OCENA METOD I MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZENIA ZUŻYCIA PALIWA ORAZ EMISJI GAZÓW NA STATKACH MORSKICH

Transkrypt

1 MIROSŁAW JURDZIŃSKI Akademia Morska w Gdyni Katedra Nawigacji OCENA METOD I MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZENIA ZUŻYCIA PALIWA ORAZ EMISJI GAZÓW NA STATKACH MORSKICH Celem publikacji jest zwrócenie uwagi na możliwości podniesienia efektywności eksploatacji statków handlowych na podstawie istniejących technologii. Efektem może być zmniejszenie zużycia paliwa, a co za tym idzie ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Technologie dotychczas stosowane obejmują już zarówno fazę projektowania statków, silników i urządzeń technicznych, jak i ich eksploatacji i konserwacji. W konsekwencji ma to doprowadzić do zmniejszenia zużycia paliwa i emisji gazów. Rozpatrywane są różne typy statków najczęściej eksploatowanych, jak zbiornikowce, masowce, kontenerowce, ro-ro, promy pasażersko-towarowe itp. W opracowaniu wykorzystano publikacje Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO). WPROWADZENIE Do połowy lat 90. XX wieku armatorzy przykładali mało wagi do zmniejszania zużycia paliwa, a tym samym ograniczania emisji gazów (CO 2 ) do atmosfery na własnych statkach eksploatowanych na wodach całego świata. Związane to było z koniecznością inwestowania w nowe, drogie technologie. Tym bardziej że koszty paliwa nie wykazywały zbyt dużej tendencji wzrostu. Ponadto brakowało odpowiednich przepisów dotyczących konieczności wdrażania technologii oszczędzania paliwa na statkach. Jednak zaistniała na świecie sytuacja polityczno-gospodarcza, zawirowania na rynku paliwowym, gwałtowny wzrost cen ropy naftowej, symptomy ogólnoświatowej recesji, a także występujące coraz częściej anomalie pogodowe przypisywane ocieplaniu się klimatu za sprawą emisji do atmosfery zbyt dużych ilości CO 2 przyczyniają się do zmiany w podejściu do oszczędzania paliw, a tym samym emisji gazów do atmosfery. Wzrost kosztów paliwa powoduje obniżanie efektywności transportu morskiego. Przewidywany wzrost emisji gazów ze statków do atmosfery może być ograniczony poprzez zmniejszenie zużycia paliwa. W obu przypadkach istnieje konieczność wdrażania nowych technologii w projektowaniu, budowie i eksploatacji statków. Wiąże się to z koniecznością inwestowania znacznych środków finansowych. Ponieważ armatorzy obawiają się ryzyka wynikającego z wprowadzania zmian technologicznych, wprowadzają metody pozwalające na ograniczenie zużycia paliwa, a co za tym idzie redukcję emisji gazów spalinowych do atmosfery. Zmiany te napotykają jednak bariery, między innymi finansowe. Jak do tej pory wygrywa rachunek ekonomiczny.

