Udnyttelse af overskudsvarme

Transkript

1 Bachelorprojekt Udnyttelse af overskudsvarme - Anvendelse af absorptionsanlæg på skibe Rasmus Skipper- Jørgensen AAMS 2013

2 Udnyttelse af overskudsvarme - Anvendelse af absorptionsanlæg på skibe Af Rasmus Skipper-Jørgensen Maskinmester bachelorprojekt, Aarhus Maskinmesterskole 4/ Vejleder, Henrik Kerstens 31 normal sider 21 Bilag i ekstern indbinding Rasmus Skipper-Jørgensen M10765

3 Abstract This report, Waste heat recovery use of absorption systems on ships, is a bachelor report at the education Bachelor of Technology Management and Marine Engineering at Aarhus School of Marine and Technical Engineering. The report is written in corporation with the Danish shipping company TORM A/S. Ideas and data supporting this project is taken from the ship, M/T TORM Ragnhild, during a 10 weeks stay in February- April At TORM A/S recycling energy is a primary goal. Their priority is to reduce 20% CO2 emissions by The report will describe the function of an absorption heat pump and analyse the possibility to reuse wasted heat, in terms of cooling water from the auxiliary engines via an absorption heat pump. The process involves the use of the high temperature cooling water to create a chilled water circuit. As a result, the water circuit will deliver the cooling capacity for the central AC system minimalizing the use of the installed refrigeration system. The implemented absorption process shows an 8% reduction in electrical power consumption, resulting in a total CO2 emission reduction by 1.2% for M/T TORM Ragnhild. In addition to effectively reducing the utilization of the refrigeration compressor, there are other peripheral systems that will gain efficiency. The process requires a change in the current cooling water system that cannot exceed 33 C, otherwise the efficiency is being compromised. Therefore, the system would be most beneficial for a ship that sails in colder climates. An audit between the current energy consumption versus the implementation of the new system will illustrate if the installation will be a beneficial investment. Such an installation is considered an attractive solution to not only decrease CO2 emissions but also to decrease the operating expenses.

4 Indholdsfortegnelse 1 Forord Indledning Formål Metode Læsevejledning Problemstilling Problem beskrivelse Problemformulering Afgrænsning Funktions beskrivelse absorptionsmaskine Baggrunds information Virkemåde Beskrivelse af nuværende aircondition Hvad kan med fordel kobles på LLT Køleforbrug I AC central Kapacitet i decentrale AC units Opgørelse over kuldebehov LLT Effektoptag nuværende installation Central AC Energi optag decentrale AC units Energi optag proviant køleanlæg Samlet nuværende energi optag Overskudsvarme tilgængelig Opbygning af nuværende LT/HT system Central LT kølevand Kølevand hjælpemotor HT kølevandseffekt Tilgængelig kulde ydelse Produktion af kulde ved spidsbelastninger samt perioder uden varme Metode 1: Boost af HT vand Metode 2: Sekundær chiller Metode 3: Tilførsel af varme fra andet maskineri Opsummering Design af LLT Lagring af kulde Udvælgelse af køleflader til LLT Cirkulation af LLT Pumpevalg LLT

5 14 Design af ny HT Opbygning Cirkulation af HT Effektoptag ved brug af absorptionsanlæg Ændrede driftsforhold ved implementering Indvirkning på eksisterende LT kølevands system Cost/benefit Driftsbesparelse Anskaffelsespris Omkostninger ved sejlads Omkostninger ved stilstand af diesel motorer Tilbagebetalingstid Emissioner Globalt perspektiv Konklusion Perspektivering Beregninger B- 1: Gennemsnitlig kulde ydelse AC kompressor B- 2: Kondensator effekt proviant kompressor B- 3: Gennemsnitligt effektoptag AC komp B- 4: Optaget EL effekt proviant kompressor B- 5: Kuldeydelse absorptionsanlæg B- 6: FO/Chill ved anvendelse af oliefyr B- 7: FO/Chill ved anvendelse af kompressor chiller B- 8: FO/Chill ved anvendelse af forvarmer til ME B- 9: Maksimal vandtemperatur B- 10: Lagret kulde B- 11: Reduktion af energioptag proviantkøleanlæg B- 12: Omkostninger ved sejllads B- 13: Omkostninger ved stilstand B- 14: Merpris ved stilstand af hoved og dieselgenerator B- 15: Emmissions reduktion Litteraturliste Bibliografi Figurer Tabeller Bilag

6 1 Forord I en global verden, hvor energi samt CO2 emissioner står højt på dagsordenen, søgte jeg bevidst efter et projekt område, hvor jeg havde en formodning om en potentiel besparelse. Ikke blot økonomisk men også emissions mæssigt. Grundlaget til denne rapport er kommet efter egne ideer og betragtninger, samt samtaler med besætningen ombord på M/T TORM Ragnhild. Der skal på forhånd gives en stor tak for sparring, samt hjælp til indsamling af data til udarbejdelse af dette projekt. Mikael Ramon Jensen Maskinchef TORM Ragnhild Teknisk afdeling TORM A/S SEG Energy A/S BKF Klima - Kolding FK Teknik Aarhus TT- Coil A/S Smedegaard A/S 6

7 2 Indledning 2.1 Formål Rapporten er skrevet som sidste del af maskinmesteruddannelsen på Aarhus Maskinmesterskole. Fra det interne kvalitets system på AAMS findes følgende: Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen som maskinmester. Den studerende skal tilegne sig en særlig indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analysere af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling (Aarhus Maskinmesterskole 2012) Ved opfyldelse af disse krav kvalificerer den studerende sig til færdiggørelsen af uddannelsen maskinmester. 7

8 2.2 Metode Projektrapporten er tilgået med en praktisk vinkel, i form af indsamling af empiri. Data, målinger og materiale, er hovedsageligt kommet via kvantitativ indsamling, så vidt dette har været muligt. Dette er sket i form af uddrag af datablade fra den eksisterende dokumentation for anlægget. M/T TORM Ragnhild benyttes som case, til udarbejdelse af analyse af problemstillingen. Løsningsforslaget til problemstillingen er søgt målrettet mod en bred række af skibe, frem for det enkelte skib. Udvælgelse af komponenter til udarbejdelse af løsningsforslaget er sket i samarbejde med personer, der har speciale indenfor det specifikke område. Rapporten er tilgået med den generelle viden opnået under maskinmesterstudiet. 2.3 Læsevejledning For at gøre rapporten let overskuelig anvendes blot resultaterne fra udregninger i rapporten. Hvor der gøres brug af resultater fra udregninger henvises der til dette med et B- XX, hvor der kan ses hvilket udregningsnummer resultatet kommer fra. Alle udregninger er anbragt bagerst i rapporten. Der vil i rapporten blive anvendt en række forkortelser, disse vil blive forklaret nedenunder og derefter kun fremgå ved forkortelsen. HT = High Temperature water LT = Low Temperature water LLT = Low Low Temperature water SW = Sea Water ECR = Engine Control Room AC = Air Condition AE = Auxiliary Engine FO = Fuel Oil COP = Coefficient of performance LiBr = Litium Bromid DO = Diesel Oil 8

