Anbefaling af et ballastvandrensningsanlæg til Esbern Snare L17

Transkript

1 F R E D E R I C I A M A S K I N M E S T E R S K O L E Anbefaling af et ballastvandrensningsanlæg til Esbern Snare L17 Udarbejdet af: Saad Sufian Barzanji G Danni Christiansen EES Afleveret: 7. december 2018 kl.12:00

2 Bachelorprojekt Forfattere: Saad Sufian Barzanji Mail: Danni Christiansen Mail: Rapportens titel: Anbefaling af et ballastvandrensningsanlæg til Esbern Snare L17 Vejledere: Adjunkt: Anders H. Haagensen Mail: Lektor: Ole Månsson Mail: Afleveringsdato: 7. december 2018 kl. 12:00 Antal anslag: (med mellemrum) Antal normalsider: 35,7 Institutionens navn: Fredericia Maskinmesterskole Underskrifter: Saad Sufian Barzanji Danni Christiansen Side 1 af 81

3 Abstract The Royal Danish Navy wants all their ships, to comply with the International Maritime Organization (IMO) Ballast Water Management Convention (BWMC) and United States Coast Guard (USCG) Final Rule. The warship Esbern Snare does not have a Ballast Water Treatment System (BWTS). The object of this report is to recommend a BWTS. The analysis will examine based on the hypothesis how an IMO and USCG type approved BWTS, which is based on pasteurisation technology instead of a UV- or electrolyte, can manage to keep the total cost at a minimum during a 10-year period, and avoid using chemical additives. Furthermore, it will be investigated if the space requirements of the BWTS is less than those specified in the forward engine room of Esbern Snare, and the reuse of the current ballast pump. The BWTS from Bawat will be recommended if it obtains USCG type approval. Techcross use of chemical additives to the de-ballasting process cannot be accepted. Alfa Laval is the only BWTS which is IMO and USCG type approved and does not make use of any chemical additives. However, this is the most expensive system of the three. All the three above mentioned BWTS have a required space, which is less than the specified dimensions of the forward engine room, including installation components. The current ballast pump can be reused, if pressure drop of 11% is accepted, as calculated on a fictitious system. The project concludes that: The BWTS which can be recommended on Esbern Snare is the PureBallast from Alfa Laval, because it is the only BWTS with both IMO and USCG type approval, which does not use chemicals. Side 2 af 81

4 Indholdsfortegnelse 1. Indledning Ordforklaring Beskrivelse af skibet Metode Anlægs data Brugen af ballastvand Temperatur Pris på en kwt Pris på en MJ Pladsbehov Metodekritik Analyse Nuværende anlæg Det nuværende ballastanlæg Hovedmotorens kølesystem Effekt til rådighed Ballastvand Invasive arter IMO Ballastvandkonventionen Søfartsstyrelsens BEK nr. 968 (BWC) USCG Final Rule Beregning på fiktivt BWTS-anlæg Pumpe- og anlægskarakteristik for det nuværende system Beregning af trykfald på afgangssiden af BWTS Side 3 af 81

5 5.5.3 Pumpe- og anlægskarakteristik for det fiktive BWTS Energiprisberegninger Pris på en kwt Pris på en MJ BWTS Anlæg Bawat pasteuriseringsanlæg Alfa Laval UV-behandling Techcross elektrolysebehandling Pladsbehov for de tre BWTS Sammenligning af de tre BWTS Kildekritik Diskussion Konklusion Perspektivering Litteraturliste Figurliste Side 4 af 81

6 Forord Dette bachelorprojekt er udarbejdet af to maskinmesterstuderende på 9. semester ultimo 2018, som afslutning på maskinmesteruddannelsen i hhv. Fredericia og Esbjerg. Projektet er udarbejdet under et praktikforløb ombord på Søværnets krigsskib Esbern Snare, fra den 24. september 2018 til den 14. december I praktikforløbet indgik vi i det daglige arbejde i teknikdivisionen, hvor vi var med til vedligeholdelsesopgaver, samt taktiske brand- og krigsøvelser; dette har gjort praktikken til en spændende oplevelse. Efter emnevalg gik dataindsamlingsperioden og projektskrivningen i gang, indtil projektafleveringsdatoen d. 7. december Vi vil gerne rette en tak til: Teknik Divisionens medarbejdere: Teknik Divisionen TKO: Paw Toftgaard Madsen Våben Divisionen VTO: Bjarke Pedersen Teknik Divisionen DRO: Tobias Meldgaard Bruun Teknik Divisionen VLO: Peter Sadolin Mølgaard Teknik Divisionen DRA: Henrik Kornum Bawat A/S Direktør: Kim Diederichsen Bawat A/S Salgschef: Klaus Andreasen Alfa Laval Projekt manager: Martin Slothuus Techcross Salgsagent (EUMT): Per Nykjaer Jensen Fredericia Maskinmesterskole Adjunkt: Anders H. Haagensen Fredericia Maskinmesterskole Lektor: Ole Månsson Side 5 af 81

7 1. Indledning Invasive arter, der flyttes rundt mellem forskellige havmiljøer, har i lang tid udgjort et problem for de lokale arter og det lokale havmiljø. De invasive arter har uden naturlige fjender, udkonkurreret de lokale arter og ødelagt biodiversiteten, hvilket også har givet økonomiske problemer for den lokale befolkning. Størstedelen af de invasive arter, er ankommet via ballasttankene på internationale skibe, som udleder flere milliarder tons ballastvand om året. På grund af dette, har IMO udarbejdet en ballastvandkonvention der gælder i hele verden, og USCG en som gælder i farvandet omkring USA. Søværnets skib Esbern Snare, har ikke noget system til at overholde IMO BWMC eller USCG Finale Rule, men de ønsker at deres skibe skal overholde disse, selvom krigsskibe ikke er forpligtet til det. Der er derfor i dette projekt, udarbejdet tre hypoteser for at vælge et anlæg til ballastvandrensning, så Esbern Snare kan overholde kravene i konventionerne. 1. Et IMO og USCG typegodkendt pasteuriseringsanlæg kan anbefales til rensning af ballastvand fremfor et UV eller elektrolyse BWTS, da det har de mindste totalomkostninger over en 10-årig periode, og brugen af kemiske tilsætningsstoffer til ballastvandsrensning kan undgås. 2. BWTS har et pladsbehov mindre end l: 280 cm, b: 260 cm, h: 210 cm og kan placeres i et af de to maskinrum. 3. De nuværende ballastpumper kan genbruges til det nye BWTS. I dette projekt undersøges hvilket IMO- og USCG typegodkendt BWTS der kan anbefales til Esbern Snare. Når totalomkostninger for en 10-årig periode tages i betragtning, og der ikke anvendes kemiske stoffer til selve rensningsprocessen. Det er valgt at se på anlæggene over en 10-årig periode, da vedligeholdelsesintervallerne på et af anlæggene er hvert 5. år. Side 6 af 81

8 Denne opgave er udformet til maskinmestre og maskinmesterstuderende, samt personer med en lignende teknisk baggrund. Der vil ikke blive kigget på implementering af D-1 standarden om udskiftning af ballastvand, grundet udfasning af denne og implementering af D-2 standarden. Der afgrænses fra at kigge på installationsomkostninger af de tre BWTS, da det ikke har været muligt at få oplyst priser på dette. Der afgrænses til kun at kigge på anlæg fra Bawat, Alfa Laval og Techcross, da disse tre leverandører er de eneste som har svaret på henvendelser fra forfatterne. Pumper og styresystemers strømforbrug beregnes ikke, da de regnes for at være ens på de tre anlæg. Slid og vedligeholdelsesomkostningerne på dieselgeneratorerne og oliefyrene er ikke medregnet i driftsomkostningerne, da de ikke har været tilgængelige og ikke vil have afgørende betydning i valget af et BWTS. Mængde af overskudsvarme fra motoren til at forsyne Bawat-anlægget, er ikke blevet beregnet, da det ikke har været muligt at fremskaffe udstyr til at måle flowet på kølevandet Økonomien på anlæggene tager ikke hensyn til inflationen og svingninger i oliepriser de næste 10 år, da det ikke har relevans for sammenligningen af anlæggene. Mængden af ballastvand som udskiftes antages at være 100 m 3 i gennemsnit pr. uge, da det ikke har været muligt at fremskaffe nøjagtige tal, grundet det varierede driftsmønster og manglende logføring af målinger. Projektet starter med et metodeafsnit, hvor der beskrives hvordan data på det nuværende anlæg, samt priser på de nye anlæg indsamles via leverandører og på Esbern Snare. Herefter følger en beskrivelse af hvilken mængde ballastvand der bruges på skibet, ligesom hvordan driftstiden på skibets pumper er fundet. Dernæst hvordan dieselgeneratorernes brændselsolietemperatur er målt, prisen på kwt og MJ er beregnet samt hvordan placeringen for anlægget er fundet. Til sidst ses der kritisk på metoderne som anvendes i projektet, samt om disse kunne være gjort på anden vis. Side 7 af 81