2 20 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 Trzy najważniejsze przyczyny tego zjawiska są następujące [2]: finansowe Trudności w kredytowaniu nowych projektów inwestycyjnych na statkach przez małych armatorów. Armatorzy posiadający więcej statków mają większe możliwości finansowe, jednak zmniejszenie szybkości statków w celu ograniczenia zużycia paliwa i emisji gazów, w przypadku dużej konkurencji, jaka panuje na rynku handlu morskiego, może wiązać się ze stratami ekonomicznymi. Nakłady finansowe ponoszone przez armatorów na nowe inwestycje nie gwarantują ich szybkiego zwrotu. technologiczne Nowe technologie są kosztowne, co wpływa na ceny nowobudowanych jednostek. Konkurencja w przemyśle stoczniowym na świecie nie pozwala na zbyt duże i częste podwyższanie cen na nowe jednostki, gdyż grozi to utratą klientów i zamówień. Ponownie decyduje rachunek ekonomiczny. instytucjonalne Widać już zmiany. Ostre zawirowania na światowym rynku paliw w ciągu ostatnich lat, gdzie cena paliwa osiąga rekordowe ceny, zmusza armatorów do szukania oszczędności, między innymi na statkach eksploatowanych. Wprowadza się oszczędności w eksploatacji poprzez zmniejszanie szybkości oraz szkolenie załóg w zakresie optymalnej eksploatacji statków. Rośnie popyt na nowe technologie w żegludze morskiej, które wprowadza się na statki już eksploatowane, jak również nowobudowane. Główne techniki stosowanych technologii i ich wpływu na zmniejszanie zużycia paliwa oraz emisji gazów do atmosfery obejmują elementy zarówno techniczne: zmniejszenie oporów kadłuba, optymalizacja projektowania kadłubów, zmniejszanie chropowatości kadłuba, pokrywanie kadłuba żywego specjalnym tworzywem poślizgowym, napowietrzanie powietrzem powierzchni kadłuba żywego, zmniejszanie masy kadłuba i statku, optymalizacja otworów w kadłubie, stosowanie innowacji w układach napędowo-sterowym i sterśruba, elektroniczne sterowanie pracą silnika głównego, zmniejszenie mocy oświetlenia wnętrza (hotel), sterowanie pracą generatorów i urządzeń pomocniczych w siłowni, wykorzystanie ciepła odpadowego z siłowni, wykorzystanie baterii słonecznych, jak i eksploatacyjne: wykorzystanie metod optymalizacji drogi statku, optymalne nastawy autopilota, kontrola prędkości w zależności od warunków zewnętrznych, redukcja prędkości, optymalizacja przegłębienia,

3 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów optymalne czyszczenie kadłuba żywego, czyszczenie (szlifowanie) śrub napędowych, wykorzystanie energii elektrycznej do eksploatacji statku w portach, filtracja paliwa, ulepszanie paliwa, stosowanie innych paliw, monitorowanie wykorzystania energii na statku, optymalizacja balastów w podróży, wykorzystanie krótkich tras północnych (niskie zlodzenie). Na rysunku 1 pokazano podstawowe czynniki wpływające na prędkość statku oraz wartości emisji gazów do atmosfery ze statku w procesie eksploatacji. Efektywność pracy kadłuba i prędkość statku Pełny ładunek T Balast H Rys. 1. Czynniki mające wpływ na zużycie paliwa oraz emisję CO 2 do atmosfery; 1 falowanie morza, 2 wiatr, 3 prądy morskie, 4 rodzaj dna (profil), 5 stan załadowania (przegłębienie), 6 stan gładkości zanurzonej powłoki dna kadłuba, 7 system działania napowietrzania zanurzonej części kadłuba, 8 uciąg śruby, stan gładkości płatów śruby, 9 efektywność pracy śruby, 10 efektywność pracy pędnika w układzie sterśruba, 11 rodzaj paliwa,12 zapas wody pod stępką (H/T), 13 temperatura wody (porosty, chropowatość), 14 zlodzenie powierzchni morza, 15 proces prowadzenia nawigacji optymalizacja drogi statku 1. ZUŻYCIE ENERGII NA STATKACH HANDLOWYCH Niniejsze opracowanie stanowi dalszy ciąg tematu [6] związanego z obniżeniem zużycia paliwa na statkach handlowych. Koszty paliwa stanowią około 4075% całych kosztów eksploatacyjnych statku (w zależności od przeznaczenia). Na zmniejszenie zużycia paliwa w procesie eksploatacji może wpłynąć załoga statku, stosując metody wymienione w punkcie Eksploatacyjne (patrz Wprowadzenie). Inny sposób to zmiany konstrukcyjne statku skierowane na zmniejszenie zużycia paliwa. Zmiany te wymuszą między innymi rosnące ceny ropy naftowej na światowym rynku paliw.

