavelemissies zijn weergeven in tabel 19. Tabel 19: Teruggerekende zwavelemissies Beslasting SOₓ (g/kwh) 60% 0,3755 45% 0,3851 30% 0,3244 3.6 Uitlaatgassendebiet Ten slotte kan het uitlaatgassendebiet ook berekend worden per belasting. Deze zijn gegeven in tabel 20. Tabel 20: Uitlaatgassendebiet Belasting Uitlaatgassendebiet (m³/uur) 60% 6113 45% 5563 30% 4097 24

4 Discussie resultaten aan de hand van de deelvragen 4.1 Voldoet de Holland aan de huidige emissie-eisen NOₓ emissie-eisen Omdat het toerental van de Holland variabel is en tussen de 130 RPM en 2000 RPM ligt, kunnen de volgende maximale NO X emissies worden berekend. Weergegeven in tabel 21. De waardes uit tabel 22 zijn de gemeten NO X waardes aan boord van de Holland. Tabel 21: Maximale NO X emissie per toerental in (g/kwh) Tier: n=225 RPM (60%) n=140 RPM (45%) n=100 RPM (30%) I 15,23 16,75 17,91 II 12,66 14,12 15,26 III 3,05 3,55 3,58 Tabel 22: Berekende NO X emissies Holland Belasting NO X Full 60 % 8,88 Half 45 % 16,28 Slow 30 % 30,48 Men verwacht dat de NO X uitstoot stijgt naarmate het toerental, en dus het vermogen, oploopt. Dit is echter niet het geval. NO X uitstoot wordt namelijk bepaald door drie factoren: - O 2 - N 2 concentratie - Hoge verbrandingstemperatuur - Reactietijd Deze laatste factor speelt in dit geval een grote rol. De reactietijd (het verbrandingsproces) duurt zo n 140 krukgraden. (van Maanen, 2000) 225 RPM (full) 225 60 100 RPM (slow) 100 60 140 = 3,75 360 = 1350 krukgraden = 0,103 seconden 1350 140 = 1,667 360 = 600 krukgraden = 0,233 seconden 600 Hieruit blijkt dat het verbrandingsproces bij een lager toerental langer duurt, waardoor er meer tijd is om NO X te vormen. Om die reden is de NO X emissie-eis ook versoepeld voor motoren met een lager toerental, zoals te zien in figuur 2. De Holland voldoet met 60% belasting aan zowel de Tier I en Tier II eisen. Op 45% belasting voldoet de Holland ook nog net aan de Tier I eisen, maar niet meer aan de Tier II eisen. Op 30% voldoet de Holland aan geen enkele eis. De Tier III eisen komen bij geen enkele belastingssituatie in de buurt. 25

Maar omdat de Holland voor 1 januari 1990 is gebouwd hoeft het niet aan NO X emissie-eisen te voldoen. SOₓ emissie-eisen Aan de SOₓ emissie is geen eis gesteld. Er is alleen een eis gesteld aan het zwavelpercentage in de brandstof. De eis betreft zwavel in de brandstof is maximaal 3,5% (wereldwijd) en in de speciale SO X ECA gebieden is het 1,0%. De Holland vaart voornamelijk op de Noordzee, dat is een SO X ECA gebied, en zou dus moeten voldoen aan de strengere regelgeving. De brandstof heeft een zwavelpercentage van 0,0989%. Deze eis is niet leeftijdsafhankelijk, hier moet de Holland dus wel aan voldoen. Overigen emissie-eisen Voor de overige schadelijke emissies zoals CO, CO 2, HC en PM zijn geen concrete emissie-eisen. De PM(fijnstofdeeltjes) en de HC (koolwaterstoffen) zijn in dit onderzoek niet gemeten. De CO en CO 2 zijn berekend en worden weergegeven in tabel 23. Tabel 23: Berekende CO en CO 2 emissies Holland Belasting (%) CO CO 2 Full 60 0,1570 118,43 Half 45 0,2920 165,23 Slow 30 0,5241 255,70 4.2 Vergelijking met een moderne scheepsdieselmotor Voor de vergelijking betreft emissies van een oude of moderne scheepsdieselmotor is het onderzoek van een aantal studenten van het Maritiem Instituut Willem Barentsz gebruikt. Dit onderzoek is verricht op m.s. Skylge gebouwd in 2009. Dit is een coaster van 6120 GT en 122 meter met een MaK M32C van ±4000 kw met vast toerental en een CPP. In tabel 24 is het totaal rendement en emissies bij ISO-condities van m.s. Skylge weergeven en in tabel 25 is het totaal rendement en emissies bij ISO-condities van de Holland weergeven. (van der Meer, Bergsma, & Nicolai, 2014) Tabel 24: Totaal rendement en emissies bij ISO-condities van m.s. Skylge Belasting η totaal O 2 CO NO NO 2 NO x CO 2 SOₓ (g/kwh) 100% 49,5% 555,18 0,15 4,76 0,26 7,55 311,22 7,84 85% 49,8% 516,19 0,16 4,14 0,17 6,92 297,06 6,92 75% 48,7% 594,20 0,38 4,37 0,07 6,77 326,30 6,19 46% 45,8% 577,38 0,80 3,15 0,05 4,88 327,06 4,88 26