9 I analyseafsnittet vil lovgivningen, de tre BWTS er, det nuværende anlæg og pladsbehov blive analyseret, i dette afsnit bliver der også beregnet på et fiktivt system. I slutningen af analyseafsnittet vil de tre anlæg blive sammenlignet med hinanden. Efter hver analyse af de tre BWTS vil der blive givet en delkonklusion for at opsummere afsnittet. Kildekritikken bruges til at validere de anvendte kilder som projektet har indhentet data fra. Diskussionen kaster lys over resultaterne i projektets, og holder dem op imod hinanden. Konklusionen verificerer eller falsificere projektets hypoteser. I perspektiveringen beskrives hvad projektet kan bruges til fremadrettet. Opgaven består af to dele; hovedprojektet som indeholder selve projektet, og bilagsmappen som indeholder bilag med indholdsfortegnelse og kildebeskrivelse. Figurer dækker både over illustrationer, billeder, tabeller og diagrammer. Bilagene er nummereret og henviser til bilagsmappen. Kilder med henvisningen Forfatternes eget arkiv er produceret af projektets forfattere. Afsnit 1.1 er anvendt til at forklare forkortelserne i projektet, i alfabetisk rækkefølge. Resultater i formler vil blive markeret med gult. Side 8 af 81

10 1.1 Ordforklaring ANU Auto Neutralization Unit Ballastning/ballaste ballastvand tages ombord BWE Ballast Water Exchange BWM Ballast Water Management BWMC Ballast Water Management Convention BWMS Ballast Water Management System BWTS Ballast Water Treatment System CIP Cleaning-In-Place CMU Control and monitoring unit CPC Control PC CSU Conductivity Sensor Unit De-ballastning/de-ballaste ballastvand smides overbord DKK Danske Kroner ECU Electro Chamber Unit FMU Flow Meter Unit FTS Freshwater Temperature Sensor IMO International Maritime Organization IOPP International Oil Pollution Protection IPMS Integrated Platform Management System LSMGO Low Sulfur Marine Gas Oil PDE Power Distributor Equipment PHE Plate Heat Exchanger RG Regeneration Section RS Retention Section TKO Teknik Officer (Maskinchefen) TRO total residual oxidants (hypokloritter) TSU TRO Sensor Unit USCG United States Coast Guard USD United States of America Dollar Side 9 af 81

11 2. Beskrivelse af skibet I dette afsnit vil der blive givet en kort beskrivelse af skibet for at give læseren et indblik i hvilken omgivelser forfatterne har været i og det skib som praktikperioden er forgået på. Informationerne i dette afsnit vil ikke blive anvendt yderligere i projektet. Figur 1: Illustration af Esbern Snare L17 Jf. Figur 1 ses en illustration af støtteskibet Esbern Snare L17, som er det ene af de to danske krigsskibe af typen Fleksible Støtteskibe. Det blev køllagt af Odense Staal-skibsværft A/S i 2004, og var fuldt operativt i Søsterskibet hedder Absalon L16; og de hører begge under Søværnet, og har hjemhavn ved Flådestation Frederikshavn. Egenbemandingen består af 113 mænd og kvinder, som er organiseret i 5 divisioner/elementer. Disse er: Personel- og uddannelseselementet Logistikdivisionen Våben- og elektronikdivisionen Operationsdivisionen Teknikdivisionen (T-DIV) På Figur 2 ses den organisatoriske struktur i afdelingen Teknikdivisionen (T-DIV). Her er Teknikofficeren (TKO) i toppen, hvad der i den kommercielle flåde svarer til Maskinchef, Vedligeholdsofficeren (VLO) er 1. Mester, Elektronikofficeren (ELO) er 2. Mester og har seks Side 10 af 81

12 elektrikere (6 EL) under sig, Driftsofficeren (DRO) er 3. Mester, der under sig har en Driftsassistent (DRA) og otte motormænd (8 MM). Derudover er der en Maskinbefalingsmand (MSB) tilknyttet som støttefunktion, der har ansvaret for bestilling af reservedele. TKO MSB VLO DRO DRA ELO 6 EL 8 MM Figur 2: Teknikdivisionens organisatoriske struktur Skibet adskiller sig fra andre krigsskibe ved at have et flexdæk på 902 m 2, der kan indrettes og bruges til forskellige opgaver, blandt andet troppetransport, minelægning og hospital. Under praktikopholdet blev flexdækket primært brugt til at huse en international stab, beboelse, kølecontainere, træningsområde og 2 mindre indsatsfartøjer. Skibet måler overall 137,6m; en bredde på 19,5m, dybgang på 6,3m og den har et max deplacement på 6653 ton. Den maksimale fart er 24 knob og rækkevidden er 9000 sm ved 15 knob. Fremdrivningen består af 2stk 4-takts turbodiesel hovedmotorer af typen MTU 20V8000 M70, med hver sin ydelse på 8200kW ved 1150 o/min og en samlet effekt på 16400kW, som igennem to stk. RENK reduktionsgear af typen ASL 154, er koblet til 2 stk. propeller på 4 m i diameter med justerbart pitch. Side 11 af 81

13 Strømmen på skibet leveres af 4 stk. generatorsæt bestående af en Caterpillar model 3505 B motor tilkoblet en V. Kaick generator type DSG 74 M2-4, der hver kan levere en effekt på 925kW og samlet 3700kW. Der er to maskinrum på skibet, det forreste hedder Juliet (rød) og det agterste hedder Lima (grøn). Disse indeholder ens maskineri, hvilket vil sige en hovedmotor, to generatorsæt samt oliefyr, centrifuger, varmevekslere, ballastpumper og andre støttesystemer. Hvert maskinrum bliver forsynet af en servicetank hvor brændselsolien inden er bliver renset af en centrifuge. Der bliver brugt den samme brændselsolie til alle motorerne. Inden for NATO kaldes dette brændstof for F76, hvilket har et svovlindhold på under 0,1%. Agterst på skibet er der en helikopter landingsplads, samt to hangarer der kan rumme to helikoptere. Til at beskytte skibet og engagere modstandere, er der for en 127mm MK. 45 Mod 4 kanon, to 35mm Oerlikon Contraves maskinkanoner for og agter, midtskibs er der et missildæk bevæbnet med ESSM- og Harpoon missiler til sø- og luftmål, samt et torpedodæk bevæbnet med 2 dobbelte MK. 32 Mod 13 torpedorør, med MU 90 torpedoer 1. 1 Bilag 3 Side 12 af 81