4 22 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 Do zmniejszenia zużycia paliwa na statkach należy zastosować (już w procesie budowy, a potem w jego eksploatacji) poniższe metody: bardziej efektywne zużywanie energii do napędu statku i jego wyposażenia; zmniejszanie mocy potrzebnej do ruchu statku i urządzeń okrętowych. Na nadmierne zużycie energii mają wpływ istniejące aktualnie czynniki wewnętrzne i środowiskowe (zewnętrzne). Do czynników wewnętrznych zalicza się [12]: sposób ładowania statku; niewłaściwie obsługiwany silnik główny lub źle pracujący jego system (sterowanie); nienormowane zużycie paliwa. Do czynników zewnętrznych zalicza się: działanie czynników zakłócających ruch (falowanie, wiatry, prądy, lody); specyficzne wymagania w zakresie eksploatacji statku; brak konserwacji kadłuba żywego, pędnika (śruby napędowej) powodującej nadmierny wzrost oporu kadłuba. W celu podsumowania powyższych uwag opracowano schemat (rys. 2) przedstawiający elementy składowe związane z działaniem armatorów w celu obniżenia kosztów eksploatacyjnych statków poprzez między innymi obniżenie zużycia paliwa. Główne elementy wpływające na zmniejszenie zużycia paliwa na statkach oraz emisji gazów silnikowych do atmosfery obejmują trzy płaszczyzny: 1) obniżenia oporów kadłuba; 2) polepszenia pracy systemu napędowego; 3) optymalizacji eksploatacji statku. Technologiczne i eksploatacyjne kierunki w celu zmniejszenia zużycia paliwa i emisji gazów OBNIŻENIE OPORÓW ZMNIEJSZENIE MASY KADŁUBA POLEPSZENIE PRACY SYSTEMU NAPĘDOWEGO Optymalizacja kształtów kadłuba Stosowanie farb poślizgowych Stosowanie nowych materiałów Nowe rodzaje napędu Nowe systemy sterowe Napowietrzanie zanurzonej części kadłuba Optymalne metody projektowania Nowe projekty pędników EKSPLOATACJA STATKU Polepszenie jakości paliwa Optymalizacja tras żeglugowych Metody konserwacji kaduba Rys. 2. Kierunki działania armatorów i operatorów na statkach handlowych mające na celu zmniejszenie zużycia paliwa i emisji gazów do atmosfery (oprac. własne na podst. [2, 11])