Tabel 25: Totaal rendement en emissies bij ISO-condities van de Holland Belasting η totaal O 2 CO NO NO 2 NO X CO 2 SOₓ (g/kwh) 60% 36,8% 1653,0 0,1570 5,47 0,48 8,88 118,43 0,376 45% 35,3% 2484,6 0,2920 9,98 0,99 16,28 165,23 0,385 30% 33,3% 3704,1 0,5241 18,26 2,45 30,48 255,70 0,324 Het is lastig om een één op één vergelijking met een oude en een moderne scheepsdieselmotor te maken, aangezien er te veel variabelen zijn. Met de laatste twee metingen van m.s. Skylge en de eerste twee van de Holland kunnen vergelijkingen worden gemaakt. Wat gelijk opvalt is dat een moderne scheepsdiesel een hoger totaal rendement heeft in vergelijking met een oude scheepsdieselmotor. Dit komt omdat er de laatste 60 jaar veel ontwikkelingen zijn geweest qua het verbeteren van het rendement en daardoor het brandstofverbruik naar beneden te brengen. Een groot verschil is de de turbocharger, zo geeft de turbocharger op de Holland slechts 0,12 bar, en de turbocharger op de Skylge wel 2,5 bar. Ook valt op dat de SO X emissies bij de m.s. Skylge aanzienlijk hoger zijn dan de SO X emissies bij de Holland. Dit is te verklaren doordat er op de m.s. Skylge LSHFO (Low Sulphur Heavy Fuel Oil) wordt gebruikt met een percentage van ± 1,0% zwavel en op de Holland gasolie wordt gebruikt met een percentage van nog geen 0,1% zwavel. De NO X emissies zijn per g/kwh ook hoger aan boord van de Holland. Als de 45% belasting van de Holland wordt vergeleken met de 46% belasting van m.s. Skylge kan dus ook worden geconcludeerd dat een oude scheepsdieselmotor meer NO X uitstoot dan een moderne dieselmotor. Dit heeft te maken met het verschil in toerental, wat bij m.s. Skylge aanzienlijk hoger ligt. Tot slot valt op dat bij de emissies het zuurstofpercentage hoger is en het CO 2 percentage lager is bij de Holland ten opzichte van de m.s. Skylge. Wat wijst op een slechter verbrandingsproces in de motor van de Holland. 27