14 3. Metode I dette afsnit beskrives de metoder der er valgt, for at løse problemformuleringen. Underafsnittene til metoden vil redegøre for hvordan og hvorfor disse metoder bruges, og den empiri der har været nødvendig. Formler som beskrives i dette afsnit, vil blive vist og beregnet i analyseafsnittet. Afslutningsvis vil kritiske faktorer for metoderne blive belyst, for at styrke validiteten af projektet. 3.1 Anlægs data For at kunne sammenholde de økonomiske aspekter af de forskellige BWTS er, er der taget kontakt til de tre forskellige producenter af ballastvandsrensningsanlæg. Oplysningerne for PureBallast-anlægget er fundet i databladene fra Alfa Laval, samt i en mailkorrespondance med Martin Slothuus, der er Project Manager i Marine Division hos Alfa Laval. Oplysningerne for Electro-Cleen-anlægget er fundet i databladene fra Techcross, samt i en mailkorrespondance med Per Nykjaer Jensen, der er sælger for Techcross i Danmark. Oplysningerne for Bawats-anlægget er fundet i databladene fra Bawat, samt i en mailkorrespondance med Kim Christensen og Klaus Andreasen, der hhv. er CEO og salgschef hos Bawat. Alfa Laval og Bawat blev oplyst om Esbern Snares ballastsystem og normaltdriften på det, ved Techcross blev der spurgt specifikt til et 150 m 3 /t, hvorefter vi modtog anbefaling af et anlæg og vedligeholdelsen af dette. Data om det nuværende ballastanlæg ombord på Esben Snare, er indsamlet via datablade, skibsmapper, aflæsninger fra Integrated Platform Management System (IPMS) og et spørgeskema. For at få pumpekarakteristikken for ballastpumpen, er programmet DESMI WinPSP 2018 blevet brugt (jf. Bilag 19). Side 13 af 81

15 3.2 Brugen af ballastvand For at vurdere i hvilket omfang ballastsystemet bliver brugt på skibet, og for at estimere hyppigheden af vedligeholdelse på et kommende ballastbehandlingsanlæg, skal driftstiden og mængden af ballastvand der de-ballastes, kendes. Mængden af ballastvand er blevet vurderet af Teknik Officer (TKO), da det ikke nedskrives nogle steder, hvor mange kubikmeter der deballastes. Driftstimerne på pumperne er fundet i IPMS, hvor timerne har talt siden Esbern Snare blev søsat i 2005 (jf. Bilag 20). Samlede antal timer som pumperne har været i drift divideres med antal år skibet har været i drift, for at finde det gennemsnitlige timetal pr. år som pumperne har kørt. Der er også ført log med ballastvandet i praktikperioden, men grundet en restriktion fra øvelsesledelsen i Norge, om at der ikke måtte udledes ballastvand, blev der ikke de-ballastet i omkring en måned. Dette sammen med den relative korte praktikperiode gør, at antallet af driftstimer på ballastsystemet ville blive for lavt, hvis data fra praktiktiden blev brugt. Det er derfor valgt, at basere vedligeholdelsen på info og data fra TKO og IPMS. 3.3 Temperatur I dette afsnit beskrives hvordan, hvorfor og hvilket måleudstyr temperaturen på brændselsolien er foretaget med, samt usikkerheden ved måleudstyret og målemetoden. Temperaturen på olien er målt, lige før brændstofrøret bliver fordelt til hver side af V- motorens cylinderrækker ved cylinder et (jf. Bilag 23). Dette skyldes at den nøjagtige densitet på olien, kun kan beregnes ved at kende oliens driftstemperatur, da olien udvider sig og opnår en større volumen ved den højere temperatur, end den densitet som er opgivet af leverandøren. Når det specifikke olieforbrug på dieselgeneratorerne Figur 3: Temperaturmåling på DG - L2 Side 14 af 81

16 skal beregnes, skal den nye densitet anvendes. Densiteten har derfor indflydelse på prisen af den strøm der produceres af dieselgeneratoren. Figur 4 viser hvor og hvordan målingen af oliens temperatur er fortaget. Udstyret der blev brugt til temperaturmåling af brændselsolien er en Fluke 62 MAX IR THERMOMETER. Temperaturmåleren blev lånt af Esbern Snares maskinrumsværksted når der skulle foretages disse målinger. Der blev i alt foretaget fem temperaturmålinger, herefter blev gennemsnittet beregnet (Bilag 2). 3.4 Pris på en kwt For at udregne prisen på den effekt som komponenterne fra de to ballastvandsanlæg vil forbruge, skal der laves en gennemsnitsberegning af skibets fire dieselgeneratorers beregnede specifikke brændselsolieforbrug (Cb). Data om brændselsolieforbrug (vo) og effektproduktion (Pgen) indsamles på de fire generatorer via skibets IPMS (jf. Bilag 21 og Bilag 22 ses et skærmbillede med en rød cirkel), som indikerer hvor målingerne er aflæst. Den samlede oversigt over målinger på dieselgeneratorerne ses i en tabel (jf. Bilag 2). Disse data viser et nutidsbillede af dieselgeneratorernes olieforbrug og effektproduktion. Olieforbruget omregnes fra den aflæste liter pr. time til kg pr. time. For at gøre dette skal temperaturmålingerne på brændselsolien taget i afsnittet Temperatur anvendes, så densiteten ved den rette temperatur kan beregnes. Den opgiven densitet ved køb af brændselsolien, er aflæst fra to brændstofleverandører (jf. Bilag 8 og Bilag 9). Når den nye densitet er beregnet, kan det specifikke brændselsolieforbrug beregnes for hele perioden. For at bestemme prisen på en kwt, er gennemsnitsprisen for et ton Low Sulphur Marine Gas Oil (LSMGO) i 2017 fundet på shipandbunker.com. Olieprisen pr. ton er opgivet i United States Dollar (USD), denne omregnes til Danske Kroner (DDK) ved hjælp af gennemsnitskursen for USD til DDK i 2017, fundet på nationalbankens hjemmeside. Prisen for LSMGO ganges med det specifikke brændselsolieforbrug, for at få prisen på en kwt. Side 15 af 81

17 3.5 Pris på en MJ Prisen på en MJ beregnes i tilfælde af, at hovedmotoren kører med lav belastning eller er slukket, da der ikke vil være nok overskud af varmt kølevand til, at Bawat-systemets varmevekslere kan opvarme ballastvandet, og pasteuriseringsprocessen vil dermed ikke fungere. Oliefyret kan overtage varmeproduktionen når hovedmotorens varmeproduktion er utilstrækkeligt, derfor må prisen for produktionen af en MJ beregnes. Prisen på 1 MJ-varme er beregnet ved, at tage det maksimale forbrug af brændselsolie (mofyr) angivet af producenten og dividere med den største effekt (Pofyr) som PYRO E1133-oliefyret er oplyst til at levere. Dette giver mængden af brændselsolie der skal til for at lave en MJ, derefter er prisen på LSMGO ganget på. Data om oliefyrets forbrug og effekt, er fundet i producentens datablad, (jf. bilag 6) hvilket der har været adgang til ombord på Esbern Snare, og det antages at virkningsgraden er konstant ved alle belastninger. 3.6 Pladsbehov For at undersøge en mulig placering for BWTS, blev maskinrummet og de omkringliggende rum runderet med henblik på at finde et sted, det nye anlæg kunne installeres. Placeringen skulle helst have en kort afstand til de nuværende ballastpumper, så man undgik for mange rør og rørbøjninger, og dermed et for højt trykfald. Efter en rundering i agterste maskinrum blev det konstateret, at der var alt for trængt til at man kunne installere et BWTS og vedligeholde det der. Under runderingen i forreste maskinrum blev en mulig placering fundet, som både var tæt på sø-kisten og ballastpumpen, hvorfor der blev udført en opmåling af placeringens dimensioner, som Ballastpumpe Figur 4: Position til det anbefalede BWTS i forreste maskinrum ved ballastpumperne. Side 16 af 81

18 var på ca. l: 280 cm, b: 260 cm, h: 210 cm. Denne placering udgjorde den største frie plads i maskinrummet der kunne være en mulig position for det fremtidige BWTS. Figur 5 viser placeringen som er markeret med røde streger. Side 17 af 81

