hammerodde - konsekvenser ved en batteriløsning · web viewη trafo = 0,986 (bilag 06) ksk...

62
HAMMERODDE Konsekvenser ved en batteriløsning Bachelorprojekt Michael Johnsen - E20121029 Fredericia Maskinmesterskole 27. maj 2015

Upload: hoanglien

Post on 13-May-2019

219 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

HAMMERODDEKonsekvenser ved en batteriløsning

Bachelorprojekt

Michael Johnsen - E20121029

Fredericia Maskinmesterskole

27. maj 2015

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Titelblad

Titel Konsekvenser ved en batteriløsning

Problemformulering Hvordan påvirkes emissionerne i havne som Hammerodde

anløber samt hele Østersø regionen, hvis Hammerodde erstatter

sine tre AUX’er med en batteriløsning, samt hvilke

driftsøkonomiske konsekvenser kan rederiet forvente?

Forfattere Michael Johnsen - E20121029

Antal normalsider 24,3 normalsider (58.321 anslag med mellemrum)

Dato for aflevering 27. maj 2015 kl. 12

Uddannelsesinstitutionen

s

Fredericia Maskinmesterskole

Fag/modul Bachelorprojekt 6. A

Michael JOhnsen : E20121029

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Abstract

Hammerodde a RO-RO ferry travel in the Baltic Sea between Denmark, Sweden and Germany,

which means IMO and the local authorities regulate the ship emissions. To reduce the emissions

doing harbor operation, Hammerodde could choose to use batteries to take over the function of

the diesel generators. The batteries will then recharge by shaft generators doing sailing between

harbors.

This study will illustrate how a battery solution installed on Hammerodde will affect the annual

operating cost and the emission doing harbor operations and for the Baltic region.

To determine the emissions the report calculates the CO2, SO2 and NOx emissions for both

harbor operations, and for the Baltic region based on a calculated annual heavy fuel oil

consumption and an estimated marine gas oil consumption used by the diesel generators for one

year.

In order to determine the operating cost, the report calculates the fuel economy and the

maintenance cost for, both a battery solution and diesel generators.

The study concludes that, by replacing the diesel generators with batteries, the emissions from

Hammerodde doing harbor operations will reduces to zero. For the Baltic region, the CO2

reduces with 124.1 ton, SO2 with 0.05 ton and NOx with 0.3 ton, a year. However, it is

2.707.290 kr. more expensive to operate with batteries then diesel generators.

Michael JOhnsen : E20121029

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Indholdsfortegnelse

1 Indledning....................................................................................................................................4

1.1 Problemformulering.............................................................................................................5

1.2 Afgrænsning.........................................................................................................................6

2 Metodeafsnit................................................................................................................................7

2.1 Metodekritik.........................................................................................................................8

3 Undersøgende afsnit..................................................................................................................10

3.1 Hammerodde......................................................................................................................10

3.2 Batteriløsning.....................................................................................................................12

3.3 Grundlag for data og analyse..............................................................................................14

3.4 Data....................................................................................................................................15

3.5 Analyse...............................................................................................................................20

3.6 Grundlag for test af hypoteser............................................................................................24

3.7 Miljø...................................................................................................................................25

3.8 Økonomi.............................................................................................................................29

4 Diskussion.................................................................................................................................34

5 Kildekritik.................................................................................................................................36

6 Konklusion................................................................................................................................38

7 Litteraturliste.............................................................................................................................40

7.1 Bøger..................................................................................................................................40

7.2 Online.................................................................................................................................40

Michael JOhnsen : E20121029

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

1 Indledning

Bornholmer færgen, Hammerodde, er en RO-RO færge, hvis formål er at skabe en

handelsforbindelse mellem Bornholm og det øvrige Europa gennem sine rejser mellem byerne

Rønne, Køge, Ystad og Sassnitz. Hammeroddes sejlruter er alle i Østersø regionen, som iht. den

Internationale Maritime Organisation (IMO) er betegnet som Emission Controlled Areas (ECA).

Skibe som sejler i et ECA er ifølge IMO’s regulativer forpligtet til, at overholde skrappere

emissions krav målt på CO2, SO2 og NOx end uden for ECA. For uden IMO kan de lokale

myndigheder stille yderlige krav til skibenes emissioner i havneområder, i Danmark er den

lokale myndighed Miljøstyrelsen.

Miljøstyrelsen har fokus på forurening i og omkring Danmark, og har i den forbindelse sat gang

i en miljøplan ”Ren luft til Danskerne”. Planen har forskellige fokusområder, der i blandt at

reducere den internationale forurening fra skibsfarten, der udgør 12% af den samlede forurening

i Danmark (Miljøstyrelsen,2014).

I de senere år har Miljøstyrelsen undersøgt havnemiljøet i Danmark for, at klarlægge

miljøbelastningen fra skibsfarten med anløb i Danske havne. En gennemgående konklusion

lyder, at skibene forurener luften under havneophold, ved at skibets dieselgeneratorer (AUX)

anvendes som EL forsyning (Miljøstyrelsen (2003) og Miljøstyrelsen (2009)). Som et alternativ

til skibets AUX’er, opfordres havnene til at stille landstrøm til rådighed for skibene og derved

lede forureningen væk fra havnen.

I min praktikperiode ombord på Hammerodde har jeg måtte konstatere, at landtilslutninger til

skibe ikke er etableret i de havne, som Hammerodde anløber. Årsagen er, at det vil kræve store

investeringer af havnebyerne, at etablere landtilslutninger, som er i stand til at levere den strøm,

som skibene vil kræve.

Som alternativ til landtilslutninger, kan anvendes en batteripakke som oplades under sejlads. På

Hammerodde er der mulighed for, at oplade en batteripakke via akselgeneratorer (PTO) under

sejlads, og derved erstatte AUX’erne funktion under havnemanøvre og havneophold. Men

hvordan påvirkes emissionerne i havne og Østersø regionen, hvis Hammeroddes AUX’er

erstattes af batterier?

På Scandlines hybrid færge prinsesse Benedikte har man i 2013 lavet en batteriløsning, hvor

man oplader energi på batterier via AUX’er for derefter at anvende denne energi på et senere

tidspunkt. Batteriprojektet har, trods en EU støtte på 48 millioner kr., krævet, at rederiet har

Michael JOhnsen : E20121029 4

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

måttet tilføre 100 millioner kr. for at føre projekt fra tegnebrættet til virkelighed. Penge, som

rederiet forventer er tjent ind igen på 4-5 år, pga. brændstof besparelser og reduceret

vedligeholdelsesomkostninger (Maskinmesteren, 2014). I lyset af dette er det interessant, at

undersøge hvilke økonomiske konsekvenser en batteriløsning vil have for Hammerodde?

På baggrund af IMO’s og Miljøstyrelsens aktive indsats mod forurening, finder jeg det relevant,

at belyse emissionerne ved anvendelse af en batteriløsning, samt hvilke økonomiske

konsekvenser det vil have for Hammerodde.

1.1 Problemformulering

Formålet med rapporten er, at rederiet efterfølgende, kan vurdere om en batteriløsning vil være

interessant, hvis IMO eller de lokale miljø myndigheder vil opstille yderlige miljøkrav i Østersø

regionen.

For at undersøge en balance mellem et forbedret miljø og rederiets økonomiske råderum,

udarbejdes rapporten ud fra følgende hypoteser:

En batteriløsning vil reducere CO2, SO2 og NOx udledningen fra Hammerodde i

havnemiljøet og for Østersø regionen.

En batteriløsning vil være billigere end AUX’er i forhold til brændstof priser og

vedligeholdelsesomkostninger.

Disse hypoteser danner udgangspunkt for løsningen af følgende problemformulering.

” Hvordan påvirkes emissionerne i havne som Hammerodde anløber samt hele Østersø

regionen, hvis Hammerodde erstatter sine tre AUX’er med en batteriløsning, samt hvilke

driftsøkonomiske konsekvenser kan rederiet forvente? ”

Michael JOhnsen : E20121029 5

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

1.2 Afgrænsning

For at vurdere batteriløsningens påvirkning på miljøet og de økonomiske konsekvenser, tages

der ikke hensyn til om hovedmotorerne (ME) har overskudskapacitet til, at oplade en

batteriløsning som kan erstatte dieselgeneratorernes (AUX) funktion under havneoperationer.

Da Hammeroddes eget behov for en batteriløsning ikke kendes, indhentes der ikke flere

forskellige batteriløsningsforslag til sammenligning. Der indhentes kun et løsningsforslag fra en

leverandør, hvis komponent valg anvendes. Da en batteriløsning ikke dimensioneres, inddrages

der ikke effektoptag til komponenter, køling, ventilation, osv.

Da emissionerne som opstår ved en forbrænding af heavy fuel (HFO) og marine gas oli (MGO),

er omfattende, vil projektet kun fokusere på CO2, SO2 og NOx udledningen ved fuldstændig

forbrænding. Andre forurenede partikler, som udledes ved forbrænding af fossile brændstoffer,

udelades i analysen.

Til vurdering af de økonomiske konsekvenser anvendes ikke investeringsplaner som indeholder

afskrivninger, alternative kalkuler, renter osv. Rapporten vil udelukkende fokusere på de

driftsøkonomiske konsekvenser af batteridrift og drift af AUX’er basseret på brændstofforbrug

og vedligeholdelsesomkostninger.

Michael JOhnsen : E20121029 6

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

2 Metodeafsnit

For at besvare problemformulering og teste hypoteserne, skal en årlig HFO og MGO mængde

bestemmes for derefter, at være i stand til at beregne de miljømæssige og økonomiske

påvirkninger. Dette kræver en redegørelse for Hammeroddes nuværende drifts setup, grundlag

til et batteriløsningsforslag, verificering af komponent valg, grundlag for dataindsamling og

effekttab, inden hypoteserne testes for hhv. miljø og økonomi.