5 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów MIARY WARTOŚCI OBNIŻENIA ZUŻYCIA PALIWA ORAZ EMISJI CO 2 DO ATMOSFERY ZE STATKÓW HANDLOWYCH W przemyśle okrętowym coraz częściej wprowadza się nowe rozwiązania, nowe konstrukcje oraz wszelkie innowacje mające na celu zmniejszenie zużycia energii oraz ograniczenie ilości gazów spalinowych do atmosfery [14]. W roku 2009 zwrócono uwagę na potencjał technologiczny przemysłu stoczniowego ukierunkowany na zmniejszenie zużycia energii na statkach, głównie za pomocą technologii już przebadanych. Jednocześnie wprowadza się innowacje w budowie silników, systemów napędowo-sterowych i kadłubów mające na celu znacząco obniżyć koszty eksploatacyjne w handlu morskim oraz chronić środowisko poprzez zmniejszenie zużycia paliwa i emisji spalin przy przewozie 1 tony ładunku na drodze 1 mili morskiej. Dodatkowo kładzie się nacisk na ulepszanie systemów już istniejących oraz zmniejszanie prędkości eksploatacyjnych statków [4, 8]. W wyniku działań Podkomitetu IMO opracowane zostały dwie zależności dotyczące emisji gazów oraz zużycia paliwa w procesie eksploatacji statku. Zależności obejmują indeksy oraz wskaźniki dotyczące emisji CO 2 do atmosfery: EEOI = emisja CO 2[g] EEDI = efekt transportowy [tony Mm] (EEDI Energy Efficiency Design Index) aktualna emisja CO 2 [g] przedstawiony wynik transportu tony Mm [ ] (EEOI Energy Efficiency Operational Indicator) W indeksie (1) opisującym efektywność emisja CO 2 obejmuje całość emisji z silnika w procesie eksploatacji statku, zaś efekt transportowy, określany jako nośność ładunkowa, pomnożony jest przez przebyte mile z ładunkiem. Prędkość w tym indeksie odgrywa bardzo ważną rolę. Wskaźnik (2) określa stosunek całkowitej emisji gazów w danej podróży. Przedstawiony wynik transportu określany jest jako iloczyn masy ładunkowej pomnożony przez liczbę mil morskich odbytych w danej podróży Analiza wskaźników w praktyce Jakość transportu morskiego można określić pod kątem efektywności ekonomicznej, jak również ekologicznej. Wprowadzone przez IMO miary zwane indeksami lub wskaźnikami, a dotyczące emisji gazów do atmosfery, stanowią połączenie wielkości zużycia paliwa z efektywnością emisji CO 2 do środowiska [13, 14, 15]. Indeks EEDI stosowany jest głównie do opracowania projektu nowego kadłuba oraz jako pomoc przy określaniu optymalnych warunków eksploatacji statku. Zatem indeks i wskaźnik posłużą jako pomoc do opracowania optymalnych (1) (2)

6 24 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 wartości zużycia paliwa i emisji gazów CO 2 do atmosfery na statkach w latach , w stosunku do obecnego stanu. Zakłada się, że dzięki inicjatywom IMO nowobudowane statki w pierwszym okresie, wstępnie, mogą obniżyć zużycie paliwa o około 30% w stosunku do stanu obecnego. Wskaźnik EEOI można wyrazić wzorem: zużyte paliwo wspólczynnik współczynnik / emisji CO EEOI = 2 (3) ładunek / ladunek przewieziony przebyta odleglosć odległość / Wskaźnik EEOI może być określany w różnej formie. W zależności od rodzaju ładunku lub typu statku może mieć miano fizyczne w postaci: gco 2, gco 2, gco2, t Mm TEU Mm m3 Mm gco 2 lane Mm, gco 2 pax Mm moc silnika zużycie paliwa współczynnik wspólczynnik emisji gazu CO EEDI = 2 nośność nosnosć ladunkowa ładunkowa prędkosć prędkość statku czas pomiaru Indeks EEDI nie może stanowić o likwidacji emisji gazów, ale może dawać wskazówki co do efektywności eksploatacji nowych statków. Natomiast dzięki wskaźnikowi EEOI operatorzy mają ogólne pojęcie o aktualnej efektywności eksploatacji statków. Jednak ani indeks, ani wskaźnik nie mogą gwarantować całkowitej redukcji emisji CO 2 [8]. Indeks w rzeczywistości opisuje efektywność konstrukcji statku w aspekcie minimalizacji zużycia paliwa i emisji CO 2, zwany indeksem planowania efektywności energetycznej statku; dotyczy w większej mierze projektantów statków. Indeks EEDI można wyrazić wzorem: P Fc C f EEDI = dwt v t s (4) g(co 2 ) (5) tony Mm gdzie: P moc silnika głównego przy obciążeniu 75% mocy [kw], F c zużycie paliwa przy tej mocy w określonym czasie [g/kw h], C f wielkość emisji CO 2 wytwarzanego przez zużyte paliwo [g CO2 /g FW ], V s prędkość statku przy mocy P na spokojnej wodzie [węzły], dwt wyporność statku [tony metryczne], t okres pomiaru [godziny], Mm mile morskie [1 Mm = 1852 m]. Jakość transportu określona indeksem może być zdefiniowana jako: czyli: emisja CO 2 użyteczność użytecznosć transportu gco indeks = 2 nośność nosnosć ładunkowa ladunkowa przebyta droga określony okreslony czas