9 3 Problemstilling 3.1 Problem beskrivelse I TORM A/S har man et mål om at sænke sine CO2 emissioner i 2020 med 20% i forhold til 2008 niveau. (TORM 2012) Som et tiltag til at opnå dette, vil der blive set på mulighederne for at nedsætte skibet, M/T TORM Ragnhilds brændstof forbrug, ved implementering af et ekstra kølevandssystem. Der vil blive belyst hvorvidt det er muligt, at anvende et absorptionskøleanlæg til at lave en central kølekreds, LLT, med en fremløbs temperatur i området 5-10 C. Ideen bag LLT kredsen er at anvende denne kølekreds til AC formål, frem for det allerede eksisterende kompressor køleanlæg. En sådan ombygning vil ændre skibets nuværende kølevandsstruktur, hvorfor en klarlæggelse af det nye system vil blive belyst, for at undersøge hvorvidt det vil være lønsomt at installere et LLT system. Her tænkes ændrede pumpekrav samt maskineri der kan opnå en bedre ydelse ved tilkobling til LLT frem for LT. 3.2 Problemformulering "I hvilket omfang kan et absorptionsanlæg, drevet af overskudsvarme fra skibets diesel motorer, supplere/erstatte det nuværende kompressor køleanlæg til aircondition" 3.3 Afgrænsning Der vil i dette projekt ikke blive belyst hvorvidt driften af ventilations anlægget som helhed er optimal, her tænkes på flow, recirkulation, kapacitet mm. Projektet vil tage udgangspunkt i den nuværende installerede kapacitet og undersøge hvorvidt dette kan fremskaffes mere effektivt ved anvendelse af et absorptionskøleanlæg. Teori der ligger indenfor pensum på Aarhus Maskinmesterskole, vil ikke blive beskrevet dybdegående, men forudsættes at være kendt af læser. Ved teknologier, processer og lign. der ligger udover pensum, vil disse blive beskrevet kort. 9

10 4 Funktions beskrivelse absorptionsmaskine Da essensen i dette projekt er udnyttelse af overskudsvarme til at drive et absorptionskøleanlæg, vil virkemåden af et absorptionsanlæg blive beskrevet kort, for at klarlægge baggrunden for valget af denne mulige energi optimering. En absorptionsmaskine er kort og simpelt en termisk maskine, der udnytter de kemiske og fysiske egenskaber for to stoffer, til at flytte termiskenergi. 4.1 Baggrunds information I lille størrelse, har denne form for anlæg en stor udbredelse indenfor camping miljøet, hvor køle/fryseskabe kan anvende både gas og EL til at producere den nødvendige varme kilde. (Nielsen 2006) Da absorptionsanlægget udnytter de kemiske egenskaber for 2 stoffer, er der ikke noget videre mekanisk i selve anlægget som man kender det fra et traditionelt køleanlæg. Anlægget består af en beholder, rørsystemer, hedeflader samt en intern varmeveksler, hvorfor vedligeholdet sammenholdt med et kompressor anlæg med mange bevægelige dele, er yderst begrænset. I anlægget anvendes to forskellige medier, (den følgende beskrivelse vil tage udgangspunkt i LiBr og vand, der kan dog anvendes andre medier, men processen er som udgangspunkt den samme). LiBr har en absorberende effekt på vand, hvilket er af afgørende karakter for anlægget. 4.2 Virkemåde Selve køleprincippet hvor man udnytter energioptaget ved et stof s faseskifte er det samme som man kender det for et traditionelt kompressor køleanlæg. Der hvor forskellen på de 2 typer anlæg findes, er i cirkulationen, samt drivkraften af de 2 processer. Ved det traditionelle kompressor køleanlæg, er drivkraften mekanisk energi der tilføres kompressoren, som via det arbejde kompressoren udfører, driver kølemidlet rundt i anlægget. Ved absorptionsmaskinen, sker denne cirkulationen i form af en termisk kompressor, der udnytter de kemiske reaktioner der sker imellem LiBr og vand. 10

11 En termisk kompressor består grundlæggende af en generator (1) og en absorber (4). I generatoren tilføres blandingen af LiBr og vand energi, i form af varme. Blandingen varmes derfor op og begynder at koge. Vandet koger af, og blandingen separeres i 2, vanddamp og LiBr koncentrat. Vanddampene anvendes som det kendes fra et traditionelt køleanlæg, hvor de først kondenseres i kondensatoren (2), for derefter at drøvles til et lavere tryk ved fordamperen, og optage energi i fordamperen (3) og dermed komme tilbage på dampform. LiBr der er stærkt vandsugende, vil absorbere vanddampene fra fordamperen og til absorberen (4). Blandingen af LiBr og vand pumpes tilbage til generatoren og processen er derfor sluttet og kan gentages. (Nielsen 2006) Figur 1: Proces diagram absorptionsanlæg For at processen er termodynamisk mulig skal der være en vis temperaturdifferens mellem fordamper/absorber og absorber/generator. Mellem fordamper og absorber er den maksimale temperaturdifferens omkring 40K, dette skyldes at jo større temperaturdifferensen der er, jo større koncentration af LiBr skal der anvendes. Temperaturdifferensen mellem absorber/generator skal værre større end differensen mellem 11

12 fordamper/absorber. Temperaturdifferensen ligger typisk 20K over temperatur differencen for fordamperen/absorberen (SEG Energy A/S 2010). Figur 2: Temperatur illustration for absorptionsmaskine Som det ses af figur 2, tilføres absorptionsmaskinen energi fra 2 kilder (til venstre for temperaturaksen), en højtemperatur kilde i generatoren og en lavtemperatur kilde i fordamperen. Energien afleveres derefter ved en mellemtemperatur (til højre for temperaturaksen) i kondensatoren og absorberen. Kølevandet til disse to er som regel seriekoblet, hvorfor dette ofte ses som en kilde. 12

13 Figur 3: Ligevægtsdiagram for LiBr/vand opløsning I ovenstående ligevægtsdiagram kan processen som der er beskrevet indledningsvis ses. Da vands normal kogepunkt er 100 C, skal trykkes i systemet sænkes med en vakuum pumpe til den ønskede fordampningstemperatur. I det viste tilfælde er dette 20 C svarende til 0,0234 bar absolut. Det ses at en LiBr/vand koncentration på 58% ved 57 C har samme damptryk, ligeså har 62% ved 66 C, samt 66% ved 75 C osv. Blandingen er derfor i ligevægt ved disse forhold. I fordamperen hvor vandet tilføres varme og dermed fordamper, vil damptrykket stige og blandingen komme i uligevægt. Vanddampene absorberes af LiBr/vandopløsningen som derfor fortyndes. LiBr koncentrationen i absorberen vil derfor falde, hvor det i det viste tilfælde er fra 62% til 58%. (SEG Energy A/S 2010) Temperaturen i absorberen er afgørende for hvor tynd blandingen kan blive, det ses at ved nedkøling af absorberen til ca. 40 C kan opnås en koncentration på ca. 48%, hvorfor der optages mere vanddamp. LiBr koncentrationen i anlægget bestemmes derfor ud fra hvilke temperaturer 13