19 4. Metodekritik Dataindsamlingen fra skibets IPMS om pumpernes driftstid, anses for at være valide til projektet, da de viser den totale tid pumperne har været brugt i hele skibets levetid, og ikke kun et øjebliksbillede. Den korte praktikperiode, sammen med en restriktion på udledning af ballastvand i Norge, har gjort at det ikke har været muligt, at fortage valide målinger af mængden der de-ballastet. Derfor er der blevet brugt et spørgeskema som TKO har besvaret, for at få en vurdering af mængden, som er anset for at være brugbar i projektet. En anden metode til at få mere validitet, kunne f.eks. være at montere en flowmåler på afgangssiden af ballastsystemet og føre log på data fra denne. IPMS har leveret data om effekten og brændselsolieforbruget på generatorerne, til beregning af det specifikke brændselsolieforbrug. Det har ikke været mulig at køre en log på IPMS over forbrug og leveret effekt, hvilket ville have givet et mere retvisende resultat. De brugte data er øjebliksbilleder, og viser ikke et helt nøjagtigt gennemsnitsforbrug. Det har ikke været muligt at verificere målingerne på IPMS, hvilket giver en usikkerhed på resultaterne. En ekstern flowmåler på brændstoftilførslen og en effektmåler på generatorernes udgangsklemmer, kunne have givet mere valide data. Resultaterne af beregninger på det specifikke brændselsolieforbrug, minder om tidligere beregnede værdier i undervisningen, og vurderes til at være valide til brug i projektet. Til at måle temperaturen på brændselsolien, er der blevet brugt et infrarødt termometer af modellen Fluke 62 MAX med en nøjagtighed ±1,5 C som der måler på overfladen af mediet, hvilket gør at den aflæste temperatur er på brændstofrøret, og ikke selve brændselsolien. Det anses i projektet at disse temperaturer er ens selvom der reelt er en forskel. En bedre metode ville være, at have en temperaturmåler inde i røret der målte direkte på væsken, men det har der ikke været mulighed for at anvende. Målingen af temperaturen anses for at være valid til brug i projektet, da temperaturforskellene er relative små, og dermed ikke har væsentlig indflydelse på mængden af brændselsolie og beregningen af kwt pris. Prisen på LSMGO og USD er fra 2017, hvilket giver mulighed for at prisen på brændselsolie ændrer sig de næste 10 år ud i fremtiden, som projektet fokuserer på. At prisen er fra 2017 har ikke en stor indflydelse på resultatet, da alle anlæggene bruger samme grundpris på brændselsolien, og prisen skal stige urealistisk meget hvis dette skal ændre på resultatet. Side 18 af 81

20 Beregningen på en MJ er beregnet med data fra producenten, og der er ikke fortaget nogle målinger på oliefyret. For at kunne have produceret mere valide resultater, kunne oliefyrets brændstofforsyning og centralvarmens ind-og afgang være forsynet med flow- og temperaturmålere. De opnået resultater anses for at være valide nok til brug i projektet. Side 19 af 81

21 5. Analyse I de kommende afsnit behandles brugen af ballastvand, invasive arter, lovgivningen, opbygningen af det nuværende anlæg, og beregning på et fiktivt BWTS. Der gives også en kort beskrivelse af virkemåden, samt komponenterne i de forskellige BWTS. Omkostningerne for de tre forskellige BWTS vil blive vurderet over 10 år. Der ses på elforbrug og reservedele, der skal skiftes efter vedligeholdsplanen. Prisen på et nyt anlæg er uden installationsomkostninger, og det er valgt at afskrive prisen over 10 år. Der beregnes udelukkende på én pumpe i det fiktive system, da der kun bliver anbefalet ét BWTS for Esbern Snare. 5.1 Nuværende anlæg I dette afsnit vil skibets nuværende ballastanlæg og kølesystem beskrives, ligesom det undersøges hvor meget effekt der er til rådighed til et BWTS ombord på skibet. Dette undersøges for at komme frem til en mulig anbefaling af et BWTS, til Esbern Snare Det nuværende ballastanlæg Når hovedmotoren er i drift, bliver ballastvandet suget ind af søvandspumperne, som er tvungentrukne af hovedmotoren. Hvis hovedmotoren ikke er i drift, vil ballastvandet suges fra sø-kisten og videre gennem sø-filteret via ballastpumperne. Der kan suges igennem enten den høj eller lav placerede sø-kiste. Efter denne ledes søvandet igennem et sø-filter inden det fordeles i en af de 17 ballasttanke, Figur 5: Forreste maskinrum - CH, BW, FW- og SW-system Side 20 af 81

22 der i alt har et volumen på 939m 3 (jf. Bilag 24). Fordelingen af ballastvandet beregnes via et computerprogram i kontrolrummet, hvor ballastsystemet også styres fra. Ballastvandssystemet består b.la. af to separate ballastpumper af mærket DESMI-model: NSL (jf. Bilag 14), som kan levere 150 m 3 /t. Disse bruges til at lænse ballastvand overbord i hhv. styrbord eller bagbord side, og flytte ballastvand imellem ballasttankene. Pumperne er placeret i henholdsvis agterste maskinrum og forreste maskinrum. Jf. Figur 3 ses opbygningen af ballastanlægget illustreret, heraf hvor ballastpumpen i forreste maskinrum er placeret på rørsystemet. TKO på Esbern Snare styrer og har ansvaret for ballastsystemet, modsat et kommercielt skib hvor det er styrmanden der har ansvaret Hovedmotorens kølesystem MTU hovedmotoren i hhv. forreste og agterste maskinrum får køling via de indbyggede tvungne trukne pumper, som følger hovedmotorens omdrejningstal. Disse søvandspumper suger havvand fra søkisten gennem et søfilter og igennem en varmeveksler der køler hovedmotorens kølevand, samtidigt bruges hovedmotorens kølevand til centralvarmen (jf. Bilag 15). Disse søvandspumper har så stor kapacitet at de kan suge havvand ind i ballasttankene. Dermed bruges ballastpumperne kun til at flytte fra tank til tank eller deballastning Effekt til rådighed Det nuværende el-system kan levere kw med sine fire generatorer. Under aflæsning af brændselsolieforbruget, ses det at den maksimal leverede effekt var den 30/10/2018, hvor to generatorer leverede henholdsvis 409 kw og 412 kw, i alt 821 kw (Bilag 2). Hvilket giver et teoretisk overskud af effekt på kw. Der foretages ikke yderligere beregninger, da det antages at der er effekt nok til rådighed for et BWTS. 2 Bilag 26 Spørgsmål 1 Side 21 af 81

23 5.2 Ballastvand Ballastvand reguleres ved større lastændringer f.eks. hvis skibet tanker brændstof så deballastes vandet eller flyttes rundt i skibet Dette gøres for at opnå den rigtige vægtfordeling for at skabe modvægt til det lastede brændstof, og omvendt tages ballastvandet ombord når brændstoffet forbruges. I løbet af en rejse kan der ballastes og de-ballastes for at skabe den optimale trim og stabilitet af skibet. Stabilitets- og styrkeberegninger ombord på Esbern Snare, foretages af et program i computeren som hedder Load master X5, med input fra målere i skibets tanke, og den noterede mængde lastning af gods. Dybgang for og agter kan undersøges under havneophold, for at eftertjekke computerens bud på fordeling af ballastvandet, da der kan opstå kalkulationsfejl. Mængden af ballastvand som et skib kræver for at skabe den optimale trim og stabilitet, kommer an på dimensionerne på skibet, type, lastning og vejret, disse har alle en indflydelse på hvor meget ballastvand der er behov for i løbet af en rejse 3. Da Esbern Snare er et krigsskib og ikke normalt har væsentlige lastændringer, andet end påfyldning af brændstof, ammunition og når der er helikoptere ombord, påvirkes stabiliteten ikke i sådan en grad at der skal de-ballastes med det samme. Der kan f.eks. gå op til en dag før der bliver de-ballastet efter en bunkring. Ballastpumperne i de to maskinrum har kørt hhv. 355 timer og 330 timer (jf. Bilag 20), og skibet er 13 år gammelt som det er beskrevet i afsnittet Beskrivelse af skibet Ligning 1 viser hvor mange timer pumperne tilsammen har kørt på et år. Mængden af ballastvand er i gennemsnit vurderet til 100 m 3 om ugen 4. Ligning 1: Driftstimer pr. År Drifttimer pr. år = = timer total ballastpumper skibets samlede antal år i drift 355[timer] [timer] 2018[år] 2005[år] 52 [ timer år ] 3 Litteraturliste, PDF 2 side 1 4 Bilag 26 Spørgsmål 3 Side 22 af 81

