ΠΡΑΣΙΝΗ ΝΑΥΤΙΛΙΑ Ν.ΝΙΚΗΤΑΚΟΣ καθηγητής Δ.Παπαχρήστος υπ.Διδάκτορας Πανεπιστήμιο Αιγαίου ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Α ΙΓΑIΟΥ & ΑΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Τ.Τ. Τμήματα Ναυτιλίας και Επιχειρηματικών Υπηρεσιών & Μηχ. Αυτοματισμού ΤΕ Scrubber

Σκοπός Διάλεξης Σκοπός της δεύτερης διάλεξης είναι η παράθεση εννοιών, ορισμών και παραδειγμάτων σχετικά με τα συστήματα διαχείρισης ρύπων

Πράσινη Ναυτιλία scrubbers EGS (Exhaust Gas System) scrubbers ή EGS (Exhaust Gas System) αποτελούν συστήματα καθαρισμού και απομάκρυνσης των εκπομπών διοξειδίου του θείου, οι οποίοι παράγονται από τις κύριες μηχανές του πλοίου, τις βοηθητικές αλλά και τους λέβητες (boilers) βασικό μέσο το οποίο χρησιμοποιούν σε αυτή τη διαδικασία είναι το νερό, που λειτουργεί ως μέσο απορρόφησης του θείου

Πράσινη Ναυτιλία Ένα σύστημα καθαρισμού scrubber αποτελείται 5 από 5 μέρη: μια πηγή νερού, είτε πρόκειται για θαλασσινό νερό είτε μια δεξαμενή με γλυκό νερό αντλίες, που θα δώσουν μία συγκεκριμένη πίεση/ ώθηση στο νερό έτσι ώστε να υπάρχει παροχή του στις κατάλληλες συνθήκες στα συστήματα ψεκασμού καθώς η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο υψηλότερο επίπεδο του πλοίου (καπνοδόχος πλοίου)

Πράσινη Ναυτιλία πύργος καθαρισμού (scrubber tower) πύργος καθαρισμού (scrubber tower), στον οποίο αναγνωρίζονται 3 διαφορετικά τμήματα: τμήμα σβέσης, - τμήμα σβέσης, όπου λαμβάνει χώρα η μείωση της θερμοκρασίας των αερίων τμήμα απορρόφησης - τμήμα απορρόφησης, στο οποίο γίνεται η αντίδραση και το θείο απορροφάται από το νερό διαχωριστή σταγονιδίων - διαχωριστή σταγονιδίων, διαχωρίζεται το νερό από τα καυσαέρια μονάδα επεξεργασίας μονάδα επεξεργασίας για το νερό πλύσης σύστημα παρακολούθησης σύστημα παρακολούθησης

Πράσινη Ναυτιλία Ανάλογα με τον κατασκευαστή ενδέχεται να παρουσιάζονται διαφοροποιήσεις μεταξύ των συστημάτων καθαρισμού scrubber ανάλογα με τον κατασκευαστή: ρυθμός ροής ποσότητα Ο ρυθμός ροής του νερού, η ποσότητα η οποία χρησιμοποιείται έτσι ώστε να γίνει ο καθαρισμός ενδέχεται να διαφέρει μεταξύ scrubbers διαφορετικών κατασκευαστών in line by-pass Οι in line και by-pass τύποι σχεδιασμού, με τον πρώτο το τμήμα σβέσης να βρίσκεται στο κάτω μέρος, αντίθετα κατά τον by-pass τύπο να βρίσκεται υψηλότερα

Πράσινη Ναυτιλία in line τα in line συστήματα αφορούν scrubbers με υψηλότερο και λεπτότερο design, αντίθετα τα by-pass πρόκειται για παχύτερα και μικρότερα σε ύψος ανάμειξης των αερίων νερό αρχιτεκτονική παρουσιάζονται διαφορές και στο τρόπο ανάμειξης των αερίων με το νερό, κάτι το οποίο συνδέεται και με την αρχιτεκτονική του πύργου: οι open spray towers, οι packed towers, οι cyclonic towers ή και οι κλασσικοί παλαιότερης μορφής plates towers