7 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów Bardziej elastyczne spojrzenie na indeks daje analiza krzywej (rys. 3). Krzywa ta może być opisana równaniem: indeks = a (6) ( dwt) b gdzie: a, b stałe uzyskiwane eksperymentalnie. Promy EEDI gco2 tony. Mm Drobnicowce Wycieczkowce B Kontenerowce 10 Masowce Tankowce 5 A dwt x 1000 Rys. 3. Średnia wartość krzywej wskaźnika zużycia paliwa i emisji CO 2 dla różnych statków w funkcji nośności ładunkowej; A obszar dobrych statków, B obszar gorszych statków (oprac. własne na podst. [13]) 2.2. Obliczanie wartości wskaźnika EEOI Wartość energetycznego wskaźnika eksploatacyjnego (EEOI) zależy od ilości zużytego paliwa, masy wydzielonego CO 2 oraz masy ładunku przewiezionego na określonej drodze w danej podróży. Zatem wskaźnik: M CO EEOI = 2. (7) praca transportowa statku Istnieje możliwość oceny jakości wskaźnika eksploatacyjnego dla każdego statku w ciagu roku poprzez uśrednienie wartości. Dane te można uzyskać z dzienników pokładowych oraz maszynowych. W dodatku do publikacji [14] istnieją dane określania wartości C fj dla różnych typów paliwa do silników okrętowych (np. C fj dla paliwa ciężkiego wynosi 3,114400, zaś dla paliwa lekkiego 3,151040). W dodatku tym zawarte są również informacje dotyczące: rodzaju statków, rodzaju ładunków przewożonych, sposobów mierzenia odległości, sposobów obliczania wskaźnika przedstawionego w [13].

8 26 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 Schemat do obliczeń wskaźnika EEOI przedstawia tabela 1. Układ danych do obliczania indeksu (EEOI) Tabela 1 Nr podróży lub dzień Zużycie paliwa (Fc) w morzu i w porcie Rodzaj paliwa (HFO) Rodzaj paliwa (MDO) Nazwa i typy statku Ładunek [t] Dane z podróży Długość trasy D [Mm] WPŁYW ZMIAN KONSTRUKCYJNYCH I PARAMETRÓW EKSPLOATACYJNYCH NA ZMIANY INDEKSU (EEDI) [5] Na rysunku 4 przedstawiono wykresy indeksu kontenerowca po obniżeniu prędkości o 2 i 4 węzły EEDI prędkość eksploatacyjna obniżona prędkość o 2 węzły obniżona prędkość o 4 węzły dwt 20,000 40,000 60,000 80, , , , ,000 Rys. 4. Zmiany indeksu EEDI kontenerowca po obniżeniu prędkości statku o 2 i 4 węzły [5] Na podstawie powyższego wykresu stwierdza się, że: indeks EEDI jest zależny od wymaganej prędkości statku; redukcja o jeden węzeł prędkości wymaganej zmniejsza indeks EEDI do 15%; zmiany przegłębienia mają wpływ na zmiany indeksu; zwiększenie masy kadłuba ma wpływ na zwiększenie indeksu; zmniejszenie współczynnika pełnotliwości kadłuba polepsza indeks;

