Aurinkopaneelit laivakäytössä
Turunen, Otto (2023)
Kandidaatintyö
2023
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230901115122
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230901115122
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä on tavoitteena tutkia, miksi ja miten aurinkopaneeleja hyödynnetään osana laivaliikennettä. Työssä tutkitaan laivoihin asennettuja aurinkopaneelijärjestelmiä ja niiden tulevaisuutta. Työssä perehdytään lisäksi laivaliikenteestä aiheutuviin päästöihin ja aurinkopaneelien toimintaan ja aurinkopaneelien teknologian kehitykseen. Tämä kandidaatintyö suoritettiin kirjallisuuskatsauksena aiheeseen ja tulokset pohjautuvat tapaustutkimuksiin, aiheeseen soveltuviin artikkeleihin, valmistajien kotisivuihin ja konferenssijulkaisuihin.
Maailmanlaajuinen rahtiliikenne tuotti vuonna 2018 2.89 % koko maailman kasvihuonekaasupäästöistä. International Maritime Organization ennustaa rahtiliikenteen kattavan 5 % maailman päästöistä vuoteen 2050 mennessä. IMO:n tavoite on alentaa laivojen hiili-intensiteettiä 40 %:lla vuoteen 2030 mennessä ja kasvihuonekaasupäästöjä 50 %:lla vuoteen 2050 mennessä. IMO:n strategia laivaliikenteen ilmastovaikutuksien vähentämiseksi pakottaa laivojen valmistajia tutkimaan tapoja vähentämään laivojen riippuvuutta dieselistä ja parantamaan energiatehokkuutta. Ilman vähähiilisiä vaihtoehtoisia polttoaineita IMO:n tavoite ei toteudu. (IMO, 2020)
Kasvava ympäristötietoisuus ja monet päästöjä koskevat säännökset pakottavat laivaliikenteen siirtymään kohti ympäristöystävällisempiä ratkaisuja. Laivaliikenne on elintärkeä osa maailmanlaajuista kauppaa ja se tuottaa merkittävän osan maailman kasvihuonepäästöistä. Nykypäivänä aurinkopaneelien käyttö laivaliikenteessä on vähäistä ja suurimmaksi osaksi sovellukset ovat testausvaiheessa. Jotta IMO:n asettamat tavoitteet täyttyisivät, pitää laivaliikenteessä tapahtua suuria muutoksia. Aurinkopaneelien adoptoiminen osaksi laivojen energiantuotantoa kasvaa nopeasti ja uusia tutkimuksia ja käyttökohteita tulee esille jatkuvasti. Aurinkopaneelien on osoitettu parantavan olemassa olevien laivojen energiatehokkuutta, ja aurinkopaneelit ovat onnistuneet vähentämään laivan kuluttaman dieselin määrää. COSCO Tengfei nimisen autonkuljetusaluksen aurinkopaneelijärjestelmä kykenee alentamaan laivan CO₂-päästöjä 8.55 % vuodessa ja alentamaan polttoaineen kulutusta 4.02 % vuodessa (Jixiang W. ym 2018).
Aurinkopaneelit eivät sovellu suurten laivojen ensisijaiseksi energianlähteeksi ilman suuria harppauksia aurinkokennoteknologiassa. Suuren öljytankkerin kuorma normaalissa risteilyssä on megawattien luokkaa. Aurinkopaneelit eivät ole riittävän energiatiheitä kattamaan suurten laivojen energiantarvetta. Laivassa ei yksinkertaisesti ole riittävästi käytettävää pinta-alaa riittävän suurelle aurinkopaneelijärjestelmälle. Aurinkopaneelit tulevat kuitenkin olemaan tulevaisuudessa tärkeä osa laivojen energiantuotantoa, mutta vain täydentävässä osassa. The aim of this bachelor’s thesis is to investigate why and how solar panels are used in shipping. It examines the solar panel systems installed on ships and their future. It will also look at emissions from shipping, the operation of solar panels and the development of solar panel technology. This bachelor’s thesis was carried out as a literature review on the subject and the results are based on case studies, relevant articles, manufacturers' websites and conference proceedings.
Global freight transport accounted for 2.89 % of total global greenhouse gas emissions in 2018. The International Maritime Organization predicts that freight transport will account for 5 % of global emissions by 2050. The IMO target is to reduce the carbon intensity of ships by 40 % by 2030 and greenhouse gas emissions by 50 % by 2050. The IMO's strategy to reduce the climate impact of shipping is forcing ship manufacturers to look at ways 5 to reduce ships' dependence on diesel and improve energy efficiency. Without low-carbon alternative fuels, the IMO target will not be met. (IMO, 2020)
Growing environmental awareness and many emission regulations are forcing the shipping industry to move towards more environmentally friendly solutions. Shipping is a vital part of global trade and produces a significant share of the world's greenhouse emissions. Today, the use of solar panels in shipping is limited and most applications are still in the testing phase. In order to meet the targets set by the IMO, major changes in shipping will be needed. The adoption of solar panels as part of ship energy generation is growing rapidly and new research and applications are constantly emerging. Solar panels have been shown to improve the energy efficiency of existing ships, and solar panels have been successful in reducing the amount of diesel a ship consumes. The solar panel system on the COSCO Tengfei car carrier can reduce the ship's CO₂ emissions by 8.55 % per year and fuel consumption by 4.02 % per year (Jixiang W. et al. 2018).