Indledningsvis redegøres for Hammeroddes nuværende drifts setup med fokus på fremdrivning

og strømproducerende udstyr, for at synligøre AUX’ernes funktion og derved også enkelte krav

til en batteriløsning. For derefter gennem rådgivning af Siemens maritime, at opstille en

batteriløsning (bilag 05) som vil erstatte Hammeroddes tre AUX’er. Formålet med denne

rådgivning er, at få markeds kendskab til komponenter og batteridrift, og derved sikre et

nutidigt beregningsgrundlag for rapporten. Derefter verificeres effekttab og komponent valg op

mod relevant EL teori.

For at vurdere hvor meget energi AUX’erne producerer under havnemanøvre og havneophold,

defineres disse driftsscenarier for, at skelne mellem skibets havneoperationer (bilag 03). Til

bestemmelse af et nødvendigt energibehov, indhentes data via Hammeroddes styring og

regulerings anlæg (SRO) for repræsentative rejser mellem Rønne, Køge, Ystad og Sassnitz

(bilag 10-13). For at lette databehandlingen udtrækkes disse data i Excel (.csv) filer med

aflæsningspunkter for hvert femte minut. Inden de enkelte energibehov, via sejlplanen 2014

(bilag 04), opgøres til et årligt energiforbrug, verificeres de individuelle resultater af Senior

maskinchef Pehr Pørtner (bilag 09).

Til at undersøge påvirkninger på ME og PTO indsamles data for repræsentative rejser via SRO

anlægget, ligeledes som Excel (.csv) filer med aflæsningspunkter for hvert femte minut (bilag

14), olieregnskabet 2015 og olieregnskabet 2014 (bilag 15). Som grundlag for AUX’ernes

MGO forbrug indhentes data om oliemængden via olieregnskabet 2014.

Til analysen af hvilke påvirkninger der vil opstå pga. opladningseffekten for hhv. ME og PTO’s

virkningsgrader og derved det øvrige brændstofforbrug, indsamles data via tekniske datablade

for det enkelte udstyr (bilag 16-17). HFO mængden til det nødvendige energiforbrug til

havnemanøvre og havneophold vil herefter korrigeres, for påvirkningerne i det øvrige

brændstofforbrug, inden det opgøres til en årlig øget HFO mængden forbundet med anvendelse

af en batteriløsning. Denne HFO mængde vil kunne erstatte MGO mængden brugt af AUX’erne

2014 og derfor vil de danne sammenligningsgrund til test af hypoteserne.

Michael JOhnsen : E20121029 7

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Til test af den første hypotese (miljø) indhentes oliespecifikationer for HFO og MGO fra

Hammeroddes olieleverandør Dan-bunkering (bilag 20), for via beregning af den kemiske

reaktion ved fuldstændig forbrænding i form af CO2, SO2. Desuden foretages der en vurdering

af NOx emissionerne, inden de samlede miljø påvirkningerne for havnemiljøet og Østersø

regionen vurderes, på års basis

Til test af anden hypotese (økonomi) indhentes oliepriser for HFO og MGO via Dan-Bunkering

(bilag 20), for at beregne den brændstof økonomiske konsekvens ved at oplade en batteriløsning

kontra konventionel drift af tre AUX’er.

For at være i stand til, at vurdere vedligeholdsomkostningerne ens for hhv. batteridrift og

AUX’erne defineres vedligeholdelsesbegrebet. Da vedligeholdelsesomkostningerne for

batteridrift er ukendte verificeres eller falsificeres Siemens maritime’ udsagn om, at en

batteriløsning næsten er vedligeholdelsesfri (bilag 05) via erfaringer indhentet hos Senior

Maskinchef Henrik Fald Hansen hos HH Ferry’s (bilag 26). Herefter beregnes

vedligeholdsomkostningerne for batterierne på års basis. For at sammenligne

vedligeholdelsesomkostningerne indhentes AUX’ernes vedligeholdelsesomkostninger via

Hammeroddes budgetter fra 2011-2015, for at beregne de gennemsnitlige

vedligeholdelsesomkostninger for Hammeroddes tre AUX’er pr. år. Den samlede økonomiske

vurdering vil bestå af de samlede brændstof- og vedligeholdelsesomkostninger.

Hypoteserne besvares inden resultaterne for miljø og økonomi til sidst samles i en besvarelse af

problemformuleringen.

2.1 Metodekritik

Der er kun anvendt en leverandør til et løst batteriløsningsforlag (bilag 05). Det ville muligvis

have givet et andet udfald, hvis man havde indhentet flere og mere detaljerede løsningsforslag

fra forskellige leverandør for at udvælge den løsning, som passe bedst til Hammeroddes behov

og setup.

Dataindsamlingen er foretaget på enkelte datoer, da det i undersøgelses perioden er vurderet at

rejserne er repræsentative (bilag 10-14). Undersøgelses perioden blev kraftig reduceret grundet

et havari og planlagt værftsophold, hvorfor data for enkelte rejser og måske ukendt forhold ikke

kunne indhentes.

Iht. miljø og økonomi har det været nødvendig at anvende oliespecifikationer og priser for HFO

med mindre end 0,1% svovlindhold, til trods for Hammerodde kun sjældent anvender dette

Michael JOhnsen : E20121029 8

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

brændstof til sine ME. Dette skyldes, at IMO’s regler om 0,1% svovlindhold i brændstof trådte i

kraft 1/1 2015. Hammerodde løste dette ved sejle på MGO frem til værftsopholdet, hvor de fik

installeret en scrubber, for derefter at anvende HFO med mere end 0,1% svovlindhold. Men som

tidligere nævnt, blev værftsopholdet forlænget og disse forbrugsdata kunne ikke erhverves i

undersøgelses perioden.

Grundet rederiet fortrolighedspolitik har det ikke været muligt at fremskaffe oplysninger om

rederiets oliepriser eller vedligeholdelsesøkonomi fra Hammerodde. Hvilket betyder at den

økonomiske konsekvens kan afvige fra de virkelige forhold for Hammerodde.

Michael JOhnsen : E20121029 9

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3 Undersøgende afsnit3.1 Hammerodde

Rapportens formål er, at undersøge hvilke driftsøkonomiske og miljømæssige konsekvenser, der

vil opstå ved at udskifte dieselgeneratorer (AUX) med batterier. En redegørelse for

Hammeroddes maskinelle setup vil ligge til grund for en vurdering af batteriløsningens

operationelle forhold.

Skibet Hammerodde, IMO nr. 9323699, har et traditionelt maskinel setup. Det består af 2

hovedmotorer (ME) med hver en akselgenerator (PTO) (1), 3 AUX’er (2) samt mulighed for at

opdele den elektriske installation i to tavle sektioner via tavleadskiller (4). Herunder ses på figur

3.1.1 en udskrift fra skibets styring og regulerings anlæg (SRO) anlæg af det nuværende setup1.

Nummereringen af komponenterne henviser i dette afsnit til figur 3.1.1.

3.1.1 Hovedmotorer

ME, opdelt i styrbord (SB) og bagbord (PS), anvendes under sejlads til hhv. fremdrivning ved

fast omdrejningstal samt, via PTO, som elektrisk forsyning til skibet. De to low NOX ME er

identiske og af type MAK 9 M32, en 4 takts dieselmotor med en maksimal bremseeffekt på

1 Findes også i større udgave under bilag 02

Michael JOhnsen : E20121029 10

Figur 3.1.1 Nuværende setup fra SRO anlæg

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

4320 kW og drives typisk af heavy fuel (HFO). Motorerne er med tvungen trukne smøreolie- og

brændstof-pumper, hvilket optager en lille del af motorens ydelse. Som elektrisk forsyning, er

installeret 2 stk. PTO’er (1) af mærket LEROY SOMER, type LSA 52 2 S55-4P. PTO’erne kan

levere op til 1450 kVA, men er pga. af gearet mellem ME og PTO, begrænset til 1160 kW/kVA.

De leverer den elektriske effekt til hver sin forsyningsskinne (3).

Efter ME foregår fremdrivningen gennem en aksel, der efter en kobling og et gear, er ført

gennem skibets skrog og monteret med Controllable Pitch Propeller.

Under havnemanøvrering anvendes bow thrusters (6), og skibets ror til, at manøvrerer skibet.

Skibet har 2 bow thruster, som kobles direkte på PTO’erne, da de optager megen effekt under

drift.

3.1.2 Dieselgeneratorer

Disse tre low NOx AUX’er er identiske og er af typen B&W 6L16/24, med en påmonteret Leroy

Somer generator type LSA 501 M6-GP og kan levere op til 515,2 kW/kVA pr. stk. og drives af

marine gas oli (MGO). AUX’erne (2) anvendes til elektrisk forsyning under havnemanøvre og

havneophold (bilag 03) og ombord på Hammerodde findes tre AUX’er, AUX SB, AUX MID og

AUX PS.

Skibets driftskritiske elektriske installationer er dupleret og monteret i hhv. PS og SB tavle (3).

Disse tavler kan forsynes fra AUX’erne fra hver sin side af forsyningsskinnen. Dette giver størst

mulig driftssikkerhed, da man enten kan opdele installationen i to ved, at udkoble afbryderen

(4), eller ved at indkoble endnu en generator, hvis effektforbruget skulle stige.

3.1.3 Sejlplan

I sejlplanen 2014 (bilag 04) ses det, at Hammerodde har sine rejser i mellem Rønne, Køge,

Ystad og Sassnitz. Om sommeren har skibet stort set ingen liggedage, da dets sejlrute udvides

med rejser mellem Rønne-Sassnitz. Det konstateres, at rejsetiden og havnemanøvre varierer

mellem de forskellige ruter, og at havneopholdet i Rønne har en konstant varighed af ca. 11

timer. Sejlplanen 2014 anvendes, da den repræsenterer et helt år med normale driftsforhold fx

uden planlagte værftsophold og havari, som indgår i sejlplanen 2015. Havarier er heldigvis

sjældne, men værftsophold optræder med 2-5 års mellemrum og varierer i længden.

