1. Chalmers University of Technology
LNG som marint bränsle –
hur miljövänligt är det ur ett
livscykelperspektiv?
Selma Bengtsson, doktorand
Avdelningen för sjöfart och marin teknik
Chalmers tekniska högskola
Transportforum, Linköping 2010-01-13
2. Chalmers University of Technology
Agenda
Inledning och
metod
Resultat
Slutsats och
diskussion
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 2
Bild 2
3. Chalmers University of Technology
Vad är livscykelanalys? Syfte, avgränsningar, jämförda
bränslealternativ och flödesscheman.
INLEDNING
OCH METOD
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 3
4. Chalmers University of Technology
Livscykelanalys
• Studera miljöpåverkan för en produkt (eller tjänst) från ”vaggan”
till ”graven”
• Energianvändning och miljöpåverkan längs hela livscykeln
relateras till en funktionell enhet
– 1 ton gods transporterat 1 km med ett RoRo-fartyg
Emissioner till luft,
vatten och mark
Emissioner till luft,
vatten och mark
Emissioner till luft, Emissioner till luft,
vatten och mark vatten och mark
Utvinning av råmaterial Distribution Produktion av bränsle Transport av gods
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 4
Bild 4
5. Chalmers University of Technology
Syfte och avgränsningar
• Att undersöka miljöpåverkan från
marina transporter beroende på val
av bränsle ur ett livscykelperspektiv
Kommande reglering av svavelhalt i marina bränslen
• Funktionell enhet 5%
– 1 ton gods transporterat 1 km med ett 4%
RoRo-fartyg
3%
• Systemgränser 2%
– Geografiska gränser: Nordsjön och
östersjön (SECAs) 1%
– Tidsperspektiv 2015-2020
0%
– Förändringar i produktionssystem har inte
modellerats
– Tillverkning av kapitalvaror är inte
inkluderade Global Global alt. SECA
http://i.pmcdn.net/p/ss/library/docs/subscriber/ECAs_2009.pdf
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 5
Bild 5
6. Chalmers University of Technology
Studerade bränslen
Tjockolja (IFO Marin gasolja Flytande naturgas Syntetisk diesel
380, 1,5 % S) (MGO, 0,1 % S) (LNG) (GTL)
• Tillhör de • Destillerat • Kyld kondenserad • Syntetiskt diesel
tjockaste marint bränsle naturgas framställd från
fraktionerna • Innehåller < 0,5 • Hålls flytande vid naturgas
från raffinering % svavel ca -163 C • Innehåller <
av olja • 600 gånger högre 0,002 ppm
• Innehåller densitet än svavel
vanligtvis naturgas
mellan 4,5 -0,5 • Svavelhalt ≈ 0
% svavel
HFO HFO med MGO MGO med LNG från LNG från GTL GTL med
skrubber (93%) katalysator Nordsjön Qatar katalysator
Referens Max 0,1% svavel Max 2,0-3,4g NOx/kWh
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 6
Bild 6
7. Chalmers University of Technology
Undersökta bränslekedjor
Tjockolja och marin gasolja LNG GTL
Utvinning av Utvinning av
naturgas och naturgas och
Raffinering rörtransport rörtransport
(cradle-to-gate)
Rening och Produktion av
förvätskning syntetisk diesel
Produktion Produktion
Lagring och Lagring och
av av
lastning lastning
smörjmedel smörjmedel
Transport från raff Transport med Transport med
Transport Transport
+ lagring gastanker produkttanker
Produktion
av Lossning, lagring Lossning, lagring
smörjmedel Lastning
och lastning och lastning
Transport med Transport med Transport med
Transport bunkringsfartyg 5 bunkringsfartyg 5 bunkringsfartyg 5
km km km
Bunkring Bunkring Bunkring
Produktion Produktion
av urea av urea
Transport av 1 ton Transport av 1 ton Transport av 1 ton
gods 1 km med gods 1 km med gods 1 km med
Transport Transport
Ro-ro-fartyg Ro-ro-fartyg Ro-ro-fartyg
Utvinning av Produktion Transport av
Transportforum, Linköping 2010-01-13 råmaterial av bränsle
Distribution
gods Bild 7
8. Chalmers University of Technology
Modellering av RoRo fartyget
Vid HFO, MGO och GTL drift Vid LNG drift
• Motortyp: tvåtaktsdieselmotor • Motortyp: gasmotor
• Verkningsgrad: ca 45 % • Verkningsgrad: ca 44 %
• Motoreffekt: 46 800 kW • Motoreffekt: 46 800 kW
• Belastning: 85% • Belastning: 85%
• Hastighet: 18 knop • Hastighet: 18 knop
• Dödviktston: 15000 ton • Dödviktston: 15000 ton
• Fyllnadsgrad: 88% • Fyllnadsgrad: 88%
• Nyttolast: 50% • Nyttolast: 49%
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 8
9. Chalmers University of Technology
Energieffektivitet, klimatpåverkan, försurning och övergödning.