14 der ønskes i generator/absorber. Imens trykket i absorber/generator bestemmes ud fra den ønskede fordampnings- og kondenseringstemperatur for vandet. Da der anvendes vand i systemet som kølemiddel, kan der ikke opnås temperaturer under 0 C, grundet frostsprængninger. Af hensyn til dette, arbejdes der som regel ikke med vandtemperaturer under 4-6 på fordamper siden. (SEG Energy A/S 2010). Da absorptionsanlægget skal anvendes til AC, hvor der må forventes vandtemperaturer ned til 5 C, er der derfor basis for anvendelse af absorptionsmaskinen. I modsætning til det traditionelle kompressor køleanlæg, hvor der anvendes mekanisk energi, der kommer fra tilført EL effekt, hvor der kan opnås COP værdier i området 3-4, har absorptionsmaskinen en noget mere begrænset COP. Denne ligger typisk med en værdi op til 0.78, der kan dog laves dobbelt virkende absorptionsmaskiner, hvor COP værdien kan komme op omkring 1,2-1,4. (SEG Energy A/S 2013). Den ovenfor beskrevne proces er for et enkeltvirkende anlæg. Absorptionsanlægget er derfor et oplagt valg i situationer, hvor der er meget overskudsvarme tilgængeligt af en høj temperatur, samtidig med et behov for køling. Ovenstående er scenariet ombord på skibe, hvor overskudsvarmen afsættes i havvandet, og dermed ikke udnyttes. Med udgangspunkt i at der ligger et potentiale i at udnytte overskudsvarmen ombord på skibet til kølerelateret formål, analyseres det eksisterende set- up for, at se hvorvidt der kan findes anvendelse af et absorptionsanlæg. 5 Beskrivelse af nuværende aircondition Til at regulere temperatur samt luftfugtighed og ikke mindst ventilere i apteringen, anvendes et centralt ventilations anlæg. Da skibet opererer world- wide kan der forekomme store klimatiske ændringer med ude temperaturer op imod 50 C, hvorfor der kræves store mængder køleeffekt til at holde værelser, kontorer, opholdsarealer mm. nedkølet til en behagelig arbejds- og opholdstemperatur Ventilations anlægget har fast indstillede bypass spjæld samt ventilator, så 14

15 mængden af recirkuleret luft, samt den totale luftmængde er derfor faste. Ud fra den oprindelige dimensionering ses det at, 41% (Bilag 1) af luften recirkuleres. Luftmængden kan derfor kun reguleres i de enkelte rum ved manuelt at dreje indblæsningsdyserne. Dette er også den eneste måde at regulere temperaturen i de enkelte rum på. Temperaturen på indblæsningsluften styres fra det centrale ventilationsanlæg. Hensigten med reguleringen af temperaturen i apteringen, er at regulere ud fra temperaturen på retur/indsugningsluften til ventilationsanlægget. Denne termostat er dog sat til laveste indstilling, hvilket er 16 C, dette medfører at anlægget altid vil forsøge at køle maksimalt, når ude temperaturen er over 16 C. Den eneste måde anlægget vil regulere ned for køling er ved, at kompressor anlægget begynder at koble kapacitet ud. Kompressoranlægget er dog justeret ind efter et sugetryk på 0 C, hvorfor at udkobling af kapacitet sker meget sjældent, og af kort varighed. I den observerede periode hvor udeluften har varieret mellem C har indblæsningsluften ligget i området C. Den kolde indblæsningsluft blandes op med luften i apteringen i form af indblæsningsspjældende i de enkelte rum, hvorefter luften blandes op, for på den måde at holde temperaturen nede. Udsuget til recirkulationen sker i trappeopgangen midt i apteringen samt i gangarealer. Alle døre er dermed udstyret med spjæld. Det ses derfor også, at der kan opstå trykforskelle imellem de forskellige rum afhængigt af spjældindstillinger. Dette resulterer i at døre kan binde samt vindstød ved åbning af døre. Ventilationsanlægget er opbygget med 2 køleflader, tilkoblet hver sit køleanlæg. Dette er af hensyn til nedbrud, så det er muligt at skifte over til standby- anlægget. Hver af de to anlæg er dimensioneret som 50% anlæg (Bilag 1). I daglig praksis er det dog kun det ene anlæg der er gjort klar til drift, hvorfor man aldrig opnår mere end 50% af den dimensionerede kapacitet. Ifølge besætningen bliver begge anlæg startet op ved enkeltstående tilfælde. 15

16 De to køleanlæg er identiske og kan køres 100% separat, dvs. separat rørføring, ventiler, styring mm.. Begge udstyret med stempelkompressorer af fabrikatet Sabroe, med mulighed for trinkobling af kapaciteten vha. cylinderudkobling. De respektive kondensatorer er tilkoblet det på skibet centrale LT kølevandssystem, som er søvandskølet. 6 Hvad kan med fordel kobles på LLT Den oprindelige hensigt med LLT kredsen er køling til skibets centrale AC unit, og dermed reducere/fjerne behovet for de to nuværende kompressorkøleanlæg. Efter gennemgang af det nuværende LT systemet, er der dog fundet flere forbrugere af LT vand, der med drift økonomisk fordel kunne køles af LLT kredsen. Foruden det centrale køleanlæg til AC i aptering, er der på skibet installeret to selvstændige decentrale AC units. Disse to units er installeret i henholdsvis ECR samt workshop 1, og er som det centrale anlæg, koblet på det eksisterende LT net med vandkølede kondensatorer. Ligeledes vil proviant køleanlægget opnå en bedre virkningsgrad ved køling af LLT vand, frem for det nuværende LT vand. Dette skyldes at kølevandet til kondensatoren er bestemmende for afgangstrykket på kompressoren. Et lavere afgangstryk vil medføre et mindre udført arbejde, hvilket vil resulterer i en bedre virkningsgrad. Observeringer for driften er gjort udfor kysten ved Bangladesh i marts/april måned 2013, hvor udetemperatur har varieret mellem C, havtemperaturen mellem C og maskinrums temperaturen mellem C. For at se hvor stor belastningen på LLT kølekredsen vil blive, udarbejdes der en opgørelse over køleeffekten til den centrale AC enhed, de to decentrale samt proviantkøleanlægget. 1 Workshop er skibets værksted i maskinrummet 16