Michael JOhnsen : E20121029 11

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.1.4 Grundlag for batteriløsning

Som grundlag for batteriløsningen, konstateres følgende fra forrige afsnit:

At en batteriløsning, som skal erstatte AUX’ernes funktion som EL forsyning, skal

opbygges som en redundant løsning, med en tilslutning på hver side af tavleadskilleren

for, at skabe samme driftssikkerhed som AUX’erne gør i dag.

At AUX’erne producere strøm til EL installationerne under havnemanøvre og

havneophold, hvilket betyder at energibehovet til en batteribank vil variere efter

sejlruter og hhv. havnemanøvre og havneophold.

At AUX’erne er inaktive under sejlads og PTO’erne producere EL til de elektriske

installationer. Dette begrænser i øvrigt også energibehovet til batteripakken, da det så

udelukkende drejer sig om havnemanøvre og havneophold.

At under havnemanøvre anvendes bow thruster som er direkte tilsluttet PTO’erne, og

der ved det kun er ME’erne der anvendes til havemanøvre. Det betyder at

batteriløsningen ikke skal inkludere energi til bow thruster, samt at opladningen

foretages under sejlads, når bow thrusterne er inaktive.

3.2 Batteriløsning

I dette afsnit præsenteres Siemens Maritimes forslag til en batteriløsning, som vil passe til

Hammeroddes behov defineret i forrige afsnit. Effekttabet i de anbefalede komponenter til en

batteriløsningen verificeres afslutningsvis, inden de opsummeres til en samlet virkningsgrad.

Siemens maritime sælger Kim Strate Kiegstad (KSK), Global Account Manager, som på

baggrund af grundlaget i forrige afsnit, præsenter en batteriløsning med redundante egenskaber

(bilag 05, godkendt skitse). For at imødekomme kravet om driftssikkerhed, foreslår KSK en

fælles batteribank med en tilslutning til strømskinnen på hver side af tavleadskilleren. På den

måde vil en samlet batteribanken oplades via to strømveje og skibet vil da også have to

forsynings muligheder.

Han tilføjer, at når batterierne ikke skal oplade og aflade samtidig, har udviklingen bevirket at

man kan samle inverter og konverter i en unit, kaldet inverter.

Ved at tilslutte batteripakken direkte på strømskinnerne vil PTO’erne fortsat leverer effekt til

Michael JOhnsen : E20121029 12

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

bow thrusterne under havnemanøvre samt give mulighed for opladning under sejlads. På figur

3.2.1.1 skitseres KSK’s løsningsforslag.

KSK’s anbefaling af komponenter samt virkningsgrader, er listet herunder iht. godkendt referat

(bilag 05):

Transformer: For at reducere den dimensionerende strøm indsættes en transformer

mellem strømskinnen og inverter. Som transformer havde KSK ingen præferencer, men

de generelle tab oplyser KSK som følgende:

0,5-1% mellem U1 - U2 og 0,5-1% mellem U2 - U1.

Inverter: For at omdanne vekselstrøm til jævnstrøm under opladning og modsat under

afladning anbefaler KSK en Siemens SINAMICS S120 med følgende tab:

1-2% fra net til batteri og 1-2% fra batteri til net.

Batteri: Som energilager anbefaler KSK et litium-NMC AT6500 batteri fra canadiske

CORVUS. Denne batteritype er hyppigt anvendt til maritim brug, da den er stabil og

kræver lav vedligehold. KSK oplyser at en samlet virkningsgrad for op- og af- ladning

er 3%

Michael JOhnsen : E20121029 13

Figur 3.2.1.1 Skitse af Kim Strate Kingstad batteriløsning

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.2.1 Verificering af KSK komponent valg og virkningsgrader

Hvor valide er KSK’s komponent valg og virkningsgrader?

KSK oplyser, at en transformer vil reducerer dimensioneringsstrømmen samt have et samlet

effekttab mellem 1 og 2%. Transformernes egenskaber bekræftes som strøm reducerende ved, at

øge spændingen. Om tabende er retningsgivende, vil afhænge af hvor hårdt transformeren er

belastet. Transformeren har nogle belastningsafhængige og belastningsuafhængige tab hvilket

betyder, at den bedste udnyttelse af transformeren, er ved en belastning større end 75%, hvor

virkningsgraden er tæt på 1 (Poul Erik Petersen, 2006). KSK’s brug af transformer samt

effekttab verificeres derfor som komponent valg. ηTrafo=0,986 (bilag 06)

KSK anbefaler, en Siemens SINAMICS S120 inverter med et samlet effekttab mellem 1 og 4%.

Hvordan inverterens elektronske kredsløb er opbygget er iht. KSK en forretnings hemmelighed.

Men vekselstrøm omdannes til jævnstrøm og igen fra jævnstrøm til vekselstrøm gennem hhv.

brokoblinger og strømrettere. Begge elektroniske kredsløb som er opbygget af dioder og

tyristorer, hvis effekttab er tæt på nul (Kurt Bodi,1995). KSK brug af inverter samt effekttab

verificeres som komponent valg. ηinverter=0,985 (bilag 07)

KSK anbefaler af anvende litium-NMC batteri fra canadiske CORVUS (bilag 08) og oplyser de

samlede tab for en op- og afladning er 3%. Denne batteritype er lige nu ofte anvendt til

elektriske biler og skibe da det ikke generer meget varme og samtidig har rimelige op og

afladningsegenskaber. Et litium-ion batteri har et effekttab mellem 1-3% for en op- og afladning

(CADEX, 2003). KSK brug af et litium-ion batteri samt effekttab verificeres derfor som

komponent valg. ηbatteri=0,97

Herunder beregnes den samlede virkningsgrad for batteriløsningen for en op- og afladning.

Virkningsgraden vil senere anvendes til at korrigere det samlede energibehov.

ηBatteri=0,986 · 0,985·0,97 · 0,985· 0,986 ≈ 0,91

3.3 Grundlag for data og analyse

I afsnit 3.1.4 konstateres det, at energibehovet variere mellem havneophold og havnemanøvre i

hhv. Rønne, Køge, Ystad og Sassnitz. For at beregne et samlet energibehov for et år, er det

Michael JOhnsen : E20121029 14

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

derfor nødvendigt, at indsamle individuelle data for disse forhold samt, at opgøre antallet af

havneoperationer via sejlplanen 2014.

Ved en batteriløsning, som tilsluttes direkte på skibets strømskinner, hvor igennem batterierne

vil oplades via PTO’er, undersøges om PTO’s effektivitet vil forblive den samme ved øget

belastning. Til dette indsamles data for PTO’ens nuværende belastning, samt en opgørelse af

opladningseffekten.

Batteriløsnings egenskab til, at holde ME’en i et stabilt og optimal driftspunkt undersøges. For

at bestemme den nuværende belastning, indhentes olie forbrugsdata for en rejse som behandles

iht. test data for ME.

Til sammenligning med den beregnede HFO mængde, indhentes en årlig MGO mængde brugt

af AUX’erne.

3.4 Data

3.4.1 Energibehov

Inden analysen af de indsamlede driftsdata, er de fremlagt for Senior Maskinchef Pehr Pørtner

(PP) som verificering af validiteten. PP vurdere at de indsamlede data afspejler Hammeroddes

effektforbrug under hhv. havnemanøvre og havneophold. For at korrigere de aflæste effekt

værdier indhentet fra SRO anlægget til en tilsyneladende produceret effekt, beregnes

faseforskydningsvinkelen til cosφ 0,8 for skibets EL installationer (bilag 09).

Grundet et forlænget værftsophold har det ikke været muligt, at indsamle data for en Sassnitz

fart vurderes det i sammenråd med PP, at energiforbruget under en havnemanøvre i Sassnitz, er

lig energiforbruget under en havnemanøvre i Ystad, da begge disse havneophold kun har en

varighed af ca. en time, og de generelle rejse forhold tilnærmelsesvis er ens (bilag 09).

Det samlede energiforbrug beregnes ud fra de indsamlede data for hver havneoperation opdelt i

havnebyer og er kun indhentet for aktive AUX’er. Databehandling af de indsamlede data

foretages herunder i figur 3.4.1.1 - 3.4.1.4 med reference i bilag 10 til 13. Det ses at under

havnemanøvre er to AUX’er aktive, hvor der under havneophold kun anvendes en. Dette

skyldes, at man under havnemanøvre ønsker større forsyningssikkerhed end ved havneophold

samt et større effektforbrug.

Michael JOhnsen : E20121029 15

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

På figur 3.4.1.1 behandles driftsdata iht. bilag 10. Det samlede energiforbrug for havnemanøvre

i Rønne den 10 marts 2015 er opgjort til 1574 kVAh.

På figur 3.4.1.2 behandles driftsdata iht. bilag 11. Det samlede energiforbrug for havnemanøvre

i Køge den 11. februar 2015 er opgjort til 1407 kVAh.

På figur 3.4.1.3 behandles driftsdata iht. bilag 12. Det samlede energiforbrug for havnemanøvre

i Ystad og Sassnitz den 10 marts 2015 er opgjort til 713 kVAh.

Michael JOhnsen : E20121029 16

Type Beskrivelse kW Minutter kWh Q1 [kVAh]

AUX PS 10.03.2015 kl 13:20 - 17:00 172 220 629 786

AUX SB 10.03.2015 kl 13:20 - 17:00 171 220 628 784

I alt 1574

AUX = Dieselgenerator ; PS = Bagbord ; SB = Styrbord

Figur 3.4.1.1 Havnemanøvre i Rønne

Type Beskrivelse kW Minutter kWh Q1 [kVAh]

AUX PS 11.02.2015 kl 21:40 - 00:30 198 170 560 700

AUX SB 11.02.2015 kl 21:40 - 00:30 200 170 566 707

I alt 1407

AUX = Dieselgenerator ; PS = Bagbord ; SB = Styrbord

Figur 3.4.1.2 Havnemanøvre i Køge

Type Beskrivelse kW Minutter kWh Q1 [kVAh]

AUX PS 10.03.2015 kl 09:45 - 11:20 179 95 284 355

AUX SB 10.03.2015 kl 09:45 - 11:20 181 95 287 358

I alt 713

AUX = Dieselgenerator ; PS = Bagbord ; SB = Styrbord

Figur 3.4.1.3 Havnemanøvre i Ystad og Sassnitz

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

På figur 3.4.1.4 behandles driftsdata iht. bilag 13. Det samlede energiforbrug for havneophold i

Rønne 11 februar 2015 er opgjort til 4656 kVAh.