5 Conclusie Door antwoord te geven op onderstaande deelvragen is het mogelijk om antwoord te geven op de centrale vraag. - Wat zijn de emissie-eisen voor een modern schip? - Voldoet de motor aan de huidige emissie-eisen als deze van toepassing waren geweest? - Is er verschil met betrekking tot emissies tussen een scheepsdieselmotor van meer dan 60 jaar oud (de Holland ) en een scheepsdieselmotor van bijvoorbeeld 6 jaar? Deze deelvragen zijn in de vorige hoofdstukken behandeld alsmede de centrale vraag: - Wat stoot zeesleepboot de Holland uit aan emissies? Dit is gedaan om op deze manier meer inzicht te verkrijgen naar de uitstoot om zo te kijken of oude scheepsdieselmotoren daadwerkelijk zo slecht presteren betreft emissies, wat veel mensen wel denken. Door de emissies te meten in drie verschillende toestanden namelijk Vol, Half en Langzaam zijn de volgende emissies berekend zoals weergeven in tabel 26. Tabel 26: Totaal rendement en emissies bij ISO-condities van de Holland Belasting η totaal O 2 CO NO NO 2 NO X CO 2 SOₓ (g/kwh) 60% 36,8% 1653,0 0,1570 5,47 0,48 8,88 118,43 0,376 45% 35,3% 2484,6 0,2920 9,98 0,99 16,28 165,23 0,385 30% 33,3% 3704,1 0,5241 18,26 2,45 30,48 255,70 0,324 Het is tijdens het onderzoek niet mogelijk gebleken om boven de 60% belasting emissies te meten, aangezien het schip gebouwd is als zeesleper. Wanneer er een sleep achter de Holland zou hangen of als het erg slecht weer was, zou de belasting omhoog gaan. Ook was het lastig om het toerental vast te stellen omdat de toerenteller defect was, bovendien was het lastig de belasting vast te stellen, dit is dus tot stand gekomen volgens het deskundige oordeel van de hoofdwerktuigkundige. Wat betreft SO X eisen voldoet de Holland wel aan de emissie-eisen. Betreffende de NO X emissieeisen voldoet de Holland niet in elke belastingstoestand. (Wanneer de NO X eisen van toepassing zouden zijn als de Holland na 1 januari 1990 zou zijn gebouwd) De emissies van de Holland zijn bepaald door een meting. Door te onderzoeken wat de emissieeisen zijn voor een modern schip kon worden gekeken of de motor van de Holland voldoet aan de huidige emissie-eisen als dat van toepassing zou zijn. Er is ook onderzocht of er verschil is tussen een scheepsdieselmotor van meer dan 60 jaar oud (de Holland ) en een scheepsdieselmotor van bijvoorbeeld 6 jaar oud (m.s. Skylge ). Door het vergelijken met een ander onderzoek naar emissies op een schip kon er gezien worden of er een daadwerkelijk verschil in emissies is met betrekking op de leeftijd van een scheepsdieselmotor. Geconcludeerd kan worden dat de Holland niet voldoet aan de emissie-eisen als deze zouden gelden voor de Holland. Een moderne motor presteert qua emissies beter dan de Holland. Er is een beter beeld is verkregen in de emissies van de Holland. 28

6 Referenties International: IMO marine engine regulations. Retrieved from https://www.dieselnet.com/standards/inter/imo.php Kenniscentrum InfoMil. (2014). Retrieved from http://www.infomil.nl/onderwerpen/klimaatlucht/meten-rapporteren/meten-luchtemissies/l40-handleiding/5-herleiding/ Kuiken, K. (2011). Emissies bij dieselmotoren. Diesel motoren deel II (2e geheel herziene druk ed., pp. 140-173) MARPOL. annex 13. (2008). Retrieved from http://www.schonescheepvaart.nl/downloads/regelgeving/doc_1362409220.pdf Rohr, A. C., & Wyzga, R. E. (2012). Attributing health effects to individual particulate matter constituents. Atmospheric Environment, 62(0), 130-152. doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.07.036 van der Meer, M. D., Bergsma, L., & Nicolai, S. M. J. (2014). Emissiemeting M.S. skylge van Maanen, P. (2000). Dieselmotoren en het milieu. Scheepsdieselmotoren (Geheel herziene druk ed., pp. 2-35-2-41) Uitgeverij Nautech. 29

Appendix I: Gemeten waardes gebruikt bij de metingen Vermogen Belasting (%) Toerental (rpm) Buitenluchtdruk (kpa) Spoellucht druk (bar) Inlaatlucht temperatuur (K) Absolute luchtvochtigheid spoellucht (kg/kg) Relatieve Luchtvochtighed spoellucht (%) Uitlaatgassen temperatuur na de turbocharger (⁰C) Brandstofverbruik (l/h) Vol 60 225 101,1 0,12 318 0,02009 33 293 212 Half 45 140 101,1 0,08 321 0,02689 37,5 282 162 Langzaam 30 100 101,1 0,03 321 0,02540 35,5 234 90 30