17 6.1 Køleforbrug I AC central Til fastlæggelse af forbruget af køling i skibets centrale AC anlæg, vil der blive analyseret på kapaciteten af det nuværende kompressorkøleanlæg. Det forudsættes at køleeffekten som kompressoren yder, er et udtryk for behovet for køleeffekten i den centrale AC unit samt kølefladen i kabys, der er koblet på AC kompressoren. Kompressoren til den centrale AC enhed, kan via cylinderudkobling kobles i 4 trin, 33%, 50%, 67% og 100% (Bilag 2). Ved logning af drift timer for de forskellige kompressor trin kan kølebehovet set over tid, bestemmes. Iht. fabrikanten yder kompressoren 127 kw (Bilag 3) ved nominel ydelse for denne driftssituation, ved et sugetryk på 0 C og afgangstryk på 35 C med kølemidlet R404A. Kapacitets oversigt for AC kompressor i perioden 24/3 7/4 Kapacitets trin Drift timer %(af døgn) Kapacitet kw 33% ,9 50% ,5 67% % % % 127 Total % Tabel 1: Kapacitetsoversigt for AC kompressor Det ses at kompressoren kører 24 timer i døgnet, med en minimums belastning på 67%. Hvilket er et udtryk for, at der altid er et kølebehov på mindst 85 kw. Ligeledes ses det at kompressoren kører på fuld kapacitet næsten halvdelen af tiden. Det har desværre ikke været muligt at installere en datalogger for at analyse behovet nærmere, hvilket gør at forbruget vil blive bestemt ud fra gennemsnitaflæsninger af timetællerne. Fra ovenstående tabel ses det, at det gennemsnitlige kølebehov ligger et sted mellem 67% og 100%. Ud fra beregninger findes det gennemsnitlige kølebehov, hvilket er 104,3 kw. (B- 1) 17

18 Hvorvidt der kan være perioder hvor det reelle kølebehov er større, og back up kompressoren derfor burde være koblet ind er ukendt, og vil ikke blive undersøgt nærmere i denne rapport. Ifølge besætningen ombord, er det erfaringsmæssigt dog ikke et problem at AC unitten ikke har tilstrækkeligt med kapacitet, med mindre der sejles i områder omkring den Arabiske golf. 6.2 Kapacitet i decentrale AC units Der er i ECR, samt maskinrummets workshop opsat decentrale AC enheder. I ECR forsøges at holde en temperatur på 25 C. AC enheden i ECR har til formål at bortlede den varme der kommer fra computer systemer, EL tavler mm. Det er fra ECR hvor hovedmotoren, hjælpemotorer, pumper mm. styres fra. Ligeledes er ECR det eneste sted i maskinrummet, hvor støjniveauet er tilpas lavt, til at der kan føres en samtale. ECR er derfor et samlingssted, hvor der ofte befinder sig personer. Ligeledes er der under manøvre af skibet fast bemanding i ECR. I workshoppen er formålet udelukkende komfort for hvem der måtte opholde sig her i. At der er køling i workshoppen har derfor klart 2. Prioritet, i modsætning til ECR hvor det anvendte udstyr er afhængig af køling. AC enheden i workshoppen slukkes derfor også hver aften, da kølingen fungerer som ren komfort. Hvorimod ECR er tændt hele døgnet. Disse to anlæg er selvstændige enheder, med hver sit kompressoranlæg samt styring. Køling til anlæggets kondensatorer sker via. den centrale LT kreds. Ved helt at fjerne disse to anlæg og tage køleeffekten fra LLT systemet ved anvendelse af kaloriferer i ECR og workshop, frem for det nuværende anlæg, kan kompressor effekten dermed helt spares væk, og køleeffekten vil i stedet komme fra det centrale køleanlæg. Udover at medføre et mindre energi optag, grundet man kan køre uden kompressor,* vil det også medføre mindre og mere simpelt vedligehold, da man frem for flere små decentrale enheder med hver deres automatik, vil have en central enhed med en overordnet styring. 18

19 I ECR og workshop anvendes kompressorer af typen Maneurop MTZ 80, der ved driftssituation - 5 C/45 C med kølemidlet R404A er opgivet til 15,2 kw. (Bilag 5) *forudsat at der er mulighed for produktion af LLT via absorptionsanlæg. Drift opgørelse for decentrale AC units 24/3 7/4 (Bilag 4) Drift timer Effekt % (af døgn) Effekt (gns.) ECR , ,8 Workshop ,2 41 6,2 Tabel 2: Driftsopgørelse for decentrale AC units 6.3 Proviant køl Til køling af madvarer, anvendes et kombineret køle og frost anlæg. De 2 frostrum til fisk og kød, samt kølerummet til grøntsager er parallelkoblet til den samme kølekompressor. Til køling af kondensatoren på køleanlægget, anvendes vand fra LT systemet. Efter målinger på anlægget ses det, at ved en vandtemperatur på 32 C er kondenseringstemperaturen 40 C. Ved tilkobling til LLT systemet, vil kølevandstemperaturen sænkes til omkring 5 C, frem for de nuværende 32 C. Dette vil medvirke, at anlæggets COP- værdi vil stige, hvilket vil resultere i færre drifttimer af anlægget og dermed et mindre energi optag. Der er dog også et vedligeholdelses aspekt i en sådan opkobling med LLT kølevand, fremfor det nuværende LT kølevand omkring 32 C. Da kondenseringstemperaturen og afgangs tryk for kompressoren er ligefremme, vil en sænkning af kondenseringstemperaturen også medføre et laverer afgangstryk for kompressoren. Kompressionsforholdet vil derfor falde, hvilket medfører mindre slid på ventiler, lejer, mm. Driftsopgørelse proviant kompressor, 24/3 7/4 Drift timer Effekt [kond.]* % (af døgn) Effekt (gns.) Proviant komp ,76 88% 7,7 Tabel 3: Driftsopgørelse for proviant køleanlæg *Kondensator effekt (B- 2) 19

20 7 Opgørelse over kuldebehov LLT På baggrund af ovenstående opgørelser, opstilles den samlede oversigt over behovet for LLT. Da det ses at belægningen ligger i området 60-90%, vil det kun i enkelte tilfælde være den installerede effekt, der er den ønskede kapacitet. Samlet kuldebehov i LLT Komponent Installeret effekt Målt effekt (døgn gennemsnit) AC Central 2x127 kw 104,3 kw AC ECR 15,2 kw 13,8 kw AC Workshop 15,2 kw 6,2 kw Proviant* 8,76 kw 7,7 kw Total 293,16 kw 132 kw Tabel 4: Oversigt over kuldebehov *Ved proviant er det den afsatte kondensator effekt i LT, frem for den i frost- kølerum afsatte køleeffekt. På trods af at den målte effekt er langt mindre, end den i forvejen installerede effekt, vil LLT kredsen blive dimensioneret ud fra den i forvejen installerede effekt. Dette gøres ud fra en betragtning om at det nuværende anlæg er dimensioneret ud fra den ønskede kølekapacitet, ved varmere forhold. LLT kredsen vil derfor blive dimensioneret til at kunne levere den samme peak effekt som det nuværende anlæg. Til udregning af en eventuel energi besparelse vil den målte effekt blive brugt som gennemsnit for den årlige drift, og ikke peak effekten. 8 Effektoptag nuværende installation. For at en eventuel besparelse ved brug af LLT systemet, frem for den nuværende opsætning kan beregnes, vil der blive analyseret på det nuværende EL forbrug, samt hvor stor en andel af brændstoffet dette udgør. 20