For at simplificerer beregningerne til senere beregning af en HFO mængde, opsummeres det

årlige energibehov via sejlplanen 2014. I figur 3.4.1.5 beregnes Hammeroddes årlige

energibehov på baggrund af havnemanøvre og havneophold og resultaterne for sejlplan 2014

(bilag 04).

Q2=Antal havneanløb·Q1 ·10−3=[MVA ]

Michael JOhnsen : E20121029 17

Type Beskrivelse kW Minutter kWh Q1 [kVAh]

AUX PS 11.02.2015 kl 05:15 - 06:10 198 55 182 227

AUX PS 11.02.2015 kl 16:10 - 17:00 207 50 172 216

AUX SB 11.02.2015 kl 05:15 - 06:10 196 55 180 225

AUX SB 11.02.2015 kl 16:10 - 17:00 208 50 173 216

AUX PS 11.02.2015 kl 06:10 - 16:10 302 600 3018 3772

I alt 4656

AUX = Dieselgenerator ; PS = Bagbord ; SB = Styrbord

Figur 3.4.1.4 Haveophold i Rønne

Rønne Havnemanøv

re

KøgeHavnemanøvr

e

Ystad Havnemanøv

re

Sassnitz Havnemanøvr

e

Rønne Havneophold

Antal anløb

211 365 8 98 258

Q1

[kVAh]1574 1407 713 713 4656

I alt [kVAh]

332114 513555 5704 69874 1201250

Q2

[MVAh]2122,5

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Det årlige energibehov korrigeres herunder med batteriløsningens samlede virkningsgrad

beregnet i afsnit 3.2.1 for, at kende den energi PTO’erne skal levere fra afgangsklemmerne, for

at batteriløsningen kan erstatte AUX’erne.

QBatteri=Q 2

ηBatteri=2122,5

0,91=¿ 2332,5 MVAh

3.4.2 PTO

I dette afsnit behandles data for PTO’ens nuværende belastning samt et øget effektforbrug som

forårsages af opladning af batterierne.

Det observeres under maskinrumsprocedure vedr. Ystad havnemanøvre, at man ikke slukker for

elektrisk udstyr da havneopholdet kun har en varighed af ca. en time. Dette bekræftes også ved

at sammenligne belastningskurver, for hhv. PTO og AUX, fra SRO anlægget. Hvilket betyder at

PTO’ernes afgivende effekt under sejlads er lig effektforbruget under Ystad havnemanøvre 450

kVA (bilag 12), pr. PTO.

PPTO1=SYstad

antal PTO=450

2=¿ 225 kVA

Opladningen af batterierne er begrænset af overfarten mellem havnebyerne, og resultaterne vil

derfor variere i forhold til rejsernes varighed. Det er under praktikperioden observeret, at en

mulig opladningskapacitet kan variere mellem færgens rejser, og at batterierne enten vil oplades

mere eller mindre i forhold til det forestående energibehov. Det vurderes derfor at en

gennemsnitlig opladningseffekt vil være retningsgivende for de senere beregninger.

Da denne batteriløsning ikke skal aflade og oplade samtidig, er opladningstiden perioden

mellem to havnemanøvre under de individuelle overfarter.

På figur 3.4.2.1 behandles data for opladning ud fra resultaterne i dette afsnit.

POpladning=Q1

Timer·ηBatteri= [ KVA ]

Michael JOhnsen : E20121029 18

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Den gennemsnitlige opladningseffekt beregnes herunder pr. PTO.

Σ POpladning=Σ POpladning

Havneoperationer . · Antal PTO= 960+344+490+490+1112

5 · 2=¿

340 kVA

3.4.3 ME

Under dette afsnit analyseres Hammeroddes primærfart mellem Rønne og Køge og retur den 13.

marts 2015. Denne fart udgør 728 ud af Hammeroddes samlede 940 i 2014 (bilag 04), har den

længste rejsetid samt vinterlige forhold, hvorfor det vurderes at belastningsgraden vil være

repræsentativ for alle rejser. For at undgå for mange målinger som alle har en afvigelse

indhentes kun MGO mængden brugt under denne rejse. Dette omregnes til et time forbrug som

derefter sammenholdes med ME’ens test data.

MGO forbruget for den 11,5 timer lange overfart mellem Rønne og Køge og retur for begge ME

er 17010 liter (bilag 14). Dette omregnes herunder til et gennemsnitlig time forbrug pr. ME.

ρMGO=0,8575 kgL

(bilag 17 )

mMG ORejse=

LMGO · ρMGO

timer·antal·ME=17010 · 0,8575

11,5 ·2≈ 634,2 kg MGO

Michael JOhnsen : E20121029 19

Fart mod BeskrivelseQ1

[kVAh] Timer ηBatteri

POpladning

[kW]

Rønne Havnemanøvre 10.02.2015 kl 11:25 - 13:15 1574 1,8 0,91 960

Køge Havnemanøvre 11.03.2015 kl 17:05 - 21:35 1407 4,5 0,91 344

Ystad/Sassnitz Havnemanøvre 10.02.2015 kl 08:05 - 09:40 713 1,6 0,91 490

Rønne Havneophold 11.03.2015 kl 00:35 - 05:10 4656 4,6 0,91 1112

Figur 3.4.2.1 Opladningseffekt

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Da ME’ens specifikke brændstof forbrug (SFOC) er tilnærmelsesvis ens mellem 85 og 100%

(bilag 17), antages det at brændstofforbruget forløber nær en lige linje mellem 50 og 100%

belastning. Time forbruget vises på figur 3.4.3.1, hvor den blå kurve er baseret på forbrugsdata

(bilag 17), og den stiplede linje er mellem 50 og 100%. Det ses tydeligt, at kurverne

tilnærmelsesvis følger en lige linje. Det betyder, at den gennemsnitlig belastning for denne rejse

kan, med rimelig nøjagtighed, beregnes ud fra timeforbruget.

M EBelastnin g1=

mMGO Rejse

m100 %·100=634,2

825·100=¿ 77%

3.4.4 MGO forbrug

I undersøgelsesperioden er det observeret, at AUX’erene kun er aktive under havnemanøvre og

havneophold, hvorfor det vurderes, at MGO mængden brugt af AUX’erne 2014 kan danne

grundlag for AUX’ernes årlige brændstofforbrug, da Hammeroddes sejlplan tilnærmelsesvis er

ens år efter år. Den samlede MGO mængde brugt af AUX’erne til at levere energi under

havnemanøvre og havneophold i 2014 er:

mMGO=¿ 453 ton MGO (bilag 15).

Michael JOhnsen : E20121029 20

40 50 60 70 80 90 100 110300

400

500

600

700

800

900

825

700634.2

429

Belastningsgrad [%]

Tim

e fo

rbru

g [k

g/h]

Figur 3.4.3.1 Kurve for brændolie forbrug pr. time

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.5 Analyse

Ved at anvende resultaterne fra forrige afsnit tager undersøgelsen udgangspunkt i PTO’ens

afgangsklemmer, og vil først belyse PTO’ens og dernæst ME’ens påvirkninger af den øgede

belastning.

I afsnit 3.1.1 er der oplyst, at en del ME’ens bremseeffekt overføres til PTO’en via et gear og en

kobling. Det har ikke været muligt, at fremskaffe dokumenterede oplysninger om effektiviteten

på gear og kobling, fordi gearet er modificeret og kun konstruktions tegninger til koblingen har

været tilgængelige. Men i forsøget på, at finde oplysningerne har flere kyndige personer, her i

blandt service montør fra Multigear og Vulkan til hhv. service på gear og kobling, udtalt at

komponenterne har en høj effektivitet, tæt på 100%. Det antages derfor, at i beregningerne kan

ses bort fra disse tab, hvorfor gear og kobling ikke optræder i det efterfølgende.

3.5.1 PTO

I en generator er der effekttab i form af strømførende materialers opvarmning, mekanisk

modstand og frekvens afhængigt jernkerne tab (Poul Erik Petersen, 2006). PTO’erne drives ved

konstant omdrejningstal hvilket skaber en ensartet frekvens, og der ved vil de mekaniske og det

frekvens afhængig jernkerne tab være konstant. Effekttab i de strømførende materialer er

belastningsafhængig da de opstår pga. den optagende strøm. Hvilket betyder at en øget

belastning kan have indflydelse PTO’ens effektivitet, dette undersøges derfor i det

efterfølgende.

Til beregning af belastningsgraden aflæses PTO’ens maksimale ydeevne til, PPT OMax=1450 kVA

(bilag 16). Herunder beregnes belastningsgraderne for hhv. nuværende belastning og ved øget

belastning for derefter at sammenlig virkningsgraderne:

Belastningsgrad 1=PPTO 1

PPT O Max

· 100= 2251450

·100=¿ 15,5 %

Belastningsgrad 2=PPTO1+POpladning

PPT O Max

·100=225+3401450

·100=¿ 39%

Michael JOhnsen : E20121029 21

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Det er ikke muligt at aflæse virkningsgraden for en belastninger under 25% i de tilgængelig

datablade for skibets PTO, hvorfor virkningsgraden til belastningsgrad 1 aflæsses ud fra 25 % til

0,922 (bilag 16). Belastningsgrad 2 aflæses virkningsgraden, ved afrunding til 50 %, til 0,955

(bilag 16). Det betyder at opladningseffekten vil produceres ved en PTO virkningsgrad 0,955 og

den nuværende effekt vil produceres ved en forbedret virkningsgrad, hvilket resulterer i en

brændstofbesparelse på 3,2 % (0,955-0,922).

