Lämpöpumput laivan lämmöntuotannossa
Mäki, Mikko (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024051028779
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024051028779
Tiivistelmä
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää lämpöpumpun hyödyntämistä laivan lämmöntuotannossa, erityisesti risteilijöillä. Työ rajattiin luonnollisilla kiertoaineilla toimiviin lämpöpumppuihin. Tutkimuksessa korostettiin kiertoaineiden merkitystä, kun niiden sääntely kiristyy, ja pyrittiin optimoimaan lämpöpumpun toimintakelpoisuus tulevaisuudessa. Risteilijöillä lämpöpumpun käyttö on mahdollista, mutta sertifioitujen merenkulkuun soveltuvien lämpöpumppujen tarjonta on toistaiseksi rajallista valmistajien keskuudessa.
Nykyiset ja tulevat satamarajoitukset motivoivat varustamoita tutkimaan siirtymistä uusiutuviin ja päästöttömiin lämmönlähteisiin. Lämpöpumppu osoittautui kilpailukykyiseksi vaihtoehdoksi laivan ollessa kiinni maasähkössä sen korkean hyötysuhteen vuoksi. Jälkiasennus projekti eli nykyisen laivan muuttaminen lämpöpumpulle sopivaksi voi kuitenkin olla kallista eikä välttämättä taloudellisesti kannattavaa.
Uusien laivojen suunnittelussa lämpöpumppu nähdään houkuttelevana vaihtoehtona erityisesti Pohjois-Euroopassa. Tutkimus esittää, että lämpöpumppujen käyttöä laivan lämmöntuotannossa tulisi tutkia tarkemmin, erityisesti energiatehokkuuden ja ympäristötavoitteiden kannalta. Haasteina ovat jälkikäteisasennuksien kustannukset ja uuden laivan konseptin takaisinmaksuajan laskemisen vaikeus ilman tarkempaa teknistä erittelyä tai aiempia tutkimuksia. Jatkotutkimuksena ehdotetaan tarkempaa tarkastelua lämpöpumpun järjestelmätyypistä laivan käyttöön ja sopivaa kiertoainetta tulevaisuuden määräyksien mukaisesti. The purpose of the study was to find out the utilization of the heat pump in the ship's heat production, especially on cruise ships. The work was limited to heat pumps operating with natural refrigerant. The study emphasized the importance of circulating agents when their regulation becomes tighter and sought to optimize the operability of the heat pump in the future. It is possible to use a heat pump on cruise ships, but the supply of certified heat pumps suitable for shipping is limited among manufacturers for the time being.
Current and future port restrictions motivate shipping companies to study the transition to renewable and emission-free heat sources. The heat pump turned out to be a competitive option when the ship was connected to shore electricity due to its high efficiency. However, retro fit, i.e. changing the current ship structures to fit a heat pump, can be expensive and not necessarily financially viable.
In the design of new ships, the heat pump is seen as an attractive option, especially in Northern Europe. The study suggests that the use of heat pumps in the ship's heat production should be investigated more closely, especially in terms of energy efficiency and environmental goals. The challenges are the costs of retro fit installations and the difficulty of calculating the payback period of a new ship concept without a more detailed technical specification or previous studies. As a follow-up study, a more detailed examination of the heat pump system type for ship uses and a suitable circulating medium in accordance with future regulations is proposed.
Nykyiset ja tulevat satamarajoitukset motivoivat varustamoita tutkimaan siirtymistä uusiutuviin ja päästöttömiin lämmönlähteisiin. Lämpöpumppu osoittautui kilpailukykyiseksi vaihtoehdoksi laivan ollessa kiinni maasähkössä sen korkean hyötysuhteen vuoksi. Jälkiasennus projekti eli nykyisen laivan muuttaminen lämpöpumpulle sopivaksi voi kuitenkin olla kallista eikä välttämättä taloudellisesti kannattavaa.
Uusien laivojen suunnittelussa lämpöpumppu nähdään houkuttelevana vaihtoehtona erityisesti Pohjois-Euroopassa. Tutkimus esittää, että lämpöpumppujen käyttöä laivan lämmöntuotannossa tulisi tutkia tarkemmin, erityisesti energiatehokkuuden ja ympäristötavoitteiden kannalta. Haasteina ovat jälkikäteisasennuksien kustannukset ja uuden laivan konseptin takaisinmaksuajan laskemisen vaikeus ilman tarkempaa teknistä erittelyä tai aiempia tutkimuksia. Jatkotutkimuksena ehdotetaan tarkempaa tarkastelua lämpöpumpun järjestelmätyypistä laivan käyttöön ja sopivaa kiertoainetta tulevaisuuden määräyksien mukaisesti.
Current and future port restrictions motivate shipping companies to study the transition to renewable and emission-free heat sources. The heat pump turned out to be a competitive option when the ship was connected to shore electricity due to its high efficiency. However, retro fit, i.e. changing the current ship structures to fit a heat pump, can be expensive and not necessarily financially viable.
In the design of new ships, the heat pump is seen as an attractive option, especially in Northern Europe. The study suggests that the use of heat pumps in the ship's heat production should be investigated more closely, especially in terms of energy efficiency and environmental goals. The challenges are the costs of retro fit installations and the difficulty of calculating the payback period of a new ship concept without a more detailed technical specification or previous studies. As a follow-up study, a more detailed examination of the heat pump system type for ship uses and a suitable circulating medium in accordance with future regulations is proposed.