21 8.1 Central AC De eksisterende EL motorer på kompressoranlæg til AC anlægget, er opgivet til 42,6 kw/stk. ved nominel ydelse (Bilag 1). Anlægget kan køre i flere trin vha. cylinderudkobling, hvorfor mængden af drifttimer og nominel effekt ikke kan anvendes til bestemmelse af det reelle effektoptag. Da det ikke har været muligt at logge på effekt optaget direkte og kontinuerligt vha. kwh måler, vil dette blive beregnet i stedet. På baggrund af tidligere opgørelser over drifttimerne for de forskellige kapacitets trin, sammenholdt med effekt beregninger for hvert kapacitets trin, findes effektoptaget. Det udregnede gennemsnitlige effektoptag over den loggede periode, vil blive brugt til udregning af det årlige energi forbrug. Som en del af det systematiske vedligehold, registreres alle timetællere hver måned. På baggrund af disse og den gennemsnitlige effekt udregnes det årlige energioptag. Effektoptag til styring og regulering vil blive udeladt i disse beregninger. Da der under hele observeringsperioden kun har været maksimalt en kompressor på 100% i drift, vil det ikke komme med i beregninger at der kan være situationer, hvor to kompressorer er i drift. Dette er ifølge besætningen også den normale procedure, og der har kun ved enkelt stående tilfælde været 2 kompressorer i drift, for at kapaciteten var stor nok. Drifttimer for kapacitets styring, 24/3 7/4 Kapacitetstrin Effekt kw (B- 3) Drift timer 33% % 27,5 0 67% % 40,6 154 Tabel 5 Driftstimer for kapacitetsstyring Gennemsnitlig effekt optag for drifttimer, i perioden 24/3 7/4, beregnet til 35,96 kw (B- 3) 21

22 Efter gennemgang af de månedlige opgørelser over drift timerne for kompressorerne, ses det at dette er gjort meget mangelfuldt. Hvorfor det ikke er muligt at få en opgørelse over en periode hvor der er noteret drifttimer for begge kompressorer. Den 14 dages logningsperiode bruges derfor som udsnit for den generelle drift. Dette er naturligvis en tilnærmelse, da de klimatiske forhold har været konstante, omvendt kan det siges at skibet ikke har nogen fast fartplan, hvorfor det er svært at fastsætte det reelle behov. Driftsopgørelse AC kompressorer. Timer under logning Timer årligt Komp Komp Tabel 6: Driftsopgørelse AC kompressorer Af de 2 kompressorer, hvoraf det ses, at den ene altid er i drift, står den anden som standby. Ved standby holdes kompressorolien varm vha. et elektrisk varmelegeme. Da den ene kompressor altid er i drift, vil den anden ligeledes altid stå standby, i praksis skiftes der dog imellem de 2 for at udligne drifttimer, slitage mm. Effektoptag kompressor i drift. Timer årligt Effekt Energi ,9 kw kwh Tabel 7: Effektoptag kompressor i drift Effektoptag kompressor standby. (Bilag2) Timer årligt Effekt Energi W kwh Tabel 8: Effektoptag standby kompressor 22

23 Samlet energi forbrug til AC kompressorer Enhed Komp standby Komp drift I alt kwh Tabel 9: Energi forbrug AC kompressorer 8.2 Energi optag decentrale AC units Til fastlæggelse af det årlige energi optag fra de to de centrale AC units i henholdsvis ECR og workshop, tages udgangspunkt i nominel ydelse, samt drifttimerne, på baggrund af logning over en periode på 14 dage. Besætningen der har sin daglige gang i disse rum er ikke blevet informeret om dette, for ikke at påvirke psykologien bag driften af disse anlæg. Begge anlæg styres af en termostat til start/stop af kompressor. Driftstimerne for perioden 24/3 7/4, vil blive brugt som gennemsnit for det årlige antal driftstimer. Dette understøttes af observeringer samt samtale med maskinbesætningen vedr. drift mønstret. Under den loggede periode har maskinrums temperaturen varietet mellem C. De 2 units er begge udstyret med kompressorer af typen; Maneurop MTZ80, disse er opgivet til en optaget EL effekt på 6,38 kw, ved den tidligere nævnte driftssituation på - 5 C/45 C. (Bilag 5) Effekt optag til styring medregnes ikke. Driftsopgørelse for ECR AC unit E.C.R. Timer under logning Drift timer årligt Effekt Energi årligt Kompressor , Tabel 10: Driftsopgørelse for ECR 23

24 Driftsopgørelse for workshop AC unit Workshop Timer under logning Drift timer årligt Effekt Energi årligt Kompressor , Tabel 11: Driftsopgørelse workshop Værdier fra timetællere (Bilag 4) 8.3 Energi optag proviant køleanlæg Det nuværende proviant køleanlæg er koblet til det centrale LT kølevandssystem på skibet. LT vandet bruges i køleanlæggets kondensator til kondensering af kølemidlet. Kompressoren er styret af en pressostat og kan køre i ét trin, ON/OFF. Energioptaget bestemmes derfor ud fra drift timer samt optaget effekt for EL motoren. Driftsopgørelse proviant køleanlæg Proviant køleanlæg Timer under logning Drift timer årligt Effekt Energi årligt Kompressor ,27* Tabel 12: Driftsopgørelse proviantkøleanlæg *Optaget effekt, (B- 4) 24