Afrundingerne af PTO’ens virkningsgrader fra 15,5 til 25% og igen fra 39 til 50% kan betyde en

mulig afvigelse i de efterfølgende beregninger. Til trods for at den matematiske afstand mellem

de to belastningsgrader er tilnærmelsesvis ens vil de belastningsuafhængig tab udgøre en stor

del af de samlede tab ved mindre end 25%. I PTO'ens datablad kan man se at ved denne type

PTO forbedrer sin effektivitet med 3,2% mellem 25 og 50% belastning, hvor efter den mellem

50 og 110% tilnærmelsesvis er ens. Det vurderes derfor at en 3,2% besparelse vil være

retningsgivende, uden at være den præcise, på baggrund af de tilgængelige data.

3.5.2 ME

Ved at observere på ME’ens driftskurver via SRO anlægget konstateres det, at driftspunktet

løbende variere med fremdrivningsmodstanden og PTO’ens EL produktion. Det undersøges

derfor hvorvidt et stabilt og optimal driftspunkt for ME, vil skabe en yderlig reduktion i

brændstofforbruget.

I afsnit 3.4.3 vurderes den gennemsnitlige belastningsgrad for begge ME til 77%. Under denne

rejse havde ME’erne til sammen MGO forbrug på mMGO=14586 kg. Det mest optimale

driftspunkt for ME er ved 85% med en SFOC på 190,6 g/kWh (bilag 17). Herunder undersøges

om et stabilt driftspunkt vil skabe yderlige brændstofbesparelser. Til at finde SFOC ved 77%

interpoleres mellem SFOC 50% og 85%.

SFOC77%=SFO C50 %−( SFO C50 %−SFO C85 %

85 %−50%· (77−50 ))=[ g

kWh ]SFOC77%=198,6−( 198,6−190,6

85−50· (77−50 ))=¿ 192,5 g /kWh

Michael JOhnsen : E20121029 22

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Besparelse=100−SFOC 85% ·100

SFOC76,9%=100−190,6 ·100

192,5=¿ 1 %

Det vurderes ud fra overstående beregninger, at ved at ændre det gennemsnitlige driftspunkt på

77% til et mere optimal driftspunkt på 85%, vil der være en brændstofbesparelse på 1% på den

samlede brændstofmængde.

3.5.3 HFO forbrug

I dette afsnit opgøres et årligt øget HFO forbrug på baggrund af det nødvendige energibehov

samt de brændstof påvirkninger der vil være fra hhv. PTO og ME.

Til vurdering af HFO forbruget konstateres der i afsnit 3.4.3, at ME’s gennemsnitlig er 77 %

belastet ved nuværende belastning. Dette betyder, at en fremtidig belastning vil skabe et

belastningsområde større end 77%. Nærmere 85% belastet som beregnet herunder:

M EBelastnin g2=M EBelastnin g1

+( Σ POpladning

ηPTO· M EMAX·100)=[% ]

M EBelastnin g2=77+( 340

0,955 ·4320·100)=¿ 85,2 %

Det konstateres, at forskellen mellem ME’s SFOC for hhv. 85 og 100% er 4 g/kWh, (bilag 17),

hhv. 190,6 og 191 g/kWh). For at sikre at resultatet kan anvendes for et større

belastningsområde, anvendes middelværdien på 190,8 g/kWh til beregning af HFO mængden til

hhv. batteriløsningen og besparelsen ved PTO’ens forbedret virkningsgrad. Herunder beregnes

først den HFO mængde, som vil være nødvendig for at batteriløsningen vil kunne fungere

optimalt, hvorefter besparelserne belyst i de to forrige afsnit subtrakteres, så det til sidst

resulterer et årligt øget HFO forbrug som kan relateres til en batteriløsning.

MGO mængden til at dække energibehovet som er vurderet i afsnit 3.4.1 til

QBatteri=2332,5 MVAh ved en PTO virkningsgrad på 0,955 (afsnit 3.5.1) beregnes herunder:

Michael JOhnsen : E20121029 23

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

mBatteri=Q3

ηPTO· SFOC·=2332,5

0,955·0,1908=¿ 466 ton MGO

PTO’ens besparelse ved forbedret virkningsgrad, fra 0,922 til 0,955, på det øvrige effektforbrug

450 kVA (bilag 12). Besparelserne vil variere mellem færgens rejser, da de har forskellige

varighed, hvorfor de beregnes individuelt (bilag 18). Det samlede resultat ses herunder:

mPTO .Besparelse=¿ 9,57 ton MGO

Ved at holde ME i et optimalt driftspunkt blev der i afsnit 3.5.2 vurderet der vil opstå en

besparelse på 1% af HFO forbruget. Det vurderes at besparelsen vil være repræsentativ hvis det

beregnes af HFO forbruget 2014 (bilag 15). Dette skyldes at Hammeroddes sejlplan 2014 viser

et helt drift år uden værftsophold og havarier samt at Hammeroddes sejlplan tilnærmelsesvis er

ens år efter år. Dette vil betyde en årlig besparelse af HFO på:

m1 %=5945 · 1%=¿ 59,45 ton HFO

En årlig HFO mængde til en batteriløsning som beskrevet i afsnit 3.2 og med de brændstof

påvirkninger forårsaget af øget belastning på hhv. PTO og ME opgøres herunder til 421 ton

HFO årligt.

For at omregne MGO til HFO anvendes brændværdier indhentet fra Hammeroddes

diagnosticeringsprogram til hhv. MGO = 42800 kJ/kg og HFO = 40655 kJ/kg (bilag 19).

mHFO=(mBatteri−mPT OBesparelse )·h iMGO

h iHFO−m1 %=[ ton HFO ]

mHFO=(466−9,57 ) · 4280040655

−59,45=¿ 421 ton HFO årligt

Michael JOhnsen : E20121029 24

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.6 Grundlag for test af hypoteser

For at teste hypoteserne er der i firrige afsnit beregnet et årligt HFO forbrug på baggrund af en

batteriløsningens energibehov, batteriløsningens effekttab samt de brændstof påvirkninger som

følge af batteriløsningens opladningseffekt på PTO og ved et stabilt driftspunkt for ME til 421

ton HFO årligt.

I undersøgelses perioden er det observeret, at AUX’erne ikke anvendes til andet end EL

forsyning under hhv. havnemanøvre og havneophold (bilag 03) er det i afsnit 3.4.4 opgjort et

samlet MGO forbrug 2014 til 453 ton.

3.7 Miljø

I dette afsnit testes den første hypotese, for at vurderer miljø påvirkningerne ud fra den

beregnede HFO mængde og MGO mængde brugt i 2014.

”En batteriløsning vil reducerer CO2, SO2 og NOx udledningen fra Hammerodde i havnemiljøet

og for Østersø regionen. ”

Da AUX’erne erstattes af en batteriløsning vil, det betyde, at emissionerne under

havneoperationer helt fjernes for havnemiljøet. Men konsekvensen for Østersøen, ved at oplade

batteripakken under sejlads, belyses gennem den kemiske reaktion som opstår ved fuldstændig

forbrænding.

Iht. Mette Høgsholt Nielsen accountant ved Dan-Bunkering er det ikke muligt, at fremskaffe

alle specifikationerne for hhv. HFO og MGO. Dette skyldes at Dan-Bunkering ikke måler på

alle oliens egenskaber, men blot undersøger de parameter som de finder nødvendige (bilag 20).

Det har derfor ikke været mulig, at fremskaffe oplysninger om carbon indholdet for både HFO

og MGO. Dette er forsøgt løst gennem den teori, at en ren olie er 100% carbon og at subtraktere

oplyste masse % fra for til sidst, at stå med et muligt carbon indhold.

Rapportens måle parameter er CO2, SO2 og NOx, beregnes herunder for hhv. HFO med en et

svovlindhold på mindre end 0,1% og MGO, for til sidst, at sammenligne resultaterne mellem

disse to brændstoftyper.

Michael JOhnsen : E20121029 25

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.7.1 Carbon - Carbondioxid CO2

Ved en fuldstændig forbrænding vil alt carbon (C) reagere med oxygen (O2) og danne

carbondioxid (CO2) (Dennis Hansen,1997). Det kan konstateres gennem reaktions afstemningen

herunder, at ved et kilo carbon udledes 44/12 carbondioxid.

C+O2→C O2=1 kmol+1 kmol→ 1 kmol=12kgC+32kgO2→ 44 kgC O2

Carbon indholdet i HFO er beregnet til 99,4 masse % (bilag 21). 99,4 masse % carbon er et

accepterende resultat da dette er et brændstof næsten er lige så rent som MGO.

Dette resultere i følgende CO2 udledning.

mC O2=mBrændstof [ton ] ·Cmasse %·

C O2

C=[kg ]

mC O2 HFO=421 ·99,4 % · 4412

≈ 1534,4 tonC O2 pr . år

Carbon indholdet i MGO er beregnet til 99,85 masse % (bilag 22). 99,85% er et accepterende

resultat, da denne olie er uden affaldsstoffer, og derfor skal være tæt på 100%. Dette resultere i

følgende CO2 udledning.

mC O2 MGO=453 ·99,85 % · 4412

≈ 1658,5 tonC O2 pr . år

3.7.2 Svovl - Svovldioxid SO2

Under forbrænding vil svovl (S) reagere med oxygen (O2) og derved udlede svovldioxid (SO2)

(Dennis Hansen,1997). Herunder afbilledes reaktionen samt vægt forhold. Det kan konstateres

gennem reaktions afstemningen herunder, at ved et kilo svovl udledes 64/32 svovldioxid.

S+O2 → S O2=1 kmol+1 kmol → 1kmol=32 kg+32 kg →64 kg

Svovlindholdet i HFO 0,1% er oplyst til 0,0938 masse % (bilag 21). Dette vil resulterer i

følgende SO2 udledning.

