Redukcja emisji spalin na Bałtyku poprzez wprowadzenie gazu skroplonego LNG jako alternatywnego paliwa okrętowego

Transkrypt

1 GUCMA Stanisław 1 Redukcja emisji spalin na Bałtyku poprzez wprowadzenie gazu skroplonego LNG jako alternatywnego paliwa okrętowego WPROWADZENIE Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2012/33/UE nakłada na wszystkie państwa unijne obowiązek przestrzegania od 2015 roku nowych, drastycznie obniżonych limitów zawartości siarki w paliwach morskich: z poziomu 3,5% do 0,5%, a w obszarze Morza Bałtyckiego, Północnego i Kanału La Manche z 1% do 0,1%. Podział taki wynika z zakwalifikowania w 2006 roku ww. akwenów Europy Północnej jako szczególnych obszarów kontroli emisji tlenków siarki SO x (z ang. SECA). Alternatywnym paliwem w stosunku do stosowanego obecnie paliwa ciężkiego (IFO) jest skroplony gaz (LNG) lub paliwo niskosiarkowe (MGO). Porównując wartości energetyczne tych paliw widać, że najtańszym paliwem jest LNG. Obecnie IFO jest droższe od LNG o około 158 USD/t natomiast MGO o około 534 USD/t. Istniejące prognozy wykonane w większości przez instytucje klasyfikacyjne określają: 2020 r. na Bałtyku będzie pływać do 400 statków napędzanych LNG (200 stale pływających na Bałtyku), a ich zapotrzebowanie na LNG wyniesie około 6 mln m 3 LNG/rocznie; 2030 r. na Bałtyku będzie pływać do 1400 statków napędzanych LNG (700 stale pływających na Bałtyku), a ich zapotrzebowanie wyniesie około 20 mln m 3 LNG/rocznie. Terminal LNG w porcie zewnętrznym w Świnoujściu będzie pierwszym na Bałtyku terminalem importowym, który dodatkowo przy pewnych modyfikacjach może spełniać rolę terminalu redystrybucyjnego do 10 mln m 3 LNG rocznie. Planowane wydajności transportowe Terminalu LNG w Świnoujściu (rozładunek LNG, gazyfikacja, przesyłanie gazu do sieci krajowej) to w I etapie 5 mld m 3 gazu rocznie (8 mln m 3 LNG). Możliwości rozładunkowe Terminalu LNG w Świnoujściu są znacznie większe 22 mln m 3 LNG w roku (rozładunek 2-ch gazowców typu Q-flex na tydzień). Przewidywana nadwyżka zdolności przeładunkowych (rozładunku) Terminalu LNG w Świnoujściu w stosunku do zapotrzebowania Polski na gaz pozwala na wykorzystanie tego terminalu i portu zewnętrznego w Świnoujściu do przesyłania (dystrybucji) gazu skroplonego LNG drogą morską do różnych odbiorców w rejonie morza Bałtyckiego (polskich i zagranicznych). Takimi odbiorcami mogą być: małe morskie terminale LNG zlokalizowane na wybrzeżu Bałtyku, stacje bunkrowe LNG (lądowe i pływające) przeładowujące gaz na statki napędzane LNG i cysterny samochodowe, bunkierki zaopatrujące statki napędzane LNG. 1 TERMINAL LNG W ŚWINOUJŚCIU W terminalu LNG w Świnoujściu planowana jest eksploatacja gazowców LNG o pojemności ładunkowej od m 3 do m 3. Przeanalizowane zostaną one w dwóch grupach charakterystycznych: 1 Prof. dr hab. inż. kpt.ż.w. Stanisław Gucma; AkademiaMorska w Szczecinie, Wydział Nawigacyjny, Centrum Inżynierii Ruchu Morskiego; ul. Wały Chrobrego 1-2, Szczecin, tel , s.gucma@am.szczecin.pl 4336