Πράσινη Ναυτιλία πρότυπα ψεκασμού Αναφορικά με τα πρότυπα ψεκασμού τα οποία αφορούν την επαφή αερίου και υγρού και κατ επέκταση αυξάνουν και την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης των εκπομπών, διαφορετικοί κατασκευαστές-σχεδιαστές προσφέρουν και αντίστοιχα διαφορετικούς τρόπους διάμετρος κύριο μέρος του scrubber Παράλληλα υφίσταται και διαφορετική διάμετρος και ύψος στο κύριο μέρος του scrubber, στοιχεία τα οποία εξαρτώνται από τον όγκο του αερίου ο οποίος πρέπει να καθαριστεί εσωτερική ταχύτητα Η διάμετρος επί της ουσίας έρχεται να διευθετήσει την εσωτερική ταχύτητα για τα καυσαέρια και το ύψος τον χρόνο

Πράσινη Ναυτιλία τοποθέτηση Scrubber Η τοποθέτηση Scrubber σαφώς και αποτελεί μια πολύ σημαντική επένδυση (μακροχρόνια, σοβαρή και μεγάλη επένδυση από οικονομικής απόψεως) ECAs, Ο χρονικός ορίζοντας της απόσβεσης σε γενικές γραμμές εξαρτάται από το χρόνο πλεύσης εντός των ECAs, όμως δεν ξεπερνάει τα 3 έτη προσφέρουν μακροπρόθεσμη επιχειρησιακή ευελιξία από το 2020 και μετά

Πράσινη Ναυτιλία εξουδετερώνει Σχετικά με την ικανότητα του θαλασσινού νερού να απορροφάει και επί της ουσίας να εξουδετερώνει κάποιους ρυπαντές είναι πράγματι μεγάλη αλκαλικότητα του θαλασσινού νερού η ιδιότητα βασίζεται στην αλκαλικότητα του θαλασσινού νερού η οποία μετατρέπει τα θειικά οξέα σε αβλαβή θεϊκά και άλατα με αποτέλεσμα να μην αυξάνεται η οξύτητα του νερού

Πράσινη Ναυτιλία τοξικό όσο αφορά τα οξείδια του θείου όχι μόνο υπάρχει αποτελεσματική αντιμετώπιση αλλά επιπροσθέτως το νερό το οποίο έχει επωμιστεί το καθαρισμό δεν θεωρείται τοξικό από αυτή την άποψη, βέβαια μέσα σε αυτό παραμένουν τα αιωρούμενα σωματίδια και τα υπόλοιπα μέταλλα και σε αυτή τη περίπτωση δεν επιδέχεται το απόβλητο-νερό κάποια εύκολη επεξεργασία

Πράσινη Ναυτιλία Αποτελεσματικότητα Αποτελεσματικότητα παρουσιάζεται επίσης και στο διοξείδιο του άνθρακα, με τη τοποθέτηση scrubber υπολογίζεται ότι σε ένα μέσο επιβατηγό πλοίο μειώνονται οι εκπομπές κατά 500 τόνους CO2 ανά έτος, ενώ σε ένα μεγάλο container της liner περίπου 2000 τόνοι

Πράσινη Ναυτιλία απαλλαγή του νερού πλύσης υπάρχουν ζητήματα σχετικά με την απαλλαγή του νερού πλύσης παράκτιες εγκαταστάσεις στο ιδανικότερο σενάριο θα υπάρξουν παράκτιες εγκαταστάσεις η οποίες θα εξειδικεύονται στην παραλαβή καθώς και στην επεξεργασία του εν λόγω αποβλήτου

Πράσινη Ναυτιλία 3EGS scrubber Υπάρχουν 3 τύποι συστημάτων EGS scrubber: Open loop Οι Open loop, οι οποίοι χρησιμοποιούν μόνο θαλασσινό νερό, γεγονός το οποίο τους καθιστά την οικονομικότερη λύση συνεχής Η ροή και οι αλλαγές του νερού είναι συνεχής με το θαλάσσιο περιβάλλον χαμηλότερο κόστος χαμηλότερο κόστος