RESULTAT
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 9
10. Chalmers University of Technology
Energianvändning jämfört med
utsläpp av klimatgaser GTL
LNG from
LNG från Nordsjön är det alternativ med lägst utsläpp av Qatar
klimatgaser, medan tjockolja är det energieffektivaste
LNG from
bränslet. GTL är både det bränsle som kräver mest energi North Sea
och det bränsle med mest utsläpp av klimatgaser.
MGO
50
45 HFO
GTL
GHG emissions [g CO2-eq./ tonne km]
40 HFO
LNG from 0 0,2 0,4 0,6 0,8
35 MGO Qatar Energy use [MJ/tonne km]
30 LNG from
North Sea GTL
25
LNG from
20 Qatar
15 LNG from
Framtida förändringar i produktion från North Sea
10 raffinaderier ger ökade utsläpp av CO2 och MGO
5
ökad energianvändning
HFO
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
0 10 20 30 40 50
Energy use [MJ/tonne km]
GHG emissions [g CO2-eq./ tonne km]
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 10
11. Chalmers University of Technology
Försurningspotential Övergödningspotential
1,6 0,16
Eutrophicating emissions [g PO43--eq./tonne km]
Acidifying emissions [g SO2-eq./tonne km]
1,4 0,14
1,2 0,12
1 0,1
0,8 0,08
0,6 0,06
0,4 0,04
0,2 0,02
0 0
Raw material extraction Fuel production Raw material extraction Fuel production
Fuel distribution Urea production Fuel distribution Urea production
Transportation of cargo Transportation of cargo
• Det är framförallt uppfyller Tier IIINOx som bidrar NOx/kWh)
Dessa alternativ emissioner av kraven (>3,4 g till övergödning och försurning
• Emissioner av SO2 bidrar till försurning
Dessa regler ska gälla i NECA för nybyggnation efter 2016
• Det finns planer på att införa NECA i nordsjön och östersjön
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 11
12. Chalmers University of Technology
Klimatpåverkan från bränslen som
uppfyller Tier III
50
• Skillnaden mellan
45
LNG från Nordsjön
och LNG från Qatar
40
GHG emissions [g CO2-eq./ tonne km]
är distributionen
35
• Vid transport av LNG
används avkoket
30
vanligtvis som
25
bränsle (ca 0,15% av
LNG kokar av per
20
dag)
15
• Globalt transporteras
10
LNG av stora fartyg
som drivs av
5
ångturbiner med låg
0
verkningsgrad SCR
MGO with LNG from North Sea LNG from Qatar GTL with SCR
Raw material extraction Fuel production Fuel distribution Urea production Transportation of cargo
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 12
13. Chalmers University of Technology
Fossila bränslen är likvärdiga vad gäller utsläpp av klimatgaser.
LNG minskar utsläppen av svaveldioxid och kväveoxider.
DISKUSSION OCH
SLUTSATSER
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 13
14. Chalmers University of Technology
Hur miljövänligt är LNG ur ett
livscykelperspektiv?
• De fossila bränslena ger i stort sett likvärdig klimatpåverkan
– LNGs lägre koldioxidutsläpp tas ut av högre metanutsläpp
– Distributionen av LNG har betydelse för dess klimatpåverkan
• LNG ger minst försurnings- och övergödningspotential under
livscykeln
– Med katalysator ger övriga bränslena i stort sätt likvärdig
påverkan
Transportforum, Linköping 2010-01-13 Bild 14