2 minimalne gazowce LNG o pojemności ładunkowej: V L ~ m 3 ; maksymalne gazowce LNG typu Q-flex o pojemności ładunkowej: V L ~ m 3. Minimalnym gazowcem, dla którego projektowane jest stanowisko załadunkowe LNG w porcie zewnętrznym w Świnoujściu, to gazowiec LNG o pojemności rzędu Obecnie na świecie w grupie gazowców LNG o pojemności ładunkowej m m 3 jest około 300 jednostek zarówno w eksploatacji, jak i w trakcie budowy. Analizując eksploatowane obecnie statki tej grupy ładunkowej oraz statki nowo budowane, można podzielić je pod względem systemów ładunkowych oraz podstawowych parametrów decydujących o doborze ramion rozładunkowych na następujące podgrupy: statki o pojemności ładunkowej rzędu m m 3 wyposażone w zbiorniki kuliste MOSS - obecnie w eksploatacji jest około 50 statków; statki o pojemności ładunkowej około m 3 wyposażone w zbiorniki kuliste MOSS - obecnie w eksploatacji około 60; statki o pojemności ładunków rzędu m m 3 wyposażonych w zbiorniki pryzmatyczne - obecnie w eksploatacji około 100. Biorąc pod uwagę powyższe zestawienie oraz to, że statki w poszczególnych podgrupach nie różnią się swoimi parametrami mającymi wpływ na eksploatację i dobór ramion rozładunkowych, jako statki minimalne grupy ładunkowej rzędu m m 3 przyjęto dwa typy statków (tabela 1): 1. Hyundai Utopia - wyposażony w zbiorniki kuliste MOSS:V L = m Al Deebel - wyposażony w zbiorniki membranowe typu Mark III:V L = m 3. Tab. 1.Zestawienie parametrów minimalnych gazowców LNG o pojemności ładunkowej m m 3 Lp. Parametry Jednostk a Statki 1. Pojemność ładunkowa m Nazwa - Hyundai Utopia Al Deebel 3. Typ - MOSS Membrane Mark III 4. Długość całkowita m 274,00 283,06 5. Szerokość m 47,00 43,40 6. Wysokość konstrukcyjna m 26,50 26,00 Powierzchnia nawiewu poprzeczna - 7. m , ,00 balast 8. Powierzchnia nawiewu wzdłużna - balast m , , Wolna burta przy zanurzeniu do letniej wodnicy Zanurzenie w słonej wodzie (letnia wodnica) m 14,8 8,75 m 11,7 12, Wolna burta pod balastem m 17,500 11, Zanurzenie balastowe m 9,000 9,30 Maksymalnym gazowcem LNG, dla którego zaprojektowano port zewnętrzny w Świnoujściu oraz tor podejściowy do niego [1,2,4], to: Gazowce LNG typu Q-flex o podstawowych parametrach: 4337

3 pojemność ładunkowa: V L ~ m 3 ; długość całkowita: L c ~ 315 m; szerokość:b ~ 50 m; zanurzenie: T ~ 12,5 m. Parametry typowych gazowców LNG typu Q-flex przewidzianych przez przyszłego przewoźnika Qatargas do eksploatacji w terminalu LNG w Świnoujściu przedstawiono w tabeli 2. Analizując parametry wszystkich trzech podanych przez Qatargas jednostek typu Q-flex, można stwierdzić, że różnice między nimi są nieistotne z punktu widzenia warunków eksploatacji i określenia parametrów ramion przeładunkowych. Tab. 2.Parametry typowych gazowców typu Q-flex przewidzianych do akceptacji. Terminal LNG w Świnoujściu Statek / pojemność ładunkowa Lp. Parametry Q-flex m 3 Q-flex m 3 Q-flex m 3 1. Wyporność letnia t t t 2. Długość całkowita 315,064 m 315,16 m 315 m 3. Szerokość 50 m 50 m 50 m 4. Wysokość konstrukcyjna 27 m 27 m 27 m 5. Zanurzenie załadowany do letniej wodnicy 12,5 m 12,524 m 12,5 m ładunkowej 6. Zanurzenie balastowe 9,6 m 9,65 m 9,4 m 7. Wolna burta dla letniej wodnicy 14,8 m 14,8 m 14,8 m 8. Wolna burta dla wodnicy balastowej 17,4 m 17,35 m 17,6 m Plan obecnie budowanego portu zewnętrznego w Świnoujściu przedstawia rysunek 1, a schemat budowanego stanowiska rozładunkowego LNG rysunek 2. Oba schematy opracowane są w oparciu o projekty techniczne portu zewnętrznego w Świnoujściu oraz stanowiska rozładunkowego LNG. 4338

4 Rys. 1. Plan obecnie budowanego portu zewnętrznego w Świnoujściu Rys. 2. Schemat stanowiska rozładunkowego terminalu LNG w Świnoujściu Stanowisko rozładunkowe wyposażone jest w 4 odbojnice firmy TrelleborgMarineSystems typu Super ConeFenders (2 x SCN 1050 E 3.1), z tarczą odbojową o wymiarach 3,5 m x 4,7 m. Terminal LNG w Świnoujściu będzie uruchomiony na przełomie lat 2014/2015. Jego zdolności magazynowe wynoszą 2 x 160 tys. m 3 LNG. 4339