Michael JOhnsen : E20121029 26

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

mS O 2 HFO=421· 0,0938 % · 6432

=¿ 0,8 ton S O2 pr . år

Svovlindholdet i MGO er oplyst til 0,097 masse % (bilag 22). Dette vil resulterer i følgende SO2

udledning.

mS O 2 MGO=453 ·0,097 % · 6432

≈ 0,85 ton S O2 pr . år

3.7.3 Nitrogen - NOX

NO2 er produktet af en reaktion mellem den tilførte luft og den varme som opstår under

forbrændingsprocessen. Den tilførte luft indeholder ca. 78 vol% nitrogen (N2) og ca. 21 vol%

oxygen (O2). Under høje temperature vil nitrogen reagere med O2 og danne nitrogenmonoxid

(NO). Mængden af NO er temperaturfølsom og kan derfor ikke beregnes, men måles i

røggasserne (Dennis Hansen,1997).

For at vurdere de samlede NOX emissioner pr. år, som vil opstå i forbindelse HFO forbruget,

omregnes den HFO mængden (421 ton) til en omsat energimængde ved middelværdien for

SFOC for ME belastningen mellem 85 og 100%, vurderet i afsnit 3.5.3 til 190,8 g/kWh.

QME=HFO [ton ]

SFOC [ kgkWh ]

= 4210,1908

=¿ 2206,5 MWh

Da det i afsnit 3.5.3 vurderes at ME konstant vil befinde sig mellem 85% og 100% belastning

anvendes en middelværdi af NOX test resultaterne mellem 75 og 100%, 11 g/kWh (bilag 23).

Den årlige NOX emission som vil udledes som produkt af forbrændingen af 421 ton HFO,

beregnes herunder til 24,3 ton pr. år.

Michael JOhnsen : E20121029 27

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

mN Ox HFO=QME [ MWh ] · N O x [ kgkWh ]=[ton N O x pr . år ]

mNOxHFO=2206,5 · 0,011=¿ 24,3 ton N Ox pr . år

Olieregnskabet 2014 indeholder ikke informationer om, hvor meget energi AUX’erne har

produceret i 2014, blot MGO mængden. NOx udledningen fra AUX’erne vurderes derfor ud fra

den nødvendige energiforbrug til havnemanøvre og havneophold beregnet i afsnit 3.4.1 (Q2 =

2122,5 MVAh) samt AUX’ernes NOx udledning ud fra test rapport.

For at bestemme NOx udledningen ud fra testrapportens skal AUX’ernes belastningsgrad

bestemmes. AUX’erne optagende effekt for en Ystad/Sassnitz havnemanøvre fordeles ud på to

AUX’er. Dette vurderes repræsentativt, da alle havnemanøvre er med to aktive AUX’er ved

tilnærmelsesvis samme effektoptag og under havneophold er et noget mindre effektoptag leveret

fra kun en AUX.

AUX’erne har en maksimal ydelse på 540 kW (bilag 24), ηGen = 0,945 (bilag 24)

PYstad=450kVA (bilag 12 )=PGen=225 kVA

Belastning AUX=PGen

ηGen · PAU X MAx

·100= 2250,945 · 540

·100=¿ 44 %

Det er ikke muligt at aflæse en NOx værdi for 44% i test rapporten for B&W 6L16/24, men der

er oplyst en NOx værdi for 50% på 11,58 g NOx/kWh som anvendes til beregningerne (bilag

25).

mN Ox MGO=Q2 [ MWh ] · N Ox [ kgkWh ]= [ton N O x pr . år ]

mN Ox MGO=2122,5 ·0,01158=¿ 24,6 ton N OX pr . år

Michael JOhnsen : E20121029 28

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

3.7.4 Resultat

I Figur 3.7.4.1 Sammenlignes resultaterne beregnet i dette afsnit.

Da AUX’erne ikke længere anvendes i havnemiljøet vil forureningen fra Hammerodde under

havnemanøvre og havneophold reduceres til nul.

Det konstateres ud fra figur 3.7.4.1, at den miljømæssig konsekvens som vil opstå ved

anvendelse af en batteriløsning kontra AUX’er, er en reduktion af CO2 udledning med 124,1 ton

pr. år, en reducering af SO2 emissioner på 0,05 ton pr. år og en vurdering lyder på en reduceret

NOx udledning på 0,3 ton pr. år. Den første hypotese kan derfor verificeres.

3.8 Økonomi

I dette afsnit testes den anden hypotese, for at vurderer de økonomiske konsekvenser ud fra den

beregnede HFO mængde og MGO mængde 2014.

”En batteriløsning vil være billigere end AUX’er i forhold til brændstof priser og

vedligeholdelsesomkostninger. ”

3.8.1 Brændstof økonomi

Priserne for HFO og MGO er oplyst i US$ og omregnes til Danske kroner (kr.) for at

simplificere sammenligningen. Iht. Mette Høgsholt Nielsen accountant ved Dan-Bunkering er

markedsprisen pr. 4 maj 2015, 433 USD/mts for LSFO-IFO-380cst (HFO) og 625 USD/mts for

MGO. National bankens middelkurs er pr. 4 maj 2015 6,69 USD.

Herunder beregnes brændstof omkostningerne

Michael JOhnsen : E20121029 29

Carbondioxid - CO2 Sulphur - SO2 Nitrogen - NOX

HFO 1534,4 0,80 24,3

MGO 1658,5 0,85 24,6

Difference -124,1 -0,05 -0,3

Figur 3.7.4.1 Miljø konsekvens

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Omk .HFO=mHFOårlig · kr .tonHFO=421 · 425 ·6,69=¿ 1.197 .008 kr .

Omk .MGO=mMGO 2014 ·kr .tonMGO=453· 625 ·6,69=¿ 1.894 .110 kr .

Den brændstof økonomiske konsekvens opgøres herunder til 697.102 kr.

Konsekven sBrædstof =1.894 .110−1.197 .008=¿ 697.102 kr .

3.8.2 Vedligeholdelsesøkonomi

For at vurdere vedligeholdelsesomkostningerne for hhv. batteriløsningen og AUX’erne

defineres vedligeholde således:

Udskiftning af komponenter eller mekaniske dele, så man til en hver tid har adgang til

en leveringsdygtig energikilde. Under vedligeholdelsesudgifter inddrages ikke montør,

lønningsomkostninger eller bortskaffelses af affald eller brugte dele. Det omhandler

udelukkende materialepriser.

3.8.3 Vedligehold af batterier

For at verificere Kim Strate Kiegstad’s (KSK) udtalelse om at en batteriløsningen er næsten

vedligeholdelsesfri (bilag 05), inddrages erfaringer fra Senior Maskinchef ved HH Ferry’s

Henrik Fald Hansen (HFH). Som i de seneste par år har arbejdet med et batteriprojekt på

Helsingør-Helsingborg overfarten, der i blandt hybridfærgen Tycho Brahe.

Efter HFH vurdering består det reducerede vedligehold i færre faglærte arbejdstimer og

materialer (bilag 26), da mængden af bevægelige dele reduceres kraftig. Ud fra definition af

vedligeholdelsesomkostninger vurderes det, at omkostningerne forbundet med batteripakken vil

variere i forhold til mængden af op- og af- ladningsenergi, samt hvor ofte den finder sted.

Da batteriløsningens formål er, at erstatte AUX’ernes funktion som EL forsyning under

havnemanøvre og havneophold, beregnes omkostningerne ved løbende udskiftning af batterier

ved en batteripakke svarende til den størst beregnede energi pr. havneoperation, som vil være

under Rønne havneophold leveret fra PTO’ernes afgangsklemmer.

QRønne=Q1 Rønne

ηbatteri=4656

0,91=5116kVAh

Michael JOhnsen : E20121029 30

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Scandlines færgen Prinsesse Benediktes (PB) batteripakke har en garanteret levetid fra

leverandøren på enten 10 år grundet design eller 100.000 cyklusser som, leverandøren mener,

de kan udføre under de forhold som er ombord på PB (Maskinmesteren, 2014). Forholdende på

Tycho Brahe er anderledes end på PB, hvorfor levetiden for batterierne som de ønsker, at

anvende til deres batteriløsning er på 5 år (bilag 26). Det konkluderes derfor, at forholdende er

helt afgørende for batteriløsnings levetid. For vedligeholdelsesomkostningerne antages det, at

der er optimale forhold ombord på Hammerodde og derfor anvendes oplysninger fra databladet

for CORVUS batterierne.

CORVUS AT6500 batteriernes levetid er enten ca. 5000 cyklusser eller 10 år (bilag 08), som

CORVUS påstår deres design kan holde. CORVUS regulerings software er i stand til, at fordele

cyklusserne så den samlede batteripakke har de bedste forhold og derved længste levetid. De

individuelle rejsers nødvendige energi leveret fra PTO’ens afgangsklemmerne opdeles i figur

3.8.3.1 i antal rejser fra sejlplanen 2014 for at vurdere om batteripakkens levetid vil blive være

5000 cyklusser eller 10 års design.

Ved at lade havneopholdet på 5116 kVAh være en cyklus for alle batterierne og derefter lade

havnemanøvre ud gør en % del af denne, kan de samlede antal cyklusser for hele batteripakken

beregnes, første pr. år og der næst i hvor mange år.

