Hydrogen, ammonia, and battery-electric propulsion for future shipping

Projekt:

Branschprogrammet hållbar sjöfart

Sammanfattning:
För att minska sjöfartens utsläpp av växthusgaser är övergången till alternativa bränslen viktig. På senare tid har intresset ökat för vätgas, ammoniak och batterielektrisk framdrift eftersom dessa kan möjliggöra noll koldioxidutsläpp under fartygets drift. Projektet syftar till att fördjupa livscykelkunskapen om den miljömässiga och ekonomiska hållbarheten för olika sätt att minska växthusgasutsläppen baserade på vätgas, ammoniak och direkt elektrifiering och tillhörande framdrivningssystem för fartyg. Kunskapen från livscykelanalyserna i detta projekt kommer kunna vara till nytta för aktörer som är involverade i den komplexa
uppgiften att välja eller reglera marina bränslen och framdrivningstekniker.
I detta projekt studeras och bedöms tre fartyg med olika punktion och operation –ett servicefartyg, ett tankfartyg och en RoPax-färja – med avseende på säkerhet ombord, genomförbarhet, miljöpåverkan över hela livscykeln och ekonomiska faktorer över hela leveranskedjan. Användningen av bränsleceller och motorer för energiomvandling ombord för vätgas och ammoniak övervägs. Konceptuella utformningar för de två första fallstudiefartygen utvecklas också.Säkerhetsbedömningen görs genom en online-workshop med olika intressenter inom sjöfartssektorn. En integrerad livscykelanalysmetod som utvecklats under projektet används för miljöbedömning och kostnadsbedömning av de studerade alternativen för bättre förståelse av balansen mellan kostnad och miljöpåverkan.
Resultatet av projektet visar att den tekniska genomförbarheten för de olika bränslena varierar med fartygstypen. Bränslets volymetriska och gravimetriska energitäthet, liksom mängden energi som behövs mellan bunkring är de viktigaste faktorerna som påverkar den tekniska genomförbarheten. Typen av
säkerhetsproblem skiljer sig också mellan bränslena och även mellan fartygstyperna med de högsta säkerhetsriskerna för RoPax-fartyget relaterade till exponeringen av ammoniak för passagerarna.
Projektet visar att det är möjligt att avsevärt minska utsläppen av växthusgaser över livscykeln genom att introducera ammoniak, vätgas och batteri-elektriskframdrift. Även om dessa bränslen är fria från kolatomer, är fartygsdriften dock inte nödvändigtvis fri från koldioxidutsläpp eftersom pilotbränslen som kan innehålla kol behövs för vissa framdrivningssystem. Minskad klimatpåverkan
indikeras ske på bekostnad av flera andra miljöpåverkanskategorier, såsom mänsklig toxicitet, vattenanvändning och resursanvändning (mineraler och
metaller), och dessutom är risken för övergödning hög vid användning av ammoniak.
För samma typ av bränsle har bränsleceller större potential att minska miljöpåverkan än förbränningsmotoralternativ; motorer är dock mer konkurrenskraftiga ur ett kostnadsperspektiv. Drivmedlens växthusgasreduktionspotential och kostnad är nära kopplade till kolintensiteten respektive elpriset. Denna studies uppskattning av kostnaden för att minska koldioxidutsläppen tyder på att styrmedel med kostnader för utsläpp av växthusgaser med minst 250–300 €/tCO2eq kan behövas.

Länk till publikation i fulltext (pdf-fil, 2 502,1 kB. Öppnas i nytt fönster)

Författare: Selma Brynolf, Fayas Kanchiralla, Elin Malmgren, Joanne Ellis, Tobias Olsson, Julia Hansson, Erik Fridell
Utgivare: Lighthouse
Utgivningsdatum: 2023-11-20
Diarienummer: TRV 2019/27023
Antal sidor: 37
Språk: Engelska
Kontaktperson: Charlott Andersson, PLa1us