24 5.2.1 Invasive arter Der fragtes hvert år milliarder af tons ballastvand rundt i verden, vand som indeholder organismer fra det havmiljø, hvor det er taget ombord i ballasttankene. Disse organismer kan overleve i en længere periode i tankene, og når skibet de-ballaster igen i et fremmede havmiljø, vil nogle af organismerne være i stand til at tilpasse sig det nye miljø, og leve videre der og dermed blive en invasiv art. Dette kan have store konsekvenser for det lokale økosystem, hvis den nye invasive art ikke har nogle naturlige fjender, og fortrænger de lokale arter. Ballastvandet kan ligeledes indeholde sygdomme og bakterier, der kan smitte og skade de lokale arter. Den lokale befolkning i det udsatte havområde, vil også risikere at ændringerne i økosystemet vil påvirke deres økonomi og helbred. Forsøg med at rette skaderne op, som de invasive arter har forsaget, har vist sig ofte at være omkostningsfulde eller umulige IMO Ballastvandkonventionen I dette afsnit vil der blive givet en beskrivelse af IMO, Søfartsstyrelsen, BWMC og de to standarder som forefindes i BWMC, hvorefter konventionens lovkrav vil blive analyseres i forhold til Esbern Snare. IMO er FN s specialiserede myndighed med ansvar for sikkerhed i den maritime verden, samt forebyggelse af hav- og luftforurening ombord på skibe 6. Oprettelsen af FN i 1945 førte til, at IMO blev oprettet under en international konference i Geneva i 1948, under navnet Inter- Governmental Maritime Consultative Organization (IMCO), som i 1982 blev ændret til International Maritime Organization (IMO) 7. Ballastvandkonventionen blev vedtaget 13. februar 2004 og trådte i kraft 8. september Konventionen er ratificeret af 77 lande, hvilket udgør 77,17% af den samlede verdenstonnage for handelsskibe 8. Konventionens 5 Litteraturliste, PDF 1 side 5 6 Litteraturliste, Hjemmesider Link 1 7 Litteraturliste, Hjemmesider Link 2 8 Litteraturliste, Hjemmesider Link 3 Side 23 af 81

25 formål er at forhindrer transport af invasive arter, via skibe fra et område til et andet, ved at foreskrive standarder og procedurer for håndtering af skibes ballastvand Søfartsstyrelsens BEK nr. 968 (BWC) Søfartsstyrelsen oprettes ved sammenlægning af seks andre myndigheder, på søfartsområdet i Den hører under Erhvervs- og Vækstministeriet og har bl.a. til opgave, at varetage opgaver vedrørende dansk søfart, heraf sejladssikkerhed i danske og grønlandske farvande, skibes miljøpåvirkning, og kontrol og regler om uddannelse af søfarende. Bekendtgørelse nr. 968 er oversat til dansk fra IMO s ballastkonvention. Bekendtgørelsen fastsætter regler om, hvorledes ballastvand skal udskiftes i henhold til udskiftningsstandarden D-1 (jf. Bilag 10), eller renses ifølge behandlingsstandarden D-2 (jf. Bilag 11). En af disse standarder skal tages i brug, for at opfylde kravene i ballastvandkonventionen. Søfartsstyrelsen foreskriver at krigsskibe ikke skal opfylde ballastvandskonventionen (se punkt 3 forneden), men så vidt muligt skal prøve på, at opfylde de samme gældende regler for håndtering af ballastvand som kommercielle skibe er underlagt, hvis det er praktisk muligt 10. Ballastvandkonventionen gælder ikke: 1. Skibe som ikke er konstrueret til, at have ballastvand ombord. 2. Skibe som kun sejler i lokalt farvand under en enkelt myndighed, eller i kombination med enkelte rejser til og fra internationale farvande. Administrationen (i Danmark: Søfartsstyrelsen) og den lokale myndighed kan give tilladelse til eksklusive enkeltrejser til og fra internationale farvande. 3. Krigsskibe, støtteskibe, skibe der er ejet og drevet af en stat og udelukkende anvendes til regeringsmæssige formål, ikke-kommercielle skibe som beskrevet i konventionens artikel 3, stk. 2, litra (d). 9 Litteraturliste, Hjemmesider Link 4 10 Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, Kapitel 1, 3, stk. 2, regel 6 Side 24 af 81

26 4. Skibe med lukkede eller permanente ballastvandstanke 11. Ballastvandkonventionen fra IMO som trådte i kraft 8. september 2017, gælder således for: 1. Nye skibe: Skibe som er køllagt 8. september eller senere, skal opfylde D-2 standarden ved levering. 2. Eksisterende skibe der har første fornyelsessyn af IOPP-certifikatet i perioden den 8. september 2017 til den 8. september 2019, er først påbudt at installere et ballastvandbehandlingsanlæg ved anden gang de skal have fornyet deres IOPPcertifikat, som er mellem perioden den 8. september 2022 til den 8. september 2024.* Dette gælder for Esbern Snare 3. Eksisterende skibe der har fornyelsessyn af IOPP-certifikatet den 8. september 2019 eller efter, skal opfylde D-2 standarden den samme dato som de får fornyet deres IOPP-certifikat. 4. Skibe under 400 BT skal senest opfylde D-2 kravene 8. september IOPP-certifikatet fornyes hver gang skibet inspiceres af klassifikationsselskabet 13, hvor skibet kommer i tørdok og der udføres et fornyelsessyn, som skibet senest skal have fornyet med 5 års mellemrum Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, Kapitel 1, 3, stk Litteraturliste, PDF 4 side 2 13 Litteraturliste, Hjemmesider Link Litteraturliste, Hjemmesider Link 14 Side 25 af 81

27 Figur 6: Overgang fra D-1 til D-2 Figur 6 viser en illustration af overgangen fra udskiftningstandarden til behandlingsstandarden, heraf hvornår samtlige skibe skal opfylde kravene. Overholdelsen af denne konvention gælder ikke for skibet Esbern Snare, men da Søværnet fremadrettet ønsker at opfylde internationale love og konventioner bliver reglerne i konventionen set som værende gældende for dette krigsskib. Esbern Snare er færdigbygget i 2004, den er derfor omfattet af udskiftningsstandarden D-1, indtil kravene for D-2-reglerne bliver gældende for skibet. Skibet hører under punkt 2* som er beskrevet foroven, fordi Esben Snare først får fornyet sit International Oil Pollution Prevention (IOPP) -certifikat i marts dvs. før den fremsatte dato, som er 8. september Dette betyder, at Esbern Snare først kræves at have installeret et ballastvandbehandlingsanlæg efter andet fornyelsessyn, som er senest marts Følgende dokumenter skal være ombord på alle skibe efter 8. september 2017: Det er et krav, at alle skibe skal have et godkendt ballastvandplan (BWMP). Planen udspecificerer proceduren for hvordan ballastvandet skal håndteres, heraf håndtering af sedimenter ifølge D-1 (Udskiftningsstandarden), D-2 (Behandlingsstandarden) og B-5 (Håndtering af skibes sedimenter) Bilag 26 - Spørgsmål 2 16 Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, bilag, afsnit B, regel B-1 Side 26 af 81