Solar panels are not suitable as the primary energy source for large ships without major leaps in solar cell technology. The load of a large oil tanker on a normal cruise is in the order of megawatts. Solar panels are not energy dense enough to meet the energy needs of large ships. There is simply not enough usable surface area on board for a large enough solar panel system. However, solar panels will be an important part of the future energy supply of ships, but only in a complementary role.
Maailmanlaajuinen rahtiliikenne tuotti vuonna 2018 2.89 % koko maailman kasvihuonekaasupäästöistä. International Maritime Organization ennustaa rahtiliikenteen kattavan 5 % maailman päästöistä vuoteen 2050 mennessä. IMO:n tavoite on alentaa laivojen hiili-intensiteettiä 40 %:lla vuoteen 2030 mennessä ja kasvihuonekaasupäästöjä 50 %:lla vuoteen 2050 mennessä. IMO:n strategia laivaliikenteen ilmastovaikutuksien vähentämiseksi pakottaa laivojen valmistajia tutkimaan tapoja vähentämään laivojen riippuvuutta dieselistä ja parantamaan energiatehokkuutta. Ilman vähähiilisiä vaihtoehtoisia polttoaineita IMO:n tavoite ei toteudu. (IMO, 2020)
Kasvava ympäristötietoisuus ja monet päästöjä koskevat säännökset pakottavat laivaliikenteen siirtymään kohti ympäristöystävällisempiä ratkaisuja. Laivaliikenne on elintärkeä osa maailmanlaajuista kauppaa ja se tuottaa merkittävän osan maailman kasvihuonepäästöistä. Nykypäivänä aurinkopaneelien käyttö laivaliikenteessä on vähäistä ja suurimmaksi osaksi sovellukset ovat testausvaiheessa. Jotta IMO:n asettamat tavoitteet täyttyisivät, pitää laivaliikenteessä tapahtua suuria muutoksia. Aurinkopaneelien adoptoiminen osaksi laivojen energiantuotantoa kasvaa nopeasti ja uusia tutkimuksia ja käyttökohteita tulee esille jatkuvasti. Aurinkopaneelien on osoitettu parantavan olemassa olevien laivojen energiatehokkuutta, ja aurinkopaneelit ovat onnistuneet vähentämään laivan kuluttaman dieselin määrää. COSCO Tengfei nimisen autonkuljetusaluksen aurinkopaneelijärjestelmä kykenee alentamaan laivan CO₂-päästöjä 8.55 % vuodessa ja alentamaan polttoaineen kulutusta 4.02 % vuodessa (Jixiang W. ym 2018).
Aurinkopaneelit eivät sovellu suurten laivojen ensisijaiseksi energianlähteeksi ilman suuria harppauksia aurinkokennoteknologiassa. Suuren öljytankkerin kuorma normaalissa risteilyssä on megawattien luokkaa. Aurinkopaneelit eivät ole riittävän energiatiheitä kattamaan suurten laivojen energiantarvetta. Laivassa ei yksinkertaisesti ole riittävästi käytettävää pinta-alaa riittävän suurelle aurinkopaneelijärjestelmälle. Aurinkopaneelit tulevat kuitenkin olemaan tulevaisuudessa tärkeä osa laivojen energiantuotantoa, mutta vain täydentävässä osassa.
Global freight transport accounted for 2.89 % of total global greenhouse gas emissions in 2018. The International Maritime Organization predicts that freight transport will account for 5 % of global emissions by 2050. The IMO target is to reduce the carbon intensity of ships by 40 % by 2030 and greenhouse gas emissions by 50 % by 2050. The IMO's strategy to reduce the climate impact of shipping is forcing ship manufacturers to look at ways 5 to reduce ships' dependence on diesel and improve energy efficiency. Without low-carbon alternative fuels, the IMO target will not be met. (IMO, 2020)
Growing environmental awareness and many emission regulations are forcing the shipping industry to move towards more environmentally friendly solutions. Shipping is a vital part of global trade and produces a significant share of the world's greenhouse emissions. Today, the use of solar panels in shipping is limited and most applications are still in the testing phase. In order to meet the targets set by the IMO, major changes in shipping will be needed. The adoption of solar panels as part of ship energy generation is growing rapidly and new research and applications are constantly emerging. Solar panels have been shown to improve the energy efficiency of existing ships, and solar panels have been successful in reducing the amount of diesel a ship consumes. The solar panel system on the COSCO Tengfei car carrier can reduce the ship's CO₂ emissions by 8.55 % per year and fuel consumption by 4.02 % per year (Jixiang W. et al. 2018).
Solar panels are not suitable as the primary energy source for large ships without major leaps in solar cell technology. The load of a large oil tanker on a normal cruise is in the order of megawatts. Solar panels are not energy dense enough to meet the energy needs of large ships. There is simply not enough usable surface area on board for a large enough solar panel system. However, solar panels will be an important part of the future energy supply of ships, but only in a complementary role.