9 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów zwiększone wartości L/B do około 6 (dla tankowców), a L/H do 12,5 polepszają indeks do 3%; zmniejszenie prędkości kontenerowca z 25 węzłów do 18 oraz zwiększenie współczynnika pełnotliwości zmniejsza planowane emisje CO 2 oraz indeks o 47%; duże statki LNG powyżej DWT 180 tys. z dwiema śrubami mają zmniejszone indeksy do 6%. Z powyższego wynika, że prędkość statku istotnie wpływa na indeks EEDI (patrz rys. 4). Zwiększenie masy stali do konstrukcji statków pogarsza wartość indeksu. Niewielkie zwiększenie długości statku przy zmniejszeniu współczynnika pełnotliwości poprawia niewiele indeks, ale przez poprawę parametru L, B, H można otrzymać minimalizację zapotrzebowania na moc silnika Działania armatorów i operatorów w celu polepszenia indeksów i wskaźników Obecnie w żegludze światowej, na statkach wielu armatorów, realizowane są procesy, które mają wpływ na indeksy i wskaźniki, a mogą być wykonywane bez zmian konstrukcyjnych, jak: eksploatacyjne zmniejszenie prędkości; optymalizacja balastowania i utrzymywanie odpowiedniego przegłębienia; efektywność wykorzystania nośności (zwiększenie masy ładunkowej); optymalizacja wyboru tras żeglugowych; optymalna regulacja pracy samosterów w różnych warunkach zakłóceń; zwiększone metody oszczędności energii na statku; konserwacja pędników; czyszczenie kadłuba żywego. Nie wszystkie procesy związane są z oszczędnością paliwa i zmniejszeniem emisji CO 2 do środowiska w rejonie pływania lub stanem eksploatacyjnym statku. Jednocześnie niektóre innowacje i ulepszenia powinny być wdrażane już na etapie projektowania. Należą do nich możliwości technologiczne realizowane na jednostkach nowobudowanych, takie jak [2, 5]: optymalizacja wymiarów kadłuba (L, B, H, T) oraz ich stosunek (L/B, L/H itp.); efektywność wyboru skali (budowa dużych jednostek); ulepszanie otworów w kadłubie (niskie profile otworów kadłuba) prowadząca do optymalnego przepływu wody wokół otworów itp.); planowane redukcje prędkości (odpowiedni dobór mocy silnika głównego); optymalizacja układu współpracy i oddziaływania śrubakadłub (odpowiedni dobór pędnika do masy i kształtu kadłuba); napowietrzanie żywej powierzchni kadłuba (bańkami powietrza);

10 28 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 podniesienie I stopnia efektywności napędu poprzez zmiany profilu steru i całego układu śrubaster, nowe typy śrub i ich osłon, optymalizacja płatów śrub itp.; podniesienie II stopnia efektywności napędu poprzez stworzenie przeciwbieżnych śrub, sterów strumieniowych bocznych i wzdłużnych; wprowadzenie nowych typów siłowni (z przekładnią elektryczną), regulacja silników głównych; hybrydowe zasilanie urządzeń pomocniczych; wykorzystanie baterii elektrycznych i słonecznych; regulacja prędkości obrotowej pracy pomp i zmniejszenie poboru mocy; stosowanie palników kotłowych o efektywnym spalaniu; zmniejszenie zużycia energii elektrycznej na statku, w hotelu (kabiny, mesy, itp.) Perspektywy zmian parametrów EEDI Podstawą obniżania EEDI dla nowych statków są takie działania, jak: optymalizacja projektowanych kadłubów; optymalizacja pracy silnika głównego i urządzeń pomocniczych; stosowanie technologii wprowadzających oszczędność energii; stosowanie paliw o niskiej zawartości węgla; stosowanie energii odnawialnej; zmniejszenie masy kadłubów w celu zwiększenia tonażu ładunków; projektowanie statków o zmniejszonej szybkości. Zgodnie z VI aneksem konwencji MARPOL rozdział 4, działania obniżające EEDI podzielone są na cztery fazy dla statków nowobudowanych. Są to: 1) faza wprowadzająca 0% (minimalny standard); 2) faza obniżenia o 10% (lata ); 3) faza obniżenia o 1520% (w zależności od typu statku) (lata ); 4) faza obniżenia o 30% (po 2024 roku). Będzie to dotyczyło statków różnych typów powyżej 400 GRT. EEDI FAZA 0 FAZA 1 FAZA 2 FAZA 3 Faza 0 (zero obniżenia) Faza 1 (10% obniżenia) Faza 2 (20% obniżenia) Faza 3 (30% obniżenia) DWT Rys. 5. Obniżanie wartości emisji CO 2 ze statków w latach od według założeń IMO [5]

