Passenger ship refrigeration : dimensioning and energy saving options
Tanninen, Teemu (2020)
Diplomityö
2020
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020091869999
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020091869999
Tiivistelmä
Due to the International Maritime Organization´s continuously demanding energy efficiency regulations for ships, new technologies of energy saving are to be applied in ships. In a passenger ship, 10-12 percent of total fuel consumption is used for the HVAC systems. In order to reduce the energy consumption of HVAC systems, the waste heat from the ship engines and a low-grade heat released during the LNG vaporization can be used for the ship refrigeration.
Passenger shipowners have selected LNG engines for their ships to meet the current and the future emission regulations set by IMO. As well as to meet their corporate goals for greenhouse gas emissions and sustainability. In addition to reduced CO2, NOx and NMHCs emissions, the LNG fuel provides a great opportunity for the cold recovery system integration. To maintain LNG in the liquid state and within the small volume the LNG must be stored in low temperature. Prior to the distribution into the engines, the fuel must be heated to gaseous state. During the vaporization process, the low heat of LNG can be recovered and reused for the refrigeration of provision stores and air conditioning system. Based on the study, the cold recovery system integration enables comprehensive energy savings with the attractive payback period of less than 5.0 years.
When a ship sails 10 kn or above, the heat production of the engines is more than the consumers can utilize. This surplus heat can be used for the absorption cooling instead of condensing the heat to the sea. The absorption cooling utilizes heat to produce cooling capacity, which makes it a suitable target for surplus waste heat utilization. According to the study, an absorption chiller integration will be economically feasible due to the pay-back period of 6.9 to 12.3 years depending on the cruise profile of the ship. Kansainvälisen merenkulkujärjestön IMO:n jatkuvasti vaativimmaksi muuttuvien matkustajalaivojen energiatehokkuussääntöjen vuoksi uusia energiansäästöteknologiota tulee soveltaa laivoissa. Matkustajalaivoissa 10–12 prosenttia kokonaispolttoaineenkulutuksesta käytetään HVAC-järjestelmiin. HVAC-järjestelmien energiankulutusta voidaan vähentää käyttämällä alusten koneiden hukkalämpöä ja nesteytetyn maakaasun höyrystysprosessissa vapautuvaa kylmää energiaa laivan jäähdytykseen.
Moni matkustajalaivavarustamo valitsee LNG koneet laivoihinsa saavuttaakseen nykyiset ja tulevaisuuden IMO:n päästömääräykset sekä laivavarustamoiden omat tavoitteet koskien kasvihuonekaasupäästöjä ja kestävää kehitystä. CO2, NOx ja NMHC päästöjen pie-nentymisen lisäksi LNG polttoaineena mahdollistaa kylmän talteenottomahdollisuuden. LNG varastoidaan matalassa lämpötilassa, jotta aine saadaan pidettyä nestemäisessä olomuodossa sekä pienessä tilavuudessa. Tämän vuoksi, ennen jakelua moottoreille, nestemäinen polttoaine tulee lämmittää kaasumaiseen NG tilaan. Höyrystämisprosessin aikana LNG:n kylmäenergia voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen laivan muonavarastojen ja ilmastointin jäähdytykseen. LNG:n kylmän talteenotto mahdollistaa kattavat energiansäästömahdollisuudet.
Laivan nopeuden ollessa 10 solmua tai enemmän, on laivan koneiden hukkalämmön tuotanto suurempi kuin kuluttajat tarvitsevat. Ylijäämähukkalämpö voidaan käyttää absorptiojäähdytykseen meriveteen lauhduttamisen sijasta. Absorptiojäähdytyksessä jäähdytys toteutetaan lämmön avulla, mikä tekee siitä sopivan kohteen hukkalämmön hyödyntämiseen. Absorptiojäähdyttimen takaisinmaksuaika on 6.9:stä 12.3:een vuoteen riippuen laivan operointiprofiilista. Absorptiojäähdyttimen integraation matkustajalaivaan on taloudellisesti kannattavaa seitsemän yön risteilyprofiililla.
Passenger shipowners have selected LNG engines for their ships to meet the current and the future emission regulations set by IMO. As well as to meet their corporate goals for greenhouse gas emissions and sustainability. In addition to reduced CO2, NOx and NMHCs emissions, the LNG fuel provides a great opportunity for the cold recovery system integration. To maintain LNG in the liquid state and within the small volume the LNG must be stored in low temperature. Prior to the distribution into the engines, the fuel must be heated to gaseous state. During the vaporization process, the low heat of LNG can be recovered and reused for the refrigeration of provision stores and air conditioning system. Based on the study, the cold recovery system integration enables comprehensive energy savings with the attractive payback period of less than 5.0 years.
When a ship sails 10 kn or above, the heat production of the engines is more than the consumers can utilize. This surplus heat can be used for the absorption cooling instead of condensing the heat to the sea. The absorption cooling utilizes heat to produce cooling capacity, which makes it a suitable target for surplus waste heat utilization. According to the study, an absorption chiller integration will be economically feasible due to the pay-back period of 6.9 to 12.3 years depending on the cruise profile of the ship.
Moni matkustajalaivavarustamo valitsee LNG koneet laivoihinsa saavuttaakseen nykyiset ja tulevaisuuden IMO:n päästömääräykset sekä laivavarustamoiden omat tavoitteet koskien kasvihuonekaasupäästöjä ja kestävää kehitystä. CO2, NOx ja NMHC päästöjen pie-nentymisen lisäksi LNG polttoaineena mahdollistaa kylmän talteenottomahdollisuuden. LNG varastoidaan matalassa lämpötilassa, jotta aine saadaan pidettyä nestemäisessä olomuodossa sekä pienessä tilavuudessa. Tämän vuoksi, ennen jakelua moottoreille, nestemäinen polttoaine tulee lämmittää kaasumaiseen NG tilaan. Höyrystämisprosessin aikana LNG:n kylmäenergia voidaan ottaa talteen ja käyttää uudelleen laivan muonavarastojen ja ilmastointin jäähdytykseen. LNG:n kylmän talteenotto mahdollistaa kattavat energiansäästömahdollisuudet.
Laivan nopeuden ollessa 10 solmua tai enemmän, on laivan koneiden hukkalämmön tuotanto suurempi kuin kuluttajat tarvitsevat. Ylijäämähukkalämpö voidaan käyttää absorptiojäähdytykseen meriveteen lauhduttamisen sijasta. Absorptiojäähdytyksessä jäähdytys toteutetaan lämmön avulla, mikä tekee siitä sopivan kohteen hukkalämmön hyödyntämiseen. Absorptiojäähdyttimen takaisinmaksuaika on 6.9:stä 12.3:een vuoteen riippuen laivan operointiprofiilista. Absorptiojäähdyttimen integraation matkustajalaivaan on taloudellisesti kannattavaa seitsemän yön risteilyprofiililla.