5 2 MOŻLIWOŚCI ROZBUDOWY TERMINALU W ŚWINOUJŚCIU W CELU WYKORZYSTANIA GO JAKO DYSTRYBUTORA LNG NA BAŁTYK Obecnie budowane nabrzeże rozładunkowe LNG w porcie zewnętrznym w Świnoujściu pozwala na obsługę jednostek konwencjonalnych LNG o pojemności ładunkowej tys. m 3 oraz jednostek typu Q-flex o pojemności rzędu 220 tys. m 3. Budowane nabrzeże rozładunkowe nie umożliwia załadunku gazu LNG na statki i bunkierki. Nie ma możliwości dostosowania obecnie budowanego nabrzeża rozładunkowego do tych wymogów (ze względu na jego konstrukcję). Budowa nowego, uniwersalnego stanowiska przeładunkowego umożliwiającego załadunek skroplonego gazu LNG w porcie zewnętrznym w Świnoujściu jest jednym z potencjalnie możliwych elementów rozbudowy terminalu LNG znacząco zwiększających jego funkcjonalność. Należy przewidzieć budowę dodatkowego uniwersalnego stanowiska załadunkowego dla jednostek o pojemnościach odpowiadających potrzebom rynku (pojemności ładunkowe od 200 m 3 do ok tys. m 3 ), gdzie szczegółowe określenie statków docelowych nastąpi na etapie koncepcji budowy uniwersalnego stanowiska załadunkowego. Przy opracowaniu koncepcji lokalizacji uniwersalnego nabrzeża załadunkowego LNG w porcie zewnętrznym Świnoujście należy wziąć pod uwagę następujące czynniki: uniwersalność nabrzeża załadunkowego pozwalającego na obsługę gazowców o pojemności ładunkowej od 200 m 3 do m 3 ; koncepcje zabudowy zachodniej części portu zewnętrznego w Świnoujściu; uwarunkowania techniczne transportu LNG ze zbiorników do uniwersalnego nabrzeża załadunkowego. Analiza bałtyckiego zapotrzebowania na LNG określa jego odbiorców jako: małe terminale LNG zaopatrywane przez gazowce o pojemności ładunkowej od m 3 do m 3 (L c = 250 m 280 m); lądowe i pływające stacje bunkrowe zaopatrywane przez feedery LNG (rysunek 3) o pojemności ładunkowej od m 3 do m 3 (L c = 160 m 250 m); statki napędzane LNG zaopatrywane przez morskie bunkierki LNG (rysunek 4) o pojemności ładunkowej od 1000 m 3 do m 3 (L c = 50,0 m 100,0 m); statki napędzane LNG zaopatrywane przez portowe bunkierki LNG o pojemności ładunkowej od 200 m 3 do 1000 m 3 (L c = 35,0 m 50,0 m). Rys. 3. Feeder LNG, V = m 3 (L c = 180 m) [6] 4340

6 Rys. 4. Bunkierka LNG, V = 2000 m 3 LNG (L c = 48m) [6] Biorąc pod uwagę długość ładowanych gazowców LNG, można je podzielić na dwie klasy wielkościowe: Gazowce i feedery LNG o pojemności ładunkowej od m 3 do m 3 i długości całkowitej od 160 m do 280 m. Bunkierki LNG o pojemności ładunkowej od 200 m 3 do m 3 i długości całkowitej od 35 m do 100 m. Uwzględniając: wyniki badań symulacyjnych dotyczących maksymalnej zabudowy zachodniej części portu zewnętrznego [3]; bezpieczne obszary cumujących gazowców typu Q-flex do nabrzeża rozładunkowego [1]; odległość: nabrzeże załadunkowe zbiorniki LNG (minimalizacja); określono wstępną lokalizację nabrzeża załadunkowego (rysunek 5). Jest to nabrzeże dalbowe, którego zewnętrzna strona przeznaczona jest dla gazowców i feederów LNG (1 stanowisko), natomiast strona wewnętrzna przeznaczona jest dla bunkierek LNG (2 stanowiska). 4341

7 Rys. 5. Wstępna lokalizacja nabrzeża załadunkowego Terminalu LNG w Świnoujściu Szczegółowa koncepcja systemu przeładunków i transportu LNG na Bałtyku umożliwiająca wykorzystanie Terminalu LNG w Świnoujściu do zaopatrzenia statków zasilanych LNG zostanie opracowana w oparciu o następujący schemat łańcucha transportowego i dystrybucji LNG na statki. Statki Zasilane LNG (port) Bunkierka LNG m 3 Statki Zasilane LNG (Bałtyk) Bunkierka LNG m 3 Statki Zasilane LNG (port) Bunkierka LNG m 3 Bunkierka LNG m 3 Gazowiec LNG m 3 Gazowiec LNG m 3 TERMINAL LNG W ŚWINOUJŚCIU Inne Porty Rejonu Morza Bałtyckiego PŁYWAJĄCA STACJA BUNKROWA LNG ZATOKA GDAŃSKA ok m 3 Rys. 6. Schemat dystrybucji LNG na statki Feeder LNG m 3 Statki Zasilane LNG (port) 4342