Michael JOhnsen : E20121029 31

Fart mod Q1

[kVAh]ηBatteri QBatteri

[kVAh]Batteripakkes cyklusser

%

Rønne Havnemanøvre 1574 0,91 1730 1730/5116 = 0,34 =34 %

Køge Havnemanøvre 1407 0,91 1546 1546/5116 = 0,30 = 30 %

Ystad/Sassnitz Havnemanøvre 713 0,91 784 784/5116 = 0,15 = 15 %

Rønne Havneophold 4656 0,91 5116 5116/5116 = 1,00 = 100 %

Figur 3.8.3.1 Energi pr. rejse

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

I figur 3.8.3.2 opgøres samlede antal cyklusser for hele batteripakken til 456 stk. Det betyder, at

en batteripakke hvor den berørte energi er på størrelse med energi mængden til Rønne

havneophold (5116 kVAh), og som er i stand til at dække Hammeroddes havnemanøvre og

havneophold, vil have en levetid, baseret på cyklusser, på ca. 11 år (5000/456 ≈ 10,96 år). Men

da CORVUS kun har designet batterierne til 10 års brug, anvendes dette som batteriernes

levetid i beregningerne.

Iht. Kim Strate Kiegstad er prisen for en batteribank mellem 1000 US$ og 1200 USD$ pr. kWh

(bilag 05). For mindst mulig afvigelse i beregningerne anvendes middelværdien 1100 US$.

Beregning af vedligeholdelsesomkostninger ved løbende udskiftning af batteripakken over 10 år

periode er herunder beregnet til 3.764.860 kr.

Omk .Batteri=QRønne

år·US $ · valutakurs=årligomk .i kroner

Omk .Batteri=5116

10· 1100 ·6,69=¿ 3.764 .860 kr .

3.8.4 Vedligeholdelse af dieselgenerator

Det har ikke været muligt at få adgang til bilag relateret til de sidste 10 års vedligehold af

AUX’erne, som ville være ønskeligt. Men via Senior Maskinchefen Pehr Pørtner (PP) er der

givet adgang til fortrolige budgetter fra 2011 til og med 2015.

Michael JOhnsen : E20121029 32

Fart mod Batteripakkes cyklusser i %

Antal rejser (bilag 04)

Årlige cyklus

Rønne Havnemanøvre 34 211 72

Køge Havnemanøvre 30 365 110

Ystad/Sassnitz Havnemanøvre 15 8+98 16

Rønne Havneophold 100 258 258

Årlig 456

Figur 3.8.3.2 Årlige cyklusser for en batteripakke

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Vedligeholdelsesarbejdet for AUX’er skal udføres efter timeintervaller, og derfor kan der være

variation i omkostningerne årene imellem. PP har flere gange fået ændret timeintervallerne ved

MAN B&W på nogle større overhalinger af motorerne da de drives af MGO og ikke belastes

fuldt ud, og derved ikke medtages så hårdt som service forskrifterne skriver. Dette kan betyde at

omkostningerne til nogle overhalinger af motorerne ikke indgår i budgettet i perioden 2011 -

2015, hvilket kan give en mulig afvigelse af vedligeholdelsesomkostningerne forbundet med

AUX’erne.

Ved gennemgang af budgetterne kan det konstateres at Hammerodde benytter ganske få

eksterne montører til maskinel vedligehold, da de optræder som et separat punkt i budgetterne.

Det vil sige at de samlede vedligeholdelsesomkostninger, som listes på figur 3.8.4.1, kun er

materiale indkøb til vedligeholdelsesarbejde for skibets tre AUX’er.

De gennemsnitslige budgetterede vedligeholdsomkostninger pr. år beregnes til 360.472 kr .

Det konstateres, gennem beregningerne herunder, at det er 3.404.390 kr. dyrere at holde en

batteripakke lige så leveringsdygtig af energi som AUX’erne.

Konsekven sVedligehold=3.764 .860−360.472=¿ 3.404 .390 kr .

3.8.5 Resultat

Den samlede årlige driftsøkonomiske konsekvens, som vil opstå i forbindelse med brændstof og

vedligeholdelsesomkostninger, vurderes til at være 2.707.390 kr. dyrere, at drive en

batteripakke end tre AUX’er. Den anden hypotese kan derfor falsificeres.

Årlige økonomisk konsekvens=3.404 .390−697.102=¿ 2.707 .290kr .

Michael JOhnsen : E20121029 33

2011 2012 2013 2014 2015

Danske kroner 163.000 265.059 467.303 475.850 431.148

Kilde: Budget 2011-2015 for Hammerodde

Figur 3.8.4.1 Vedligeholdsomkostninger for dieselgeneratorer

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Michael JOhnsen : E20121029 34

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

4 Diskussion

Det største usikkerhedsmoment i analysen, er hvor vidt den beregnede HFO og MGO mængden

er nødagtige nok som vurderingsgrundlag. Den beregnede HFO mængde vurderes på et årligt

energibehov, en teoretisk forbedret PTO virkningsgrad, en brændstof besparelse ved stabilt

driftspunkt samt en antagelse om tabsfri overførsel mellem ME og PTO. Men hvordan

harmonere det med MGO mængden brugt af AUX’erne 2014?

Det nødvendige energibehov er vurderet ud fra hvilke perioder AUX’erne er aktive i

undersøgelses perioden, men AUX’erne kunne i princippet også være aktive under sejlads for at

afhjælpe ME’erne i perioder med fx dårligt vejr. Er dette tilfældet, vil MGO mængden 2014

dækker over et ukendt energibehov, som ikke er inddraget i den beregnede HFO mængde. MGO

mængden 2014 er et kvalificeret bud på en årlig MGO mængde som AUX’erne bruger til EL

produktion, baseret på observationer i undersøgelses perioden februar-maj 2015. Så er der et

ukendt energibehov vurderes det at være i meget små mængder og vil derfor ikke have nogen

afgørende indflydelse hverken MGO mængden eller det nødvendige energibehov.

Om PTO’en vil give 3,2% brændstof besparelse gennem en forbedret virkningsgrad pga. øget

belastning kan afvige, da der er anvendt middelværdier og få afrundinger. Men det er et

argumenteret bud på konsekvensen af de påvirkninger, som vil opstå på PTO’en gennem øget

belastning med opladningseffekten.

Antagelsen at gear og kobling er tabsfrie er ikke helt korrekt, der vil opstår ganske få tab ved

overførsel mellem ME og PTO. Men iht. til service montør fra Multigear og Vulkan til service

på hhv. gear og kobling har det ikke nogen nævneværdig indflydelse på konklusionen. Det

vurderes, at flere af beregningerne i rapporten er basseret på antagelser og afrundinger som kan

være mere upræcise, end de effekttab som er i gear og kobling til sammen.

Kan en batteriløsning skabe et stabilt driftspunkt for Hammeroddes ME, og vil Hammerodde

sparer 59,45 ton HFO årligt? Batteriløsningen vil have mulighed for at skabe et stabilt

driftspunkt for ME’erne. Men da SFOC ligger utrolig tæt mellem 85 og 100% belastning er

besparelsen på 1% årligt med en vis usikkerhed, da udsvingene i belastningen kun er ganske

små i forhold til den totale ydelse.

Usikkerhederne omkring MGO og HFO mængden må ikke komme i vejen for en videre

undersøgelse af miljø rigtige løsninger. Tvært i mod kan resultaterne danne udgangspunkt for

Michael JOhnsen : E20121029 35

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

yderligere undersøgelser af andre muligheder, med rapportens resultater som

sammenligningsgrundlag.

4.1 Hypoteser

Første hypotese om miljø:

”En batteriløsning vil reducerer CO2, SO2 og NOx udledningen fra Hammerodde i

havnemiljøet og for Østersø regionen. ”

Denne hypotese kan verificeres. Ved at erstatte Hammeroddes tre AUX’ers funktion som EL

forsyning under havnemanøvre og havneophold med en batteriløsning som oplades under

sejlads via PTO og ME, vil udledningen af CO2, SO2 og NOx helt forsvinde fra havnemiljøet og

trods usikkerhederne omkring brændstof mængden, også bidrage til reduktion af emissionerne

for hele Østersø regionen.

Anden hypotese om økonomi:

” En batteriløsning vil være billigere end AUX’er i forhold til brændstof priser og

vedligeholdelsesomkostninger. ”

Denne hypotese falsificeres. Trods usikkerhederne i brændstofmængderne, er en brændstof

besparelse på 697.102 kr. pr. år ikke nok til at opveje de vedligeholdelsesomkostninger der er

forbundet med anvendelse af en batteriløsning. Resultatet bliver, at det er 2.707.290 kr. dyrer, at

drive en batteriløsning end Hammeroddes tre AUX’er alene af den grund at batterierne skal

udskiftes efter 10 år. Det anbefales derfor, at foretage en mere dybdegående undersøgelse for

helt nødagtigt, at præcisere batteriernes levetid, vedligeholdelsesomkostningerne og inddrager

rederiets rabatter inden man drager en endelige økonomisk beslutning.

Diskussionens formål er, at understrege at der er visse usikkerheder i analyseresultaterne.

Derfor anbefales resultaterne, at bruges som et udgangspunkt til en videre debat om alternative

løsninger ombord på Hammerodde.

Michael JOhnsen : E20121029 36

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

5 Kildekritik

Som argumentation for rapportens emne indhentes rapporter fra Danmarks Miljøstyrelse om

forureningsproblemer i Danmark. Disse rapporter ligger til grund for lang- og kortsigtede

nationale som internationale miljøplaner, og anses derfor som værende valide. Som

inspirationskilde til en batteriløsning på Hammerodde er en artikel fra maskinmester bladet om

batteridrift på Scandlines færgens Prinsesse Benedikte inddraget. Denne kan være farvet af

Scandlines ønske, om at fremstå som et stærkt miljøvenligt transport selskab. Informationerne i

artiklen kan derfor have en afvigelse fra de reelle. Udvalgte informationer er derfor anvendt som

modspil til beregninger og ikke som det bærende grundlag for rapportens konklusion.

En samlet batteriløsning ligger til grund for korrektionsfaktoren til den nødvendige

energimængde som omsættes til en årlig HFO mængde, hvorfor det er vigtigt at vælge den

rigtige batteriløsning som passer til Hammerodde. Det er forsøgt, at indhente løsningsforslag for

flere forskellige leverandør, bl.a. Siemens maritime, PILLER og SEMCO maritime, for at

sammenligne og vælge den bedste løsning til beregningsgrundlaget. Men Siemens maritime

returnerede som de eneste henvendelserne inden deadline, og derfor kan komponent valget være

præget af Siemens egne interesser, hvilket kan have indflydelse på batteriløsningens samlede

virkningsgrad og batteripakkens levetid.