28 En ballastvandjournal (BWRB) bruges til at notere alle operationer med ballastvand, heraf ulykker eller pludselige udledning og dertil forklaring på hændelsen; denne journal skal være ombord på skibet i mindst to år 17. For skibe over 400BT gælder, at hvis flagstaten som skibet sejler under har ratificeret BWMkonventionen, kan der udstedes et certifikat som bevis på at skibet overholder konventionen. Hvis flagstaten ikke har ratificeret denne konvention, kan der udstedes et Statement of Compliance dokument i stedet 18. Forneden beskrives hhv. udskiftningsstandarden (D-1), som krigsskibet Esbern Snare burde overholde, idet Søværnet ønsker at overholde ballastkonventionen, og behandlingsstandarden (D-2) som skibet senest skal overholde til marts Udskiftningsstandarden (D-1): Standarden forskriver, at 95% af det ubehandlede havvand som tages ombord, skal udskiftes i hver af de tanke, som bruges til ballastning ved havneanløb. Ved udskiftning via gennempumpning, skal der gennempumpes minimum tre gange volumen af det ballastvand, som befinder sig i de tanke som anvendes ved havneanløb. Når denne udskiftning af ubehandlet ballastvand skal udføres, skal havdybden mindst være 200 meter, og sømil fra den nærmeste kyst, eller der skal anvendes et udpeget udskiftningsområde 19. Behandlingsstandarden (D-2): Her stilles der krav til, at antallet af de levende organismer skal holdes på et bestemt niveau. I denne standard stilles der krav til, at det behandlede vand som smides overbord skal have mindre end: 1) 10 levedygtige organismer pr. m 3 større end eller lig 50 µm i mindstemål 17 Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, bilag, afsnit B, regel B-2 18 Litteraturliste, PDF 3 side 3 19 Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, Kapitel 1, 6 Side 27 af 81

29 2) 10 levedygtige organismer pr. ml mindre end 50 µm i mindstemål. Heraf skal det samtidig sikres, at der ved udledning af ballastvand ikke er en for høj koncentration af indikatormikrober: 1. Vibrio cholerae (giftdannende): (O1 og O139) med mindre 1 cfu 20 pr. 100 ml. eller mindre end 1 cfu pr. 1 gram (våd vægt) dyreplanktonprøver. 2. Echerichia coli: mindre end 250 cfu pr. 100 ml. 3. Intestinale enterokokker: med mindre end 100 cfu pr. 100 ml. Behandling af ballastvandet skal ske ved brug af et ballastvandbehandlingsanlæg, som er godkendt i de respektive konventionslande Colony forming unit (cfu) = Kolonidannende enhed 21 Litteraturliste, Hjemmesider Link 6, Kapitel 1, 7 Side 28 af 81

30 5.4 USCG Final Rule I dette afsnit vil der blive givet en kort beskrivelse af USCG og hvordan man opfylder USCG Final Rule. USCG Final Rule analyseres i forhold til Esbern Snare og til sidst sammenlignes BWMC og USCG Final Rule. Den amerikanske kystvagt, United States Coast Guard, er et af de fem værn i USA og grundlagt 5. august I USA er der to myndigheder der har ansvaret for udledning af ballastvand, disse er US Coast Guard (USCG) og US Environmental Protection Agency (US EPA). USCG kom i marts 2012 med standarden Standards for Living Organisms in Ships Ballast Water Discharged in U.S. Waters eller USCG Final Rule, en standard for håndtering af vand som ledes ud i amerikansk farvand. Standarden trådte i kraft juni For at opfylde kravene i USCG Final Rule, skal man følge et af nedenstående muligheder for håndtering af ballastvand: Installere og bruge et BWTS som er blevet typegodkendt jf. Title 46 of the U.S. Code of Federal Regulation Part 162. Udelukkende anvender ballastvand som kommer fra USA, dette kræver at ballasttankene overholder nogle specifikke renhedskrav. Ballast Water Exchange (BWE): Skibet skal være 200 nm 23 fra kyst og der skal være 200 m dybt, eller over 50 nm hvis andet ikke er muligt, før udledning af ballastvand sker. Implementer et BWTS som er midlertidigt godkendt af USCG. Disse systemer kaldes Alternative Management System (AMS), og er tilladt så længe de er installeret før den dato skibet kræves at opfylde USCG Final Rule. Skibe må forsat bruge sådanne systemer op til 5 år efter at USCG Final Rule er trådt i kraft, og forlængelse er muligt. At der ikke udledes noget ballastvand i amerikansk farvand. Aflevere ballastvandet til et anlæg på land eller til et andet skib Litteraturliste, Hjemmesider Link 7 23 Nautiske mil 24 Litteraturliste, PDF 1 side Side 29 af 81

31 Figur 7: Dato for implementering af D-1 og D-2 Figur 7 viser (med en rød firkant) det krav, som er gældende for Esbern Snare. USCG har bestemt, at skibe med en ballastkapacitet mindre end 1500 m 3 og som er konstrueret før 1. december 2013, skal overholde behandlingsstandarden ved første planlagte tørdokning efter 1. januar Esbern Snare var i tørdok i , og skal i tørdok igen i slutningen af marts derfor skal det først overholde kravet om et BWTS ifølge USCG, marts i USCG Final Rule og IMO s BWMC USCG Final Rule standarden om udledning af ballastvand, er grundlæggende den samme som IMO s BWMC, herunder D-1 og D-2 standarden. De i D-1 s nævnte værdier for afstand og dybde som ballastvandet må udskiftes ved, er de samme som de i USCG Final Rule s BWE. D-2 standardens krav om organismer i ballastvandet efter behandling med et anlæg, er også næsten identisk med USCG Final Rule, den eneste forskel er at der i IMO s BWMC bruges termet levedygtige organismer og i Final Rule betegnes dette i stedet som levende organismer 27. Ligesom IMO s BWMC, kræver USCG Final Rule typegodkendelse af BWTS, dog er testprocessen for USCG-typegodkendelse af et ballastbehandlingssystem strengere. Dette kan resultere i, at BWMS med IMO-typegodkendelse ikke kan leve op til USCG s krav, og må enten testes igen eller gendesignes Bilag 26 Spørgsmål 2 26 Bilag 26 Spørgsmål 2 27 Litteraturliste, Hjemmesider Link Litteraturliste, PDF 1 side 11 Side 30 af 81

32 5.5 Beregning på fiktivt BWTS-anlæg Der opstilles et fiktivt BWTS for at finde ud af, om den nuværende ballastpumpe kan levere tilstrækkeligt flow og tryk af ballastvand, til det nye BWTS. Samt hvor meget tiden for at deballaste 100m 3, vil blive forøget med den øgede modstand fra et fiktivt BWTS Tryktabet, som det nye BWTS vil belaste det nuværende ballastvandssystem med, vil blive undersøgt på tryksiden af det nuværende anlæg. Da dette afsnit omhandler et fiktivt system, hvor man ikke er bekendt med installationsdetaljer om rørføringer og ventiler, vil der blive gjort en række antagelser fra viden om skibet og informationer fra diverse BWTS-datablade. Der beregnes udelukkende på én pumpe, da der kun bliver anbefalet et BWTS for Esbern Snare. Følgende vil blive antaget: Forskellen i højden fra ballastpumper til BWTS, antagelses at være 0 meter. Rørenes ydre diameter er målt til 128 mm med skydelære, rørets tykkelse antages at være 4 mm, hvilket giver en indre diameter på 120 mm. Differenstryk over BWTS, antages at være 0,5 bar. (Se Bilag 4 og Bilag 5) Vandets temperatur antages at være 10 C. Afstanden fra BWTS til ballastpumper, antages at være 4 meter, og udført i stålrør. Side 31 af 81

33 5.5.1 Pumpe- og anlægskarakteristik for det nuværende system Først beregnes pumpe- og anlægskarakteristik for det nuværende system. Formler, konstanter og aflæsninger som er brugt i dette afsnit, er fundet i hhv. Heilmann s Pumpebog 29 og Pumpe Ståbi 30, medmindre andet er beskrevet. Massestrøm af ballastvand: Q v = 100 [ m3 t ] 31 Løftehøjde: H anlæg = 21,76 [mvs] 32 Statisk løftehøjde: H stat = 0 [mvs] (antagelse) Formel for anlægskarakteristik: H anlæg = H anlæg H stat K Q v 2 Modstand i anlægget: K = H anlæg H stat Q v 2 21,76 [mvs] 0 [mvs] = = 2, [ m t ] Nu kan man tegne anlægskarakteristikken for det nuværende anlæg, ved at indsætte forskellige flow i Qv s plads og dermed få forskellige løftehøjder. Formel for anlægskarakteristik: H anlæg = K Q v 2 + H stat = 2, [ m3 ] + 0 [mvs] = 0,218 [mvs] t 29 Litteraturliste, Bog 1 30 Litteraturliste, Bog 2 31 Bilag 26 Spørgsmål 3 32 Bilag 12 - Note 1 Side 32 af 81