Πράσινη Ναυτιλία προσθήκης πρόσθετων ουσιών μη ανάγκη προσθήκης πρόσθετων ουσιών στο νερό δυνατότητα απόρριψης του νερού στη θάλασσα χωρίς να υφίσταται επεξεργασία, αποθήκευση η υποχρέωση παράδοσής του σε χερσαίες εγκαταστάσεις αλκαλικότητα του νερού αλκαλικότητα του νερού δεν είναι η ίδια σε όλα τα μήκη και πλάτη των θαλασσών επομένως εμπεριέχονται ζητήματα μερικής αποτελεσματικότητας είναι αμφίβολο το κατά πόσο αναμένεται να επιτραπεί αυτή η μέθοδος στο μέλλον (μόλυνση του περιβάλλοντος)

Πράσινη Ναυτιλία Open Loop Scubber

Πράσινη Ναυτιλία close loop τύπου Οι close loop τύπου, όπου λειτουργούν με τη χρήση γλυκού νερού αλλά παράλληλα πρέπει να προστεθούν αλκαλικά στοιχεία (έτσι ώστε να επιτευχθεί η αντίδραση καθαρισμού που λαμβάνει χώρα αντίστοιχα και με το θαλασσινό νερό) καυστική σόδα,οξείδιο του μαγνησίουυδροξείδιο του μαγνησίου τα χημικά αυτά είναι καυστική σόδα, οξείδιο του μαγνησίου, ή υδροξείδιο του μαγνησίου

Πράσινη Ναυτιλία closed loop σύστημα αγορά Στο closed loop σύστημα πρέπει να προστεθούν στα λειτουργικά του κόστη και η αγορά των παραπάνω συμπληρωματικών στοιχείων αλλαγή υδάτων Το χαρακτηριστικό τους είναι η πολύ μικρή αλλαγή υδάτων

Πράσινη Ναυτιλία περιβαλλοντικής απόψεως Πλεονεκτεί έναντι του ανοιχτού τύπου από περιβαλλοντικής απόψεως καθώς απορρίπτεται στη θάλασσα πολύ μικρή συγκριτικά ποσότητα νερού ως απόβλητο της διαδικασίας καθαρισμού των εκπομπών αυξημένο κόστος εγκατάστασης μεγαλύτερο λειτουργικό κόστος Επιχειρηματικά συμβαίνει το αντίθετο καθώς πέρα από το αυξημένο κόστος εγκατάστασης, εμπεριέχει και μεγαλύτερο λειτουργικό κόστος

Πράσινη Ναυτιλία διαχείριση των υδάτων Επιχειρησιακά επίσης απαιτεί περισσότερο σύνθετες σχετικά διαδικασίες, για παράδειγμα η διαχείριση των υδάτων διαδικασία της επεξεργασίας του νερού σύστημα προσθήκης των απαιτούμενων ουσιών, δεξαμενή αποθήκευσης διατηρεί τη βασική δομή του ανοιχτού, και προστίθεται η διαδικασία της επεξεργασίας του νερού πριν την επαναχρησιμοποίηση του, το σύστημα προσθήκης των απαιτούμενων ουσιών, καθώς και η δεξαμενή αποθήκευσης του πλέον ακατάλληλου ύδατος

Πράσινη Ναυτιλία Closed Loop Scrubber

Πράσινη Ναυτιλία υβριδικό σύστημα ευέλικτη λύση υβριδικό σύστημα το οποίο αποτελεί και την πιο ευέλικτη λύση καθώς λειτουργεί και σαν closed loop αλλά και σαν open loop κατ επιλογή του χρήστη δαπανηρή Πολύ δαπανηρή επιλογή επιχειρησιακή ευελιξία επιχειρησιακή ευελιξία σε όσα πλοία δραστηριοποιούνται σε περιοχές με υψηλή και χαμηλή αλκαλικότητα στο νερό

Πράσινη Ναυτιλία Υβριδικού Τύπου Scrubber

Πράσινη Ναυτιλία Ένα σύστημα EGS scrubber δεν καλύπτει εξ ολοκλήρου τη νέα νομοθεσία της MARPOL δεν είναι αποτελεσματικό στην αντιμετώπιση του διοξειδίου του αζώτου