11 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów Perspektywy dotyczące innowacji technologicznych w celu obniżenia wskaźników i indeksów Biorąc pod uwagę elementy kadłuba oraz napędu statków, można określić rodzaj technologicznych innowacji, które prowadzą do zmniejszenia emisji CO 2 [2, 3]. Projektowane obniżenie emisji CO 2 w % na skutek wprowadzania nowych technologii na nowobudowanych statkach [3] Tabela 2 Obszar innowacji Kadłub statku Kształt kadłuba Obniżenie masy Otwory sterów strumieniowych (optymalizacja przepływu) Obniżenie oporów kadłuba Pokrycie farbami poślizgowymi Napowietrzanie kadłuba żywego Śruba napędowa Optymalne projektowanie Poprawa kształtów śrub Instalacja innych śrub Polepszenie układu sterśruba Poprawa śrub starszego typu Odzyskiwanie energii z pracy śruby Napęd / silnik Poprawa pracy silnika Odzyskiwanie energii (cieplnej) Żagle Optymalne nadbudówki Inne środki Energia Słońca Inne dostępne środki Możliwość obniżenia emisji CO 2 na statkach [%] 520% na spokojnej wodzie < 7% 15% < 5% 1015% różne dane 510% < 4% 24% 510% 12% 1025% (IOW) 15% < 2% Termin osiągnięcia celu (k krótki ś średni d długi) d k k k d d s k k, s k d s Dane przedstawione w tabeli 2 są bardzo ogólne. Wartości te mogą być różne w zależności od rodzaju statku, poziomu rozwoju technologicznego w miejscu budowy statków i sposobu ich eksploatacji Polityka obniżania zużycia energii na statku w procesie eksploatacji W perspektywie obowiązkowego obniżania EEDI armatorzy zmuszeni są do wprowadzenia odpowiednich działań na statkach już eksploatowanych, jak np.: eksploatowanie i obsługa silnika głównego oraz mechanizmów pomocniczych zgodnie z instrukcją producenta; konserwacja i przeglądy silnika głównego i mechanizmów pomocniczych zgodnie z zaleceniami producenta oraz z harmonogramem przeglądów i napraw;

12 30 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 monitoring spalin w trakcie wylotowym, kontrola dokładności spalania; prawidłowe ustalenie prędkości, nieprzekraczanie norm zużycia paliwa, przestrzeganie założonego planu ETA; redukcja prędkości w obszarach wysokiego falowania, unikanie slammingu i nadmiernego zużycia paliwa; prawidłowa regulacja ustawień sternika automatycznego, płynne i minimalne wychylenia steru (adaptacja, samouczenie); kontrola stanu pokrycia kadłuba farbami o właściwej gładkości; kontrola stanu pędnika (śrub okrętowych), ewentualnych uszkodzeń płatów, ich deformacji i gładkości; unikanie zbędnych obciążeń agregatów prądotwórczych poprzez wyłączanie zbędnych urządzeń, oświetlenia itp. PODSUMOWANIE r. Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) wprowadziła zmiany w konwencji MARPOL zawarte w VI aneksie, a dotyczące obowiązkowego stosowania środków zmniejszających emisję gazów wydzielanych do atmosfery przez silniki okrętowe ze statków w żegludze międzynarodowej. Nowe regulacje IMO automatycznie wprowadzają obowiązek stosowania indeksów EEDI oraz planu SEEMA (Ship Energy Efficiency Management Plan) dotyczącego oszczędności energii na nowobudowanych statkach. Szacuje się, że armatorzy lub operatorzy zaoszczędzą na planowaniu zmniejszenia zużycia paliwa znaczące sumy, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji gazów szkodliwych dla środowiska. Obowiązek stosowania indeksu EEDI dotyczy wszystkich statków powyżej 400 GRT i zacznie obowiązywać w żegludze morskiej od r. Wymagania stawiane nowobudowanym statkom są następujące: wysoko zautomatyzowany statek musi być w pełni zabezpieczony w energię elektryczną; musi mieć silny kadłub z silnikiem nowej generacji, napędzanym paliwem modyfikowanym o niskiej emisji gazów do atmosfery; jego kadłub musi być: dobrze wyprofilowany, gładki, wykonany z cienkich blach o podwyższonej wytrzymałości, o niskiej wartości oporów, dobrze manewrujący, zaopatrzony w system napędowo-sterowy o wysokiej efektywności przy minimalnym zużyciu paliwa, żywy, dobrze zakonserwowany specjalnymi farbami, zapobiegającymi porastaniu (porostami biologicznymi), chroniącymi przed korozją;