34 Q v [ m3 t ] H anlæg [mvs] 0 0,22 0,87 1,96 3,48 5,44 7,83 10,66 13,93 17,63 21,76 26,33 Figur 8: Tabel til optegning af anlægskarakteristik for det nuværende BW-system Figur 9: Pumpe- og anlægskarakteristik for det nuværende BW-system Pumpekarakteristikken i Figur 9 er taget fra pumpeprogrammet DESMI WinPSP 2018 (jf. Bilag 12 Note 2), og anlægskarakteristikken for det nuværende BW-system er tegnet efter punkterne i Figur 8. Kurven viser pumpens nuværende driftspunkt, pumpen kan levere 100 m 3 /t ved et tryk på 21,76 mvs. Side 33 af 81

35 5.5.2 Beregning af trykfald på afgangssiden af BWTS Data over det fiktive BWTS: Længde/stk. Modstandstal Ruhed Skyde ventil u. indsnævring ζ skydeventil=0,3 Bog 2 side rørbøjning ζ 90 =0,5 Bog 2 side 97 Stålrør L=4 meter k=0,05 mm Bog 1 side 36 Figur 10: Data over det fiktive BWTS Tyngdeaccelerationen: g = 9,81 [ m s 2] Massestrøm af ballastvand: Q v = 100 [ m3 t ] Stålrørets indre diameter: d i = 0,12[m] Løftehøjde: H anlæg = 21,76 [mvs] Væskens kinematiske viskositet [m 2 /s] Væskens gennemsnitshastighed [m/s] v = Den dynamiske løftehøjde Q v π 4 d i 2 = v = 1, [ m2 s ] [ m3 t ] π 4 0,122 [m] 3600 [s] = 2,4561 [ m s ] m H dyn = v2 2 g = 2,45612 [ s ] 2 9,81 [ m = 0,308 [mvs] s2] 33 Litteraturliste, Bog 1 side 35 Side 34 af 81

36 Først beregnes tab i enkeltkomponenter, til dette skal Reynolds tal, ruhed for rør (aflæst), relative ruhed og dermed friktionskoefficienten (aflæses også) beregnes. Reynolds tal Re = v d i v = 2,4561 [m s ] 0,12 [m] = ,8 1, [ m2 s ] Når Reynolds tal, Re > 3000, kan man regne med turbulent strømning. 34 Ruhed (Se Figur 10) k = Relativ ruhed Friktionskoefficienten relativ ruhed = k d i = ,12[m] = 0, Figur 11: Moody diagram Friktionskoefficienten er aflæst ud fra Reynolds tal = på x-aksen, og en relativ ruhed = 0,000417, dermed fås friktionskoefficienten λ = 0,01816 på Figur 11, som er et Moody diagram (rød cirkel til venstre indikerer resultatet), se Bilag 13 for det fulde diagram. 34 Litteraturliste, Bog 1 - side 36 Side 35 af 81

37 Kontroltjek af aflæsning via Tor Wadmarks formel: Det ses at den aflæste værdi stemmer overens med den udregnede værdi, dog med en forskel på 0, k λ = ( 2 log [ + (5 0,1 log k ) Re 0,9 ]) 3,71 d i d i = ( 2 log [ 3,71 0,12 [m] = 0, (5 0,1 log 0,12 [m] ) ,8 0,9 ]) Nu kan tryktabet i det 4 meter lange rør fra ballastpumpen til BWTS beregnes. Tryktab i rør H rør = λ L d i H dyn = 0, [m] 0,308 [mvs] = 1,86 [mvs] 0,12 [m] Tab for enkeltkomponenter i systemet beregnes. Rør: 90 bøjning. (Se Figur 10 for rørdata) H 90 = 4 stk ζ 90 H dyn = 4 stk 0,5 0,308 [mvs] = 0,6151 [mvs] Skydeventil uden indsnævring. (Se Figur 10 for rørdata) ζ skydeventil = 0,3 H skydeventil = 4 stk ζ skydeventil H dyn = 4 0,3 0,308 [mvs] = 0,3691 [mvs] Samlet tryktab i komponenter H komp = H 90 + H skydeventil = 0,6151 [mvs] + 0,3691 [mvs] = 0,9842 [mvs] 1 bar = 10,2 mvs 1 mvs = 0,098 bar Tryktab i BWTS antages at være 0,5 bar, p BWTS = 0,5 [bar] 5,1 [mvs] Side 36 af 81

38 Tryktab i rør, komponenter og BWTS H tab = H rør + H komp + H BWTS = 1,863 [mvs] + 0,9842 [mvs] + 5,1 [mvs] = 6,27 [mvs] Det samlede tryktab i det nye fiktive anlæg er hermed beregnet til: H anlæg.ny = H tab + H anlæg = 6,27 [mvs] + 21,76 [mvs] = 28,03 [mvs] Pumpe- og anlægskarakteristik for det fiktive BWTS Formel for anlægskarakteristik: H anlæg.ny = H anlæg.ny H stat K ny Q v 2 Modstand i anlægget: K ny = H anlæg.ny H stat Q v 2 28,03 [mvs] 0 [mvs] = = 2, [ m t ] Nu kan anlægskarakteristikken for det nye BWTS tegnes ved at indsætte forskellige flow på Qv s plads og dermed få forskellige løftehøjder. Formel for anlægskarakteristik: H anlæg.ny = K ny Q v 2 + H stat = 2, [ m3 ] + 0 [mvs] = 0,28 [mvs] h Q v [ m3 t ] H anlæg [mvs] 0 0,28 1,12 2,52 4,48 7,01 10,09 13,73 17,94 22,70 28,03 33,92 Figur 12: Tabel til optegning af anlægskarakteristik for det fiktive BWTS Side 37 af 81

39 Figur 13: Pumpe- og anlægskarakteristik for det fiktive BWTS Anlægskarakteristikken for det fiktive BWTS, er tegnet efter punkterne i Figur 12. I driftspunkt (1) som er ved det nuværende system, vil pumpen levere et flow på 100 m 3 /t ved et tryk på 21,76 mvs. Driftspunkt (3) viser, at når det fiktive BWTS bliver installeret, vil pumpen skulle levere et tryk på 28,03 mvs, og der vil dermed være behov for et højere tryk ved den samme flowmængde, grundet trykfald i komponenterne og det fiktive BWTS. Ballastpumpens flow bliver mindre når den arbejder med et højere tryk, derfor reduceres flowet til 89 m 3 /t ved et tryk på 22,29 mvs når modstanden stiger, som ses ved driftspunkt (2). Dette øger tiden med 7 minutter for 100 m 3 jf. Ligning [ m3 t ] Tidsforøgelse = ( 60[min]) 60[min] = 7 [min] 89 [ m3 ] t Side 38 af 81