Πράσινη Ναυτιλία SCR- Selective Catalytic Reduction απαιτείται η προσθήκη ενός επιπλέον συστήματος το οποίο θα λειτουργεί παράλληλα, αυτό το έργο επιτελεί το σύστημα SCR- Selective Catalytic Reduction προηγμένο σύστημα ελέγχου είναι ένα προηγμένο σύστημα ελέγχου των εκπομπών αναγωγικό αέριο Annex VI εγχέει ένα αναγωγικό αέριο στις αέριες εκπομπές των ντίζελ κινητήρων με αποτέλεσμα να αλλοιώνει τη μορφή των εκπομπών και ειδικότερα να διασπάει τα διοξείδια του αζώτου- στα οποία στοχεύει ειδικά το Annex VI

Πράσινη Ναυτιλία μόνη τεχνολογία Το σύστημα SCR είναι η μόνη τεχνολογία που διατίθενται σήμερα (2015) για την επίτευξη συμμόρφωσης με τα πρότυπα Tier III της Marpol για τις εκπομπές NOx για όλους τους ισχύοντες κινητήρες ≥90% Παράλληλα τα συστήματα SCR είναι ικανά να μειώσουν τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου ≥90% υπό ορισμένες προϋποθέσεις

Πράσινη Ναυτιλία αποδοτικότητας επιτρέπουν τον έλεγχο των NOx με ελάχιστη ή καμία επίπτωση επί της αποδοτικότητας των καυσίμων Εγκατεστημένα συστήματα SCR (>500 πλοία, 2015)

Πράσινη Ναυτιλία Δομή SCR συστημάτων

Πράσινη Ναυτιλία χαμηλότερα επίπεδα Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε χαμηλότερα επίπεδα σε σχέση με το scrubber υψηλή ουρία αέρια παράγωγα όπου λαμβάνει χώρα η χημική αντίδραση διοχετεύεται στο αέριο με υψηλή ουρία και αναμειγνύεται με τα αέρια παράγωγα της μηχανής ντίζελ ουρίαδεξαμενή σύστημα παρακολούθησης Η ουρία έχει δική της δεξαμενή και υπάρχει και σύστημα παρακολούθησης της διαδικασίας και ανάλυσης των επιπέδων διοξειδίων του αζώτου τσιμινιέρας του πλοίου απελευθερώνονται μέσω της τσιμινιέρας του πλοίου τα ακίνδυνα πλέον και παράγωγα των αντιδράσεων αέρια στην ατμόσφαιρα

Πράσινη Ναυτιλία συστήματα EGR- Exhaust Gas Recirculation βασική εναλλακτική λύση μείωση των εκπομπών NOx Τα συστήματα EGR- Exhaust Gas Recirculation αποτελούν μια βασική εναλλακτική λύση των SCR στην μείωση των εκπομπών NOx από τις μηχανές ντίζελ καυσαερίων κυλίνδρους του κινητήρα διαδικασία μερικής ψύξεως καθαρισμού επιστρέφουν ένα τμήμα των καυσαερίων τα οποία παράγονται από τη μηχανή στους κυλίνδρους του κινητήρα ύστερα από μια διαδικασία μερικής ψύξεως και καθαρισμού τους.

Πράσινη Ναυτιλία ανακύκλωση των αερίων αδρανοποίηση καταστολέας της καύσης θερμοκρασίες η ανακύκλωση των αερίων έχει σαν αποτέλεσμα να μειώνεται το οξυγόνο στο εσωτερικό της μηχανής με αποτέλεσμα αυτή η αδρανοποίηση να λειτουργεί σαν καταστολέας της καύσης και να μειώνονται οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό του κινητήρα μειονέκτημα μείωση απόδοσης βασικό μειονέκτημα των EGR συστημάτων αποτελεί το γεγονός ότι επηρεάζουν ενδογενώς της διαδικασία της καύσεως και κατ΄ επέκταση τη λειτουργία του κινητήρα (μείωση απόδοσης)