25 8.4 Samlet nuværende energi optag På baggrund af de ovennævnte observeringer, målinger samt beregninger, kan det årlige energi optag til køle relateret formål opgøres. Energi opgørelse for nuværende køleenheder. Komponent kwh AC Central unit AC Workshop AC ECR Proviant køl Total Tabel 13: Samlet effektforbrug køleenheder I henhold til Troels Jørgensen, fra teknisk afdeling i TORM A/S, forbrænder en dieselgenerator gennemsnitligt 250g FO for hver kwh produceret EL. Dette giver et årligt FO forbrug på 103,3 tons, hvilket udgør 11,4% af skibets årlige FO forbrug til EL produktion, på 908,3 tons. (Bilag 6) Note: Til udregning af dette, er der set på total mængde brændstof. FO high- og low- sulphur, samt DO, er derfor sidestillet, selvom det er kendt at brændværdien er forskellig. Der gøres opmærksom på at det opgjorte energi forbrug ikke er hvad der er muligt at spare ved anvendelse af LLT, men blot en oversigt over det nuværende energi optag. En eventuel besparelse vil blive belyst senere i denne rapport. 9 Overskudsvarme tilgængelig Dieselgeneratorernes tilførte energi bliver afsat til flere forskellige kilder, foruden EL effekt afsættes der energi i; udstødningsvarme, HT kølevandsvarme, LT kølevand til smøreolie, lade luft køling, samt strålings varme fra motor til omgivelser. For at få et overblik over mulighederne for udnyttelse af overskudsvarme, udarbejdes der en varmebalance for en dieselgenerator, det antages at de 3 motorer vil forholde sig tilsvarende. Varmebalancen er lavet ved en drift situation, hvor skibet lå for anker i en 25

26 længere periode, hvorfor energi forbruget er forholdsvist lavt, grundet meget maskineri til hovedmotoren er lukket ned. Varme balancen vurderes på baggrund af litteratur på området at være retvisende. (Kuiken 2008) Ladeluft køling 4% Stråling, 7% Varmebalance AE Udstødning, 28% HT køling 18% LO køling, 8% Leveret EL, 33% Generator tab, 2% Figur 4: Varmebalance diagram AE 2 Resultater er baseret på beregninger for varmebalance af AE 2. (Bilag 7) Effekt [kw] % (af tilført) Tilført 925,9 100 EL Generator tab 16,2 2 HT varme LO varme 79,7 9 Lade luft køling 49,6 4 Udstødning 251,5 27 Stråling* 63,8 7 Tabel 14 Varmebalance hjælpemotor *Stråling indbefatter, strålingsvarme til omgivelser samt usikkerhed i målinger. Ud fra varmebalancen ses det at udstødningsvarmen er den største overskuds energi kilde, dog har udstødningsvarmen den begrænsning, at temperaturen i udstødningssystemet ikke må komme under 160 C, af hensyn til syre dugpunktet for udstødningsgassen. Producenten af motorerne, MAN B&W foreskriver at udstødsgassen ikke må komme under 200 C i udstødssystemet. 26

27 (B&W 2013) Dette er ikke specifikt for MAN B&W, men generelt grundet mængden af svovl i brændstoffet. Samtidig ses det at absorptionsmaskiner normalt ikke designes med en driftstemperatur i generatoren på over 150 C (SEG Energy A/S 2010), grundet risiko for indre korrosion. Af de fem potentielle varmekilder, vurderes det som kun at være HT kølevandet der er potentiel for varmegenindvinding i forbindelse med en absorptionsmaskine. Da temperatur niveauet ved LO køleren og lade luft køleren er for lavt, samt at strålingsvarmen er svær at indvende til brug ved drift af absorptionskøleanlæg. Hvorimod der ved brug af HT varme, er varmt vand klar til brug som driveffekt i absorptionsanlægget. På baggrund af dette, vælges der derfor at arbejde ud fra varmegenindvinding af HT kølevandet. Kølevandssystemet til hjælpemotorerne, vil derfor blive beskrevet kort, for at give et overblik over hvor varmen kan hentes. 10 Opbygning af nuværende LT/HT system 10.1 Central LT kølevand Skibet er udstyret med et centralt kølevandssystem, det er via dette system at alt maskineri i maskinrummet kommer af med overskudsvarme. Luftkompressorer, smøreolie, hydraulik station, AC, proviant køleanlæg, skylleluft, hovedmotor, hjælpemotor, samt aksel lejer. (Bilag 8) LT kølekredsen er via to varmevekslere kølet af søvandet. Grunden til dette er at man ønsker at begrænse brugen af søvand mest muligt, af hensyn til korrosion samt at der kan være mange urenheder i søvand som ikke er ønskværdige i kølekredsene inde omkring de kølede maskindele. LT systemet er påfyldt ferskvand der recirkuleres kontinuerligt, hvorimod søvandet pumpes ind, varmes op af LT kølevandet, for derefter af komme overbord igen. Temperaturen på LT vandet reguleres ved en reguleringssløjfe bestående af en 3vejs ventil der by- passer LT vandet udenom SW/LT køleren. Systemet er redundant, med to LT pumper, to SW pumper samt to SW/LT kølere. 27

28 Ved nedbrud på LT kølevandssystemet, vil langt det meste maskineri af sikkerhedsmæssige årsager, derfor koble ud grundet manglende kølevand Kølevand hjælpemotor De tre dieselgeneratorer af typen MAN B&W 6L23/30H, der anvendes til produktion af skibets EL forbrug, er udstyret med deres eget interne kølevandssystem, som er tilkoblet det centrale LT system. Det interne system sørger for køling af ladeluft, smøreolie samt cylinderforinger. Dette sker via to kredse, en LT kreds til skylleluft og smøreoliekøling, samt en HT kreds til køling af cylinderforinger. HT kredsen køles via LT kredsen med en termostatisk 3 vejs ventil der er forudbestemt til at holde en temperatur på ca. 80 C på HT vandet ved tilgang til cylinderforinger. Ventilen blander LT vand ind i HT vandet, for på den måde at nedbringe temperaturen, det overskydende HT vand blandes ud i det centrale LT system. LT vandet der via 3 vejs ventilen ledes ind i HT systemet, fungere samtidig som køling af smøreolien, ved brug af en varmeveksler på tilgangsrøret. Cirkulationen af HT vandet sker via en af akslen tvungen trukket centrifugal pumpe. Under stilstand af motoren, hvor der ikke er cirkulation på vandet holdes vandet og dermed motoren varm, ved brug af et elektrisk varmelegeme med en ydelse på 9kW, monteret i HT systemet. 28

29 Figur 5: HT/LT kølevandssystem på MAN B&W 6L23/30H 10.3 HT kølevandseffekt Til cirkulation af kølevand til de 6 cylindre, bruges en af akslen tvungen trukket cirkulationspumpe. Da hjælpemotorerne leverer EL til skibet og dermed bestemmer frekvensen på nettet, skal omdrejningshastigheden på motoren holdes konstant. For at opretholde en fast frekvens på 60HZ, holdes der altid 720 omdr. på hjælpemotorerne. Vandpumpen vil derfor ikke ændre omløbshastighed, hvorfor den cirkulerede vandmængde vil være sammenhængende med trykforskellen over pumpen. I henhold til fabrikantens oplysninger cirkuleres der 36 m 3 /h (Bilag 9). Med udgangspunkt i dette og temperatur forskellen på kølevandet, henholdsvis før og efter foring, findes den afsatte HT effekt. På baggrund af observeringer af skibets EL forbrug, samt erfaringer fra skibets maskinbesætning vurderes det, at EL forbruget under normale omstændigheder, ikke vil komme under 250kW 2, (Jensen 2013) hvilket vil give en minimums afsat HT effekt på 180kW. 29