8 WNIOSKI Rozbudowa Terminalu LNG w Świnoujściu, czyli budowa trzeciego zbiornika o pojemności 160 tys. m 3 oraz uniwersalnego stanowiska załadunkowego małych gazowców i bunkierek LNG pozwoli na wykorzystanie tego terminala do redystrybucji LNG w rejonie Morza Bałtyckiego. Może ona w 50% pokryć na Morzu Bałtyckim zapotrzebowanie na LNG jako alternatywne paliwo okrętowe w latach Terminal LNG w Świnoujściu zostanie uruchomiony na początku 2015 roku. Szacuje się, że może on przeładować (przyjmować) więcej skroplonego gazu LNG niż wynosi obecnie zapotrzebowanie Polski na gaz. Można przyjąć uwzględniając zdolności przeładunkowe Terminalu LNG, że w pierwszej fazie (2 zbiorniki LNG) import LNG na potrzeby bunkrowania będzie wynosił około3 mln m 3 LNG/rok, natomiast w drugiej fazie (3 zbiorniki LNG) import ten może wzrosnąć do około 10 mln m 3 LNG/rok. Przyjmując cenę LNG na poziomie 400 USD/m 3 oraz tylko 10% wzrost ceny LNG jako bunkru (paliwa statkowego) otrzymujemy szacunkowy przychód z dystrybucji LNG na Bałtyk: import 3 mln m 3 - przychód 120 mln USD/rocznie; import 10 mln m mln USD/rocznie. Należy zwrócić uwagę, że 10% wzrost ceny LNG jako bunkru (paliwa statkowego) w stosunku do ceny LNG przywiezionego drogą morską dużym gazowcem (Q-flex o pojemności ładunkowej m 3 ) nie jest wygórowana. Według szacunkowych danych amerykańskich [5] może on wynosić nawet 15%, co półtorakrotnie zwiększa przewidywane przychody terminalu LNG w Świnoujściu. Dodatkowo efektem pośrednim realizacji programu związanym z przejściem statków na paliwo LNG będzie zmniejszenie kosztów paliwa statkowego na poziomie 20%. Streszczenie: W artykule przedstawiono prognozy zapotrzebowania na skroplony gaz LNG jako paliwo okrętowe na Morzu Bałtyckim. Określono możliwości rozbudowy Terminalu LNG w Świnoujściu w celu wykorzystania go jako dystrybutora LNG na Bałtyku. Zaprezentowano możliwości budowy uniwersalnego stanowiska załadunkowego LNG. Opracowano i przedstawiono szczegółową koncepcję systemu przeładunku i transportu LNG na Bałtyku, w którym wykorzystany jest Terminal LNG w Świnoujściu. LNG as an alternative fuel for vessels for the reduction of emissions on Baltic Sea Abstract In article forecast for LNG as a vessels fuel has been presented. LNG Terminal in Świnoujście possibilities of development for purpose of LNG hub is analyzed. Main scope defined as building new quay for the loading of LNG on medium and small size vessels is presented. Detailed conception of loading and development of cargo has been underlined as a conclusions. BIBLIOGRAFIA 1. Gucma S. (2008): Optimization Method of Port Parameters and its Application for Design of the Newly Build Outer Harbour in Świnoujście. Archives of Transport, Warszawa. 2. Gucma S. i inni (2009): Projektowanie i eksploatacja terminali LNG w aspekcie bezpieczeństwa nawigacji. Wydawnictwo Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, Szczecin, stron 286. ISBN

9 3. Gucma S., Ślączka W. (2012): Target development of the outer port in Świnoujście optimization of parameters and determination of operating conditions. 19 th International Conference on Hydrodynamics in Ship Design - HYDRONAV 2012 and 4 th International Symposium on Ship Manoeuvring MANOEUVRING Iława, Proceedings pp ISBN Projekt systemów zapewniających bezpieczną nawigację i obsługę statków LNG na podejściu i w porcie zewnętrznym w Świnoujściu. Praca naukowo-badawcza pod kierunkiem S. Gucmy. Zleceniodawca Urząd Morski w Szczecinie. Akademia Morska w Szczecinie, U.S. Energy Information Administration