Πράσινη Ναυτιλία Δομή EGR συστημάτων

Πράσινη Ναυτιλία Περίπτωση Εφαρμογής MAN Diesel & Turbo το 2004 η MAN Diesel & Turbo ξεκίνησε την έρευνα και την ανάπτυξη EGR συστημάτων έτσι ώστε στο μέλλον να μπορούν να εγκατασταθούν και σε μεγαλύτερα πλοία επί δίχρονων κινητήρων Maerskcontainer Alexander Maersk το 2010 εγκαταστάθηκε το σύστημα σε ένα πλοίο της Maersk, το μεταφοράς container Alexander Maersk (χωρητικότητας TEUs με τύπο κινητήρα 10 MW 7S50MC Mk 6), με σκοπό να ερευνηθούν κατά κύριο λόγο οι επιπτώσεις στον κινητήρα

Πράσινη Ναυτιλία 2011 Τον Αύγουστο του 2011 υπήρξε εξαγωγή των πρώτων αξιόπιστων και σε βάθος χρόνου αποτελεσμάτων (ύστερα από 900 ώρες επιχειρησιακής λειτουργίας τους συστήματος) σαν καύσιμο χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά HFO, περιεκτικότητας 3% σε θείο

Πράσινη Ναυτιλία Αποτελέσματα Πειράματος

Πράσινη Ναυτιλία υπήρξε μια μέση μείωση της συγκέντρωσης των οξειδίων του αζώτου κατά 60% με τη χρήση του EGS, σε σχέση με το όταν δεν λειτουργούσε Διάβρωση των μη ανοξείδωτων εξαρτημάτων, και μάλιστα σε μεγάλο βαθμό σε κάποια, όπως μέρη του συστήματος ψύξεως του EGR, σωλήνες, στο τροχό του ανεμιστήρα ή στα μέρη της παροχής του νερού

Πράσινη Ναυτιλία δυσκολίες στον έλεγχο δοσολογίας της καυστικής σόδας, ως προς το σωστό ποσό μεταφορά νερού από το μέρος του καθαρισμού στο EGR τα παραπάνω προβλήματα γενικότερα οφείλονται στο γεγονός ότι ουσίες όπως η καυστική σόδα ευνοούν την διαδικασία της ηλεκτρόλυσης

Πράσινη Ναυτιλία τα μέρη της μηχανής δεν επηρεάστηκαν και ούτε παρουσιάστηκε κάποια δυσλειτουργία σε αυτά επόμενη πρόκληση αποτελεί φυσικά η εφαρμογή της τεχνολογίας σε μεγαλύτερα πλοία και κατ’ επέκταση μηχανές

Πράσινη Ναυτιλία αποτελεσματικότητα της εκάστοτε τεχνολογίας

Πράσινη Ναυτιλία Συνδυασμός τεχνολογιών wet scrubber, τα SCR και EGR ο συνδυασμός όμως δύο εξ αυτών είναι απαραίτητος έτσι ώστε να υπάρξει πλήρης συμμόρφωση με τους νέους κανονισμούς της MARPOL το ένα σύστημα σε περίπτωση πρόκρισης της επιλογής τοποθέτησης Scrubber θα είναι βασικά το wet scrubber-δηλαδή EGS για την καταπολέμηση των εκπομπών Sox

Πράσινη Ναυτιλία δεν είναι αποτελεσματικό για τα NOx, επομένως σίγουρα απαιτείται να συνοδευτεί είτε από SCR είτε από EGR τα πρώτα αφαιρούν και ένα μέρος των αιωρούμενων σωματιδίων αλλά σαν αντίβαρο έχουν πολύ υψηλότερη τιμή από τα EGR τα οποία είναι μεν αρκετά πιο φθηνά, αλλά αναποτελεσματικά στο σκέλος των PM

Πράσινη Ναυτιλία Κόστη Εγκατάστασης Pride of Kent Η εταιρεία κατασκευής ENTEC που τοποθέτησε EGS (open-loop) στο πλοίο «Pride of Kent» αξιολογεί ότι η εγκατάσταση σε ένα νεότευκτο πλοίο Kw κοστίζει 118 ευρώ/Kw ενώ σε ένα πλοίο ήδη ναυπηγημένο 168ευρώ/Kw. Σύμφωνα με report του 2013 υπολογίζει ότι τα κόστη εγκατάστασης εξελίσσονται όπως δείχνει ο επόμενος πίνακας:

Πράσινη Ναυτιλία κόστη εγκατάστασης τα κόστη εγκατάστασης στους παρακάτω βασικούς τύπους πλοίων της ποντοπόρου ναυτιλίας (και με μια μέση δυναμικότητα KW στις μηχανές τους) διαμορφώνονται ως εξής:

Πράσινη Ναυτιλία Στην περίπτωση κατά την οποία κάποια εταιρεία επιλέξει να χρησιμοποιήσει παράλληλα και ένα σύστημα το οποίο θα περιορίζει και τις εκπομπές ΝΟx το κόστος εγκατάστασης αυξάνεται Το κόστος είναι κατά 40% μικρότερο στα νεότευκτα πλοία από ότι στα ήδη υπάρχοντα

Πράσινη Ναυτιλία συνολικό κόστοςνεότευκτου πλοίου VI της MARPOL το συνολικό κόστος για κάθε τύπο νεότευκτου πλοίου που σκοπεύει να προσαρμοστεί με τα παράρτημα VI της MARPOL αποτυπώνεται στον επόμενο πίνακα:

Πράσινη Ναυτιλία ήδη υπάρχοντα πλοία Στον επόμενο πίνακα αποτυπώνονται οι τιμές για τα ήδη υπάρχοντα πλοία που επιλέγουν να χρησιμοποιήσουν και EGS και SCR:

Πράσινη Ναυτιλία Exhaust Gas Recirculation το κόστος τοποθέτησης των συστημάτων Exhaust Gas Recirculation, παρουσιάζει σε κάποιο βαθμό οικονομίες κλίμακας καθώς μειώνεται με μεγαλύτερο βαθμό όσο αυξάνονται οι KW της μηχανής ο κόστος τοποθέτησης και μερών κυμαίνεται από 35 μέχρι 50$ ανά kW μηχανής

Πράσινη Ναυτιλία

λειτουργικό κόστος Αναφορικά με το λειτουργικό κόστος των παραπάνω συστημάτων, δεν είναι εύκολο να γίνει εξαγωγή κάποιων ποσών με βάση κάποιο γενικό κανόνα καθώς παρουσιάζουν μεγάλη μεταβλητότητα με βάση του εξής παράγοντες: Μέγεθος μηχανής 2. 2.Ποιότητα καυσίμων 3. 3.Ιδιαιτερότητες στο σχεδιασμό κάθε πλοίου, αλλά και στη μηχανή του 4. 4.Ώρες λειτουργίας συστήματος

Πράσινη Ναυτιλία Μελέτη περίπτωσης μεταβλητότητας λειτουργικού κόστους συστήματος SCR στο ίδιο πλοίο με βάση της ώρες λειτουργίας του εντός ζώνης NECA

Πράσινη Ναυτιλία Χρονικός ορίζοντας απόσβεσης επένδυσης σε scrubber Ο βασικότερος παράγοντας ο οποίος καθορίζει τον χρονικό ορίζοντα στον οποίο λαμβάνει απόσβεση μια επένδυση σε scrubber και έρχεται το break even είναι η διαφορά στην τιμή του HFO με το MGO Στην τοποθέτηση scrubber δαπανώνται κάποια σημαντικά κεφάλαια έτσι ώστε να αποκτηθεί το σύστημα, όμως σαν αντίβαρο προσφέρεται η δυνατότητα καύσης του σαφώς φθηνότερου HFO επ’ άπειρον

Πράσινη Ναυτιλία Wartzila Κατά την κατασκευάστρια εταιρία Wartzila, ο χρονικός ορίζοντας της απόσβεσης της τοποθέτησης scrubber διαμορφώνεται ως εξής με βάση τις τιμές των καυσίμων:

Πράσινη Ναυτιλία γενικές πληροφορίες /scrubber_guide_sample_pages.pdf /scrubber_guide_sample_pages.pdf καλές εικόνες %20ria.pdf?sequence=1 %20ria.pdf?sequence=1 πληροφορίες με λίγα λόγια 413b e5fb70ca13b0/ExhaustScrubbers_LD.pdf?MOD=AJPERES 413b e5fb70ca13b0/ExhaustScrubbers_LD.pdf?MOD=AJPERES ανάγκη για και σε αυτή και he%20market%20for%20Scrubbers.pdf he%20market%20for%20Scrubbers.pdf

Ευχαριστώ για την ακρόαση......