Grundlaget for det samlede energibehov beregnes på effektkurver indhentet via Hammeroddes

SRO anlæg. SRO anlægget aflæser værdi med separate følere, som kan have afvigelse i

forholde til de virkelige værdier. Men da den daglige besætning tager sine beslutninger ud fra

dens informationer, vurderes de til at have en acceptabel nøjagtighed.

Som verificering af resultaterne i driftsanalysen samt korrektioner for ikke tilgængelig driftsdata

og vedligeholdelsesøkonomi inddrages Pehr Pørtner (PP) Senior Maskinchef på Hammerodde.

PP har været aktiv i både drift og økonomi for Hammeroddes maskinel siden konstruktionsfasen

i 2003, og vurderes for at være en valid kilde uden at have egne interesser.

Påvirkningerne på PTO og ME beregnes ud fra datablade leveret fra de respektive leverandør og

vurderes for valide, da Hammerodde kun må anvende klassificerede komponenter for at

opretholde sin klassificering. Antagelsen om tabsfri overførsel mellem ME og PTO er baseret

på ikke dokumenteret dialog med hhv. Multigear og Vulkan montør. Begge montør er

specialiseret i hhv. gear og koblinger, og har flere års erfaringer bag sig og deres vurdering om

næsten tabsfri overførsel antages som valide.

Michael JOhnsen : E20121029 37

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Som verificering Kim Strate Kiegstad’s udtalelse om reduceret vedligeholdsomkostninger og

som grundlag for vurdering af batteripakkens levetid er det forsøgt at få udmeldinger fra Senior

Maskinchef Carsten Johansen og Maskinchef Thomas Sønnichsen fra Scandlines færgen

Prinsesse Benedikte. Men de har ikke haft mulighed for at bidrage med vedligeholdelseserfaring

eller økonomi. Som alternativ inddrages Henrik Fald Hansen (HFH), Senior Maskinchef ved

HH Ferry’s, HFH har over de sidste 2 år arbejdet på et projektforslag om batteridrift på

færgerne som varetager Helsingør-Helsingborg overfarten, der i blandt færgen Tycho Brahe.

Projekt forslaget er basseret på erfaringer oparbejdet på Scandlines hybridfærgen Prinsesse

Benedikte. HFH vurderes som værende neutral omkring erfaringer forbundet med batteridrift,

da han hverken har økonomiske eller arbejdsmæssige interesser i en batteriløsning på

Hammerodde.

For at verificere tabende i litum-ion batterier, anbefalet af Simens maritime, er der indhentet

informationer fra Cadex Electronics (CE). CE er etableret i 1980, og har udvikling af batterier

og batteriudstyr som kernekompetence. CE har siden 2003 drevet en online portal hvor de deler

deres viden om batterier, og hvor det er muligt at diskutere batteri relaterede emner. De fremstår

som en troværdig kilde, da kendt teori passer med relevante online artikler.

Alle andre teorier, der benyttes i analyse grundlaget i dette projekt, tager udgangspunkt i

publiceret indhold i fagbøger som anvendes på maskinmesteruddannelsen.

Michael JOhnsen : E20121029 38

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

6 Konklusion

Til undersøgelse af emissionerne CO2, SO2 og NOx for Østersø regionen samt de brændstof

økonomiske konsekvenser, beregnes i rapporten en teoretisk årlige HFO mængde samt

ekstimeres en repræsentativ MGO mængden.

I redegørelsen af Hammerodde konstateres det, at AUX’erne kun fungere som EL forsyning

under havnemanøvre og havneophold. Ved at erstatte AUX’erne med en batteriløsning, hvis

formål er, at overtage AUX’ernes funktion, vil emissionerne CO2, SO2 og NOx helt fjernes fra

havnemiljøet. Konsekvensen er dog, at ved opladning under sejlads vil ME’erne bruge 421 ton

mere HFO årligt, for at producere samme energi som AUX’erne producerer på 453 ton årligt.

Det kan derfor konkluderes, at ved at erstatte Hammeroddes tre AUX’er med en batteriløsning

vil emissionerne udledt af Hammerodde reduceres til nul i havne som Hammerodde anløber.

Det konkluderes yderligere, at en batteriløsning som oplades af PTO’er under sejlads, vil betyde

en reduktion af CO2 på 124,1 ton, SO2 på 0,05 ton samt 0,3 ton NOx årligt for hele Østersø

regionen.

De driftsøkonomiske konsekvenser beregnes på baggrund af brændstoføkonomi og

vedligeholdelsesomkostninger. Brændstofpriserne og valutakursen er indhentet den 4 maj 2015

fra hhv. Dan-bunkering og National Banken. Det vurderes at brændstoføkonomien for

Hammerodde vil reduceres med 697.102 kr. årligt ved, at oplade batterierne via ME og PTO

fremfor at producere EL via AUX’erne.

For at skabe en fælles vurdering af vedligeholdelsesomkostningerne, defineres vedligehold

således:

Udskiftning af komponenter eller mekaniske dele, så man til en hver tid har adgang til

en leveringsdygtig energikilde. Under vedligeholdelsesudgifter inddrages ikke montør,

lønningsomkostninger eller bortskaffelses af affald eller brugte dele. Det omhandler

udelukkende materialepriser.

Denne definition betyder, at batteriernes levetid er afgørende for batteriernes

vedligeholdelsesomkostninger. Ved beregning af batteripakkens cyklusser er levetiden under

optimale forhold 10,96 år. Men dette overstiger producentens design på 10 år, og det forventes

derfor at den berørte energi på 5116 kVAh, udskiftes over en 10 årig periode. Dette resulterer i

en årlig omkostning på 3.764.860 kr. til vedligehold af batterierne Til beregning af AUX’ernes

vedligeholdelsesomkostninger, er der indhentet budgetoplysninger for AUX’erne 2011-2015.

Michael JOhnsen : E20121029 39

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

Budgetterne er opdelt i materialepriser og montørtimer, hvilket betyder den gennemsnitlige

omkostning på 360.472 kr. årligt kun repræsentere materiale priser.

Det konkluderes, at rederiet må forvente en øget driftsomkostning på 2.707.290 kr. årligt, ved at

erstatte Hammeroddes tre AUX’er med en batteriløsning, da den samlede brændstofbesparelse

på 697.102 kr. ikke er nok, til at opveje de øgede vedligeholdelsesomkostninger på 3.404.388

kr.

På baggrund af disse konklusioner har rederiet mulighed for, at vurdere om en batteriløsning vil

imødekomme nye emissions krav fra IMO eller lokal myndigheder, samt om det har en

økonomisk interesse.

Michael JOhnsen : E20121029 40

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

7 Litteraturliste7.1 Bøger

Poul Erik Petersen (2006) Elektronik 3, 4. udgave, 5. oplag 2012, Bogfondens forlag A/S

Kurt Bodi (1995) Analog- og digitalteknik. 6. udgave, 1995, Bogfondens forlag A/S

Dennis Hansen (1997) Kemihåndbog for teknikere, 2. udgave 1997, Bogfondens forlag A/S

7.2 Online

Miljøstyrelsen (2003), Emissioner fra skibe i havn, revideret udgave 2003. Lokaliseret februar

2015 på: http://mst.dk/service/publikationer/publikationsarkiv/2003/nov/emissioner-fra-skibe-i-

havn-revideret-udgave-2003/

Miljøstyrelsen (2009), Ship emissions and air pollution in Denmark, 2009. Lokaliseret februar

2015 på:

http://mst.dk/service/publikationer/publikationsarkiv/2009/okt/ship-emissions-and-air-pollution-

in-denmark/

Miljøstyrelsen (2014), Ren luft til Danskerne. Lokaliseret februar 2015 på:

http://mst.dk/media/mst/9410405/ren_luft_faktaark_final_samlet_juni.pdf

Maskinmesteren 2014. Fremtidens færger skal være batteridrevne, (s.10-19). København: trykt

hos Rosendahls A/S. Lokaliseret februar 2015 på:

http://ipaper.ipapercms.dk/MaskinmestrenesForening/Maskinmesteren/

MaskinmesterenAugust2014/

Miljøstyrelsen 2014, Ren luft til Danskerne, Lokaliseret april 2015 på:

http://mst.dk/media/mst/9410405/ren_luft_faktaark_final_samlet_juni.pdf

Cadex Electronics (2003), Litium-ION, Lokaliseret april 2015 på:

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries

http://batteryuniversity.com/learn/article/bu_104b_building_blocks_of_a_battery

ABB, Transformer, Lokaliseret april 2015 på:

https://library.e.abb.com/public/b0267a3c7df1cb12c1257c7100427f5d/1LES100025-ZD-Low-

Voltage-Transformers.pdf?filename=1LES100025-ZD-Low-Voltage-Transformers.pdf

Michael JOhnsen : E20121029 41

Hammerodde - Konsekvenser ved en batteriløsning

SIEMENS S120 SINAMICS, Inverter, Lokaliseret april 2015 på:

https://www.industry.usa.siemens.com/drives/us/en/electric-drives/ac-drives/high-performance-

and-servo-drives/sinamics-s120-drive-cabinet-modules/Documents/Catalog_D21_7-

SINAMICS_S120CM-NEMA-NA.pdf

CORVUS, Batteri, Lokaliseret april 2015 på:

http://corvus-energy.com/Technology.html

http://files3.webydo.com/42/421998/UploadedFiles/191e418c-6e6e-4d8a-bd32-

4d0e4daeb6a1.pdf

http://files3.webydo.com/42/421998/UploadedFiles/f570c043-15d2-40a4-9b21-

f39e3e9b9170.pdf

Michael JOhnsen : E20121029 42