30 Figur 6: Sammenhæng mellem EL effekt og overskudseffekt Ud fra egne observeringer af driften af dieselgeneratorerne, ses det at fra opstart af dieselgenerator og til HT vandet er oppe på nominel temperatur, 80 C, går optil 15 minutter. Det vurderes dog at dette ikke vil få indvirkning på evt. varmegenindvinding af HT vandet, da der ved opstart af dieselgeneratorer altid holdes en overgangs fase hvor to dieselgeneratorer er under drift i omegnen af 30 min. Ligeledes er der under manøvre af skibet et krav om mindst to dieselgeneratorer i drift, uanset EL forbrug. Ved drift med to dieselgeneratorer kan den enkelte motor derfor godt ligge under den før bestemte minimums effekt på 250 kw, da der vil være to motorer i drift, hvorved den samlede HT effekt vil opnås fra to motorer frem for en. 11 Tilgængelig kulde ydelse For at kunne udvælge det rette absorptionsanlæg samt at beregne den tilgængelige kuldeydelse, opsættes drift kriterier for LLT vandet. Da LLT vandets formål er AC, ønskes en fremløbstemperatur tilsvarende den nuværende fordampningstemperatur for i den centrale AC enhed. På bilag 1 ses det at det nuværende anlæg er dimensioneret ud fra en fordampningstemperatur på 6,1 C. 30

31 På baggrund af den valgte fremløbstemperatur, samt den beregnede tilgængelige HT effekt, kan kuldeydelsen findes. Ved de før beregnede 180kW tilgængelig effekt i HT kølekredsen, er der ved anvendelse af absorptionskøleanlæg med ca. 0,75 i COP, mulighed for at få en kuldeydelse på 135kW (B- 5), ved en fremløbstemperatur på 6 C. Da HT effekten er taget ud fra lav last, vil den tilgængelige køleeffekt dermed også være en minimums effekt. I det videre design af LLT systemet, vil dette dog ikke komme med i betragtning. Det ses at HT effekten fra dieselgeneratorerne, ikke kan tilføre tilstrækkeligt med effekt til at frembringe den nødvendige kuldeydelse ved spidsbelastninger på 293,3 kw, hvorfor der må gøres nogle tiltag for at opnå den ønskede effekt. I det efterfølgende belyses nogle af de muligheder der er for at frembringe den resterende køleeffekt. 12 Produktion af kulde ved spidsbelastninger samt perioder uden varme På baggrund af de tidligere beregninger hvor det ses at kapaciteten der kan hentes ved absorptionsanlægget, er mindre end det i forvejen dimensionerede anlæg. Vil der blive set på muligheder for at booste produktionen af køleeffekt. Dette gøres for at opretholde muligheden for at opnå tilstrækkeligt med køling ved sejlads i varmere områder. Ligeledes skal der ved tilkobling af land strøm i eks. doknings situationer og større reparationer på skibet, være mulig for køling i aptering. For at kunne gøre dette vil der blive set på 3 muligheder. 1. Særskilt HT produktion (oliefyr) 2. Sekundær LLT køling (Kompressor køleanlæg til LLT kredsen) 3. Tilførsel af varme fra andet maskineri De tre metoder vil blive vurderet på baggrund af beregninger for driften. De tre metoder tilstræbes at kunne fungere både som dellast i samkøring med udnyttelse af HT vand, samt ved fuld last i tilfælde af nedlukkede 31

32 dieselgeneratorer. Det er et generelt ønske at holde så mange systemer som muligt redundante, for at være dækket ind i tilfælde af nedbrud. Dette gør sig også gældende for det allerede eksisterende anlæg, hvorfor det også ville komme med i betragtninger i udvælgelsen af de 3 metoder Metode 1: Boost af HT vand. Ved brug af et oliefyr, vil dette kobles på HT vandet og dermed booste HT effekten fra hjælpemotorerne, hvorefter absorptionsanlægget vil stå for hele kuldeydelsen. Dette vil derfor kræve at absorptionsanlægget kan klare hele køleeffekten, samt at oliefyret skal kunne være i stand til at levere hele den fornødne HT effekt i doknings tilfælde. Ved brug af oliefyret til spidsbelastninger kommer der en meget stor belastning på HT nettet, hvorfor det må forventes at der skal cirkuleres en større mænge vand, end ved blot at bruge HT effekten fra dieselgeneratorerne. Figur 7: HT opsætning med boost fra oliefyr 32

33 Drift økonomi: Til udregning af driftsøkonomien, tages der udgangspunkt i en brændværdi for FO på 40,03MJ (Bilag 20), samt en virkningsgrad for et oliefyr på 95%, og en virkningsgrad for absorptionsanlægget på 75%. FO /Chill ratio = 7,9 (B- 6) FO /Chill ratio, er et udtryk for hvor meget køleeffekt [kwh] der afsættes i LLT systemet for hvert kg. FO 12.2 Metode 2: Sekundær chiller Ved brug af en sekundær chiller, vil denne kobles i serie med absorptions chilleren, og derved stå for produktion af den manglende køle kapacitet. Chilleren skal være af en størrelse der kan klare hele kølekapaciteten, i tilfælde af dokning. Det allerede eksisterende kompressorkøleanlæg kunne evt. anvendes til dette og dermed spare en hel del omkostninger ved indkøb mm. Ved anvendelse af et kompressorkøleanlæg til at producere den manglende kuldeydelse, vil der kræves et anlæg der er større end det i forvejen installerede kompressoranlæg til den centrale AC enhed. Dette skyldes at de decentrale anlæg samt proviant anlægget samtidig er koblet på LLT systemet. Det vil derfor kræve to kompressorkøleanlæg af en forholdsvis stor størrelse for at sikre redundansen, i tilfælde af nedbrud af absorptionsanlægget. At bruge et kompressoranlæg i samkøring med absorptions anlægget vil ikke kræve et ekstra absorptions anlæg, da man ved nedbrud på dette, vil være dækket ind med kompressor anlægget. 33

34 Figur 8: LLT opsætning med kompressor chiller Driftsøkonomi. Til udregning af driftsøkonomien tages der udgangspunkt i de af Troels Jørgensen nævnte 250 g. FO/kWh Med udgangspunkt i COP værdien for det eksisterende køleanlæg til den centrale AC enhed ses det, at FO/Chill ratio vil ende på 14 (B- 7) 12.3 Metode 3: Tilførsel af varme fra andet maskineri Efter gennemgang af skibets systemer, ses det at der ved drift af hovedmotoren, er overskudsvarme til rådighed. Hovedmotoren har som dieselgeneratorerne et HT kølevandssystem. Temperaturen her i holdes på en udgangstemperatur på 88 C, hvilket passer fint til drift af absorptionsanlægget. HT vandet fra hovedmotoren anvendes i skibets ferskvandsgenerator, hvor varmen bruges til at fordampe havvand for dermed at producere ferskvand. Da hovedmotoren ikke var i drift under observeringsperioden, grundet skibet lå for anker, har det ikke været muligt at klarlægge hvor meget energi der afsættes i ferskvandsgeneratorer samt hvor meget der bypasses. På baggrund af erfaringer fra maskinchefen, er det dog langt størstedelen af overskuds energien der bypasses ferskvandsgeneratoren. 34

