Meriliikenteen vaihtoehtoisten polttoaineiden käytöstä syntyvien päästöjen vähennyksestä saavutettavissa oleva taloudellinen hyöty
Pulkkis, Ari-Pekka (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025061166798
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025061166798
Tiivistelmä
Meriliikenteessä otetaan käyttöön dieselille vaihtoehtoisia polttoaineita päästöjen vähentämiseksi. Päästöjen vähentämiseen ohjaa EU:n päästökauppa, FuelEU Maritime sääntely sekä kansainvälisen merenkulkujärjestö IMO:n päästöjen hinnoittelu.
Katalysaattoreilla saavutettavia taloudellisia hyötyjä mitataan sillä, miten paljon EU ETS, FuelEU Maritime ja IMO-maksuja voidaan välttää katalysaattorien käytöllä, tai miten paljon enemmän muille aluksille myytävää päästövähennysten ylijäämää katalysaattorin avulla voidaan tuottaa. FuelEU Maritimen ja IMO:n vastuunmukaisuusylijäämä voidaan hyödyntää muilla aluksilla syntyvän alijäämän kattamiseksi.
Työssä tarkastellaan kolmea esimerkkialusta ja sitä, millaisia päästövähennyksiä sekä päästövähennysten hyötyjä näillä aluksilla voitaisiin saavuttaa käyttämällä soveltuvia katalysaattoreita eri polttoaineilla. Merkityksellisiä päästövähennyksiä voidaan saavuttaa käyttämällä metaanikatalyyttejä LNG-moottorilla sekä N2O-katalyyttejä ammoniakkimoottorilla. LNG:n metaanin karkausta vähentävien katalyyttien käyttö maksaa itsensä takaisin 0,86 vuodesta 9,10 vuoteen, riippuen järjestelmän hinnasta ja metaanin karkauksen suhteesta. Tästä poikkeuksena on takaisinmaksuaika 0,2 % metaanin karkauksella, jossa takaisinmaksuaika on yli 100 vuotta. NH3-katalysaattori maksaa itsensä takaisin 0,30 – 6,05 vuodessa, riippuen järjestelmän hinnasta ja N2O-päästöjen suuruudesta.
Tulokset osoittavat, että esimerkeissä käytetyissä tapauksissa katalysaattorien hankinta ja käyttö on kannattavaa, poikkeuksena LNG mikäli metaanin karkaus saadaan hyvin pieneksi. Laskennassa epävarmuutta aiheuttaa epävarmuus päästöjen hinnoista ja katalysaattorien todellisesta suorituskyvystä. Alternative fuels are being taken into use in marine traffic to achieve GHG emission reduction. This is pushed forward by EU emission trading system, FuelEU Maritime regulation and IMO regulation, which are adding costs to emissions. Some of the emission costs can be avoided or by reducing GHG emissions and catalysators are one tool to achieve this goal. In addition to this, emission reduction surplus from FuelEU Maritime and IMO regulation can be sold for other vessels which have emission reduction deficit. This allows additional benefits.
In this work we’re examining three vessels by reviewing the possible emission reductions and financial benefits from emission reduction if they would reduce emissions from the use of different fuels. The alternative fuels benefitting from different kinds of catalysts would be LNG and ammonia, which can reduce the methane slip emissions with LNG or N2O emissions from ammonia.
The current and assumed future LNG engines would have a payback time of 0,86 years to 9,10 years when using a methane catalyst. The only exception would be the LNG engine with 0,2 % methane slip, which would have payback time beyond the lifetime of the vessel. The ammonia engine with N2O catalyst would have a payback time depending on the emission levels of the engine.
The results show that the use of catalysators would be financially beneficial for the vessel operator. However, there are uncertainties in the results, especially as the emission costs and the real-life efficiency of methane and N2O catalysts are uncertain.
Katalysaattoreilla saavutettavia taloudellisia hyötyjä mitataan sillä, miten paljon EU ETS, FuelEU Maritime ja IMO-maksuja voidaan välttää katalysaattorien käytöllä, tai miten paljon enemmän muille aluksille myytävää päästövähennysten ylijäämää katalysaattorin avulla voidaan tuottaa. FuelEU Maritimen ja IMO:n vastuunmukaisuusylijäämä voidaan hyödyntää muilla aluksilla syntyvän alijäämän kattamiseksi.
Työssä tarkastellaan kolmea esimerkkialusta ja sitä, millaisia päästövähennyksiä sekä päästövähennysten hyötyjä näillä aluksilla voitaisiin saavuttaa käyttämällä soveltuvia katalysaattoreita eri polttoaineilla. Merkityksellisiä päästövähennyksiä voidaan saavuttaa käyttämällä metaanikatalyyttejä LNG-moottorilla sekä N2O-katalyyttejä ammoniakkimoottorilla. LNG:n metaanin karkausta vähentävien katalyyttien käyttö maksaa itsensä takaisin 0,86 vuodesta 9,10 vuoteen, riippuen järjestelmän hinnasta ja metaanin karkauksen suhteesta. Tästä poikkeuksena on takaisinmaksuaika 0,2 % metaanin karkauksella, jossa takaisinmaksuaika on yli 100 vuotta. NH3-katalysaattori maksaa itsensä takaisin 0,30 – 6,05 vuodessa, riippuen järjestelmän hinnasta ja N2O-päästöjen suuruudesta.
Tulokset osoittavat, että esimerkeissä käytetyissä tapauksissa katalysaattorien hankinta ja käyttö on kannattavaa, poikkeuksena LNG mikäli metaanin karkaus saadaan hyvin pieneksi. Laskennassa epävarmuutta aiheuttaa epävarmuus päästöjen hinnoista ja katalysaattorien todellisesta suorituskyvystä.
In this work we’re examining three vessels by reviewing the possible emission reductions and financial benefits from emission reduction if they would reduce emissions from the use of different fuels. The alternative fuels benefitting from different kinds of catalysts would be LNG and ammonia, which can reduce the methane slip emissions with LNG or N2O emissions from ammonia.
The current and assumed future LNG engines would have a payback time of 0,86 years to 9,10 years when using a methane catalyst. The only exception would be the LNG engine with 0,2 % methane slip, which would have payback time beyond the lifetime of the vessel. The ammonia engine with N2O catalyst would have a payback time depending on the emission levels of the engine.
The results show that the use of catalysators would be financially beneficial for the vessel operator. However, there are uncertainties in the results, especially as the emission costs and the real-life efficiency of methane and N2O catalysts are uncertain.