13 M. Jurdziński, Ocena metod i możliwości zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji gazów statek musi być doskonale wyposażony w zintegrowane systemy nawigacyjne, spełniające wymagania e-nawigacji. Jednostki znajdujące się w eksploatacji będą musiały zostać przystosowane do nowych wymagań, co będzie wymagało znacznych nakładów finansowych. W efekcie przewiduje się spadek kosztów eksploatacji statków, a także korzyści dla środowiska związane ze zmniejszeniem emisji gazów spalinowych do atmosfery. LITERATURA 1. External Portal WEB, Energy Efficiency for Ships. A95, 2. Fabet J. et all, Analysis of GHG Marginal Abatement Cost Curves Report, Delft, March 2011, 3. Heraldine T. et all, Technical Options do reduce GHG for non-road Transport Modes , 4. IMO, Guidelines for Voluntary use of the Ship Energy Efficiency Operational Indicator (EEOI), MEPC, 1/Circ. 684, IMO, Reduction of GHG Emission from Ships, MEPC61/INF.18, Jurdziński M., Metody zmniejszenia zużycia paliwa w procesie eksploatacji statku, Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni, nr 63, 2010, s Larkin J. et all, Influence of Design Parameters on the Energy Efficiency Design Index, 8. Munk T., A CO 2 Index That Includes Hull and Propeller Condition, Propulsion Efficiency a Naval Architects View Propulsion Dynamics Inc. USA, 9. Triantafyllon M., Science and Technology Challenges and Potential Game-Changing Opportunities. Transportation Research Board, Special Report 306, Massachusetts Institute of Technology Volker Höppner, A Holistic Approach to Reduce Ship Operation Costs Future Ship GmbH, Hamburg World Wide Fund for Nature International Danube-Carpathion Programme, Environmentally Friendly Inland Waterway Ship Design for the Danube River, Executiv Summary, pdf Affecting Fuel Consumption w dokumencie MEPC 59, annex 17, 18, 19, 20, London EEDI Energy Efficiency Design Index EDOI Energy Efficiency Operational Indicator Technical and Operational Reduction Measures for Ships agreed by MEPC 59, Technical Meeting

14 32 PRACE WYDZIAŁU NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 26, 2011 METHODS EVALUATION AND MEASURES USED TO REDUCE FUEL CONSUMPTION AND GREENHOUSE GAS EMISSIONS FROM SHIPS Summary The aim of this paper is to focus on the increase of the operational effectiveness on new ships using the modern technology. The main idea is to solve the question how to reduce ships fuel consumption and reduce greenhouse gas emission from ships. Implementation of the innovations on new ships design and improvements in operation to reduce fuel consumption has been discussed. Assess of the ships EEDI index on different type and size of ships has been discussed. The information included in this paper is based mainly on IMO documentation.