35 Med en nominel ydelse omkring 9000 hk, og med udgangspunkt i tidligere varmebalance for dieselgeneratorerne samt litteratur på området, ses det at HT energien er omkring 50% af akseleffekten. (Kuiken 2008). Overskudsvarmen fra hovedmotoren er derfor af en tilstrækkelig kapacitet til at drive absorptionsanlægget. Varmen fra hovedmotoren har dog sine begrænsninger, dette skyldes at hovedmotoren ikke er i drift hele tiden, og der vil derfor være perioder med manglende overskudsvarme til absorptionsanlægget, hvorfor der enten skal produceres eksternt varme til drift af absorptionsanlægget eller eksterne kompressorer til produktion af køleeffekt. Hovedmotoren har dog, for at holde motoren varm understilstand, tilkoblet en varmeveksler til opvarmning af kølevandet vha. damp. Ved udnyttelse af overskudsvarme fra hovedmotoren, kan den manglende varme effekt ved spidsbelastningen, hentes fra forvarmeren til hovedmotoren. Dette vil lette installationen betragteligt, da dampsystem mm. allerede er installeret, hvorfor oliefyr, kompressoranlæg mm. kan undlades. Ved udnyttelse af HT varmen til absorptionskøleanlægget uden hovedmotoren er i drift, vil selvsagt give en belastning på HT vandet, hvorfor dampmængden må øges, og dermed lægges der mere kapacitet på den oliefyrede kedel. På baggrund af beregninger ses det at det vil kræve et øget FO flow til den oliefyrede kedel på 0,00041 kg/s per kw køleeffekt afsat i LLT nettet. Svarende til en FO /Chill ratio på 6,7 (B- 8) På baggrund af skibets logninger for de foregående år, ses det at hovedmotoren i 2012 var i drift 4955 timer (Bilag 6), svarende til 56% af året. Disse driftstimer er fordelt i 2 kategorier, I søen og Havne rejse. I søen dækker over rejse, hvor skibet følger sin indlagte rute til næste havn, og dermed styres af cruise control. Under sørejsen holdes så vidt muligt en konstant hastighed, hvorfor hovedmotoren har en meget stabil produktion af overskudsvarme. Hvorimod der ved havnerejse, som oftest er lods ombord på skibet grundet ind/ud - sejlinger fra havne. Hovedmotoren bruges derfor ved lav last, samt mange manøvrer, (start/stop). Overskudsvarmen fra hovedmotoren er 35

36 derfor begrænset og af meget ustabil karakter. Oversigt over driftssituationer: Uddrag af voyage data recorder 2012 (Bilag 6) Drift timer Årlig % I søen 4611,12 52,6 Havne rejse 414,5 4,7 Total 5025,6 57,3 Tabel 15: Driftsopgørelse hovedmotor Det ses at timerne for disse 2 situation er mere end driftstimerne for hovedmotoren (4955 timer). Dette skyldes at der under havnerejse, hvor der navigeres er perioder hvor motoren er slukket. Til videre brug af overskudsvarme i absorptionsanlægget, vil det derfor kun være under sørejse at det er muligt, set ud fra et driftsmæssigt synspunkt, grundet den ustabile overskudsvarme. Brug af overskudsvarme fra hovedmotoren vil derfor kun være en delvis løsning, hvor enten oliefyret, kompressor chilleren eller forvarmeren skal anvendes sideløbende. Figur 9: HT system med tilførsel af varme fra hovedmotor Ved brug af overskudsvarmen fra hovedmotoren vil det, som ved anvendelse af oliefyret, kræve at absorptionsanlægget kan klare den fulde kapacitet. 36

37 12.4 Opsummering På baggrund af gennemgang af de tre metoder, hvor det ses at FO chill ratio varierer meget, med et ekstra kompressoranlæg som det mest økonomiske set ud fra driftsøkonomien og forvarmeren som den mindst økonomiske. FO /Chill ratio oversigt. Ekstern kølekompressor: 15,4 Ekstra HT effekt, oliefyr: 7,9 Brug af forvarmer til hovedmotor: 6,7 Det vurderes at være metode 3, med udnyttelse af overskudsvarme fra andet maskineri kombineret med brug af den eksisterende dampforvarmer, der er mest fordelagtig at anvende. Det til trods at driftsøkonomien er den dårligste, vurderes det at opveje de ekstra omkostningen der er ved indkøb af oliefyr/kølekompressor. Samtidig er der mulighed for at udnytte overskudsvarmen fra hovedmotoren omkring halvdelen af tiden, hvorfor driftstimerne hvor der skal tilføres yderligere effekt er yderst begrænset. 13 Design af LLT Ud fra tidligere oversigt over ydelse i LLT systemet ses det at den samlede nødvendige kapacitet ligger på 293,2 kw. Der vælges et absorptionsanlæg af typen Thermax LT10C, dette anlæg har en nominel kapacitet på 352 kw (Bilag 10). Udvælgelsen er sket mellem 2 størrelser. LT8C på 281 kw og LT10C på 352 kw. Valget er bla. bygget på at absorptionsanlæg har en højere virkningsgrad ved dellast, (SEG Energy A/S 2013) hvorfor et lidt større anlæg er at foretrække, frem for et lidt mindre anlæg der skal køre med fuld kapacitet. Ligeledes ses det at LT8C, har en kapacitet der ligger lidt under den i forvejen installerede effekt, hvorfor anlægget reelt set vil være for småt ved enkeltstående spidsbelastninger. For at bestemme hvordan LLT systemet skal bygges, er det nødvendigt at vide hvornår der er behov for køling, samt om dette er et jævnt behov. 37

38 På baggrund af aflæsning af time tællere over en 24 timers periode, opstilles en døgnprofil over køleforbruget. Grafen er baseret på et normalt arbejdsdøgn udfor Bangladesh, med en dagstemperatur på optil 34 C. Da grafen er sat op ud fra én dag, må det betragtes som en meget grov indikation af forløbet. Det ses dog at de døgn% der er målt, stemmer meget overens med de målte døgn% over den 14, dages logningsperiode. Hvorfor grafen vurderes som værende repræsentativ for døgnforløbet. Døgn% (et døgn) Døgn % (14dage) ECR Workshop Proviant AC 67% AC 100% Tabel 16 Sammenligning døgn% 38