40 Flowreduktion = 1 ( 89 [ m3 t 100 [ m3 t Ligning 2: Forøgelse af tiden og reduktion af flowet som følge af modstanden ] ) = 0,11 = 11% ] 5.6 Energiprisberegninger I dette afsnit beregnes prisen for en kwt produceret af generatoren, og en MJ produceret af oliefyret. Dette skal bruges i underafsnittene i afsnit 5.7, til at beregne energiomkostningerne på de valgte BWTS Pris på en kwt Densiteten ved de sidste to leverede mængder brændselsolie der er data på, er opgivet ved 15 grader celsius(t2) (jf. Bilag 8 og Bilag 9), og gennemsnit af disse to opgivelser er beregnet i Ligning 3 til 0,847 kg/m 3. Temperaturen(t1) er gennemsnittet af målingerne taget på generatorernes brændselsolie. Udvidelseskoefficienten (α) for mineralolier er 0, ρ 15 = ρ 15NT + ρ 15FRH 2 = 0,8567 [ kg kg m3] + 0,837 [ m 3] = 0,847 [ kg 2 m 3] Ligning 3: Gennemsnit af densitet Den nye densitet for olien beregnes i Ligning 4 til 0,827 kg/m 3. kg ρ 0,847 [ 15 ρ ny = 1 + (t 1 t 2 ) α = m 3] 1 + (47 C 15 C) 0,00075 [K 1 ] Ligning 4: Beregning af ny densitet (rho) = 0,827 kg m 3 35 Litteraturliste, Bog 3 side 17 Side 39 af 81

41 Det specifikke brændselsolieforbrug pr. kwt er fundet med den mængde brændselsolie generatorerne forbruger i liter (vo) ganget med ρny for at få den i kilo., Derefter er det divideret med den gennemsnitlige leverede effekt fra generatorerne (Pgen) (jf. Bilag 2). Det specifikke brændselsolieforbrug er i Ligning 5 beregnet til 220,38 g/kwt. c b = v o ρ 103,5 [ l kg 15 t ] 0,827 [ m = 3] P gen 388,4 [kw] 1000 = 220,38 g kwt Ligning 5: Specifik brændselsolieforbrug Herunder i Ligning 6 er prisen for en kg LSMGO beregnet til 3,13 danske kr. 1 US$ ,595 DDK 36 og et ton LSMGO 475 US$ (jf. Bilag 7) Pris pr kg LSMGO i DDK = Ligning 6: Pris pr kg LSMGO i DDK = 3,13 [DDK] USD kurs 1 ton LSMGO ,595 [DKK = USD ] 475 [USD ton ] 1000 Nu bruges det specifikke brændselsolieforbrug til at beregne prisen for en kwt produceret af dieselgeneratoren, dette er beregnet til 0,69 danske kr. jf. Ligning 7. Pris pr kwh = C b Pris pr kg LSMGO i DDK = 0,22 [ kg ] 3,13[DKK] = 0,69[DKK] kwt Ligning 7: Pris pr. kwt 36 Litteraturliste, Hjemmesider Link 12 Side 40 af 81

42 5.6.2 Pris på en MJ Jf. Ligning 8 koster det 0,09 danske kr. at producere 1 MJ med oliefyret. Pris 1 MJ = ( (m ofyr sek ) P ofyr 10 3 ) pris 1kg.LSMGO = kg 90 ( t 3600[sek] ) 872[kW] ,133[DKK] ( ) 0,09[DKK] Ligning 8: Pris for 1 MJ Side 41 af 81

43 5.7 BWTS Anlæg I de kommende tre afsnit vil der blive beskrevet tre typer teknologier til ballastvand rensning. Herefter vil der under hvert afsnit blive analyseret et anlæg for den pågældende teknologi. Dette er efterfulgt af en analyse af anlæggets økonomiske aspekter. For at opsummere afsnittet, vil der blive givet en delkonklusion efter hvert afsnit Bawat pasteuriseringsanlæg Pasteuriseringsprocessen er en velkendt vandbehandlingsmetode, som bruges i fødevareindustrien. Metoden i et BWTS går ud på, at man varmer vandet kortvarigt op, dette dræber organismerne i vandet 37. Bawat er et dansk firma fra 2011, som har udviklet et system til behandling af ballastvand. Overskudsvarmen der afgives fra hovedmotoren, bruges til at varme de pladevarmeveksler som indgår i Bawat BWTS. Systemet bruger en varmbehandlingsteknik (pasteurisering), til at uskadeliggøre organismerne i ballastvandet. Pasteurisering går ud på, at opvarme ballastvandet til en given temperatur (TPAST), og vedholde denne temperatur i en given tid (trt) i en holdetank. Denne holdetid i tanken er bestemt ud fra temperaturen og flowet. Når ballastvandet udsættes for denne behandling, sikres at alle levende organismer bliver elimineret Litteraturliste, Hjemmesider Link 8 38 Litteraturliste, PDF 5 side 8 Side 42 af 81

44 Figur 14: Layout og komponenter på pasteuriseringsenheden Som Figur 14 viser, består anlægget af: - En eller to pladevarmevekslere (PHE) til opvarmning af ballastvand. - En pladevarmeveksler for varmegenvinding (RG), hvor det færdigbehandlede ballastvand opvarmer det ubehandlede ballastvand. - Holdetank (RS), her holdes det opvarmede ballastvand i sekunder alt efter temperatur og flow, for at slå alle levende organismerne ihjel. - BWTS-Pumpe - Regulerings- og overvågningsenhed (CMU) 39 Bawat BWTS tilbyder 3 slags rensningsformer i samme system: Figur 15 viser den første mulige opbygning af Bawat-anlægget hvor ballastvandet behandles før det fyldes i tankene. 39 Litteraturliste, PDF 5 side 16 Side 43 af 81

45 Figur 15: envejs ballastning behandling Figur 16 viser den anden mulige opbygning af Bawat-anlægget hvor ballastvandet behandles før det sendes overbord. Figur 16: envejs de-ballastning behandling Figur 17 viser den tredje mulige opbygning af Bawat-anlægget, hvor ballastvandet behandles mellem ballasttankene. Side 44 af 81

46 Figur 17: envejs T2T behandling - Når der skal ballastes med henblik på senere behandling af vandet, eller ved deballastning af vand som allerede er forbehandlet, kan Bawat-pasteuriseringssystemet by-passes. Ballastning Uanset om rensningsanlægget indsættes før ballasttanken, mellem tankene eller efter tanken behandles vandet på følgende måde: Ballastvandet varmes først op i krydsvarmeveksleren (RG) som bruges til genvinding af varme. Her opvarmes det kolde ubehandlet ballastvand til BWTS via det varme færdigbehandlet ballastvand som kommer retur fra BWTS. Dernæst sendes vandet ind igennem en pladevarmeveksler, som er forbundet med overskudsvarmen fra hovedmotorens kølevand. I sådan et system har temperaturforskellen og flowet i pladevarmeveksleren (PHE) indflydelse på mængden af energi, der kræves af hovedmotoren til opvarmning af ballastvand. Ballastvandet holdes nu i holdetanken ved en konstant temperatur på 64 C - 72 C i hhv sekunder, alt efter hvor meget pladevarmeveksleren før holdetanken hæver temperaturen på ballastvandet. Figur 18 viser forholdet mellem pasteuriseringstid- og temperatur i holdetanken. Herefter afgiver det behandlede ballastvand varmeenergien til det ubehandlede havvand i krydsvarmeveksleren. Det behandlede vand kan nu pumpes over i ballasttankene eller de-ballastes direkte overbord uden yderligere behandling, da det allerede er behandlet Litteraturliste, PDF 5 side 11 Side 45 af 81

47 Figur 18: Forholdet mellem temperatur og tid for ophold af vand i holdetanken Flowet for behandling af ballastvand i dette anlæg er oplyst fra producenten til 50 m 3 /t, dette betyder at der skal to timer til for at behandle 100 m 3, og det antages at systemet de-ballastes med samme flow, hvilket i alt giver en tid på 240 minutter. Tilbud fra BAWAT Efter mailkorrespondance med Bawats salgschef, Klaus Andreasen (jf. Bilag 16), fik Esbern Snare anbefalet et in-line-anlæg 41 på 50 m 3 /t, som er tiltænkt at køre på varmen fra hovedmotoren i det forreste maskinrum. Anlægget kan installeres på de tre måder som illustreret på Figur 15 til Figur 17. Den lille størrelse på anlægget, skyldes den lave hyppighed af ballastning og de-ballastning operationer på dette krigsskib. Systemet kan desuden kobles til oliefyret, hvis hovedmotoren kører med for lav belastning til at kunne skabe varme nok til Bawat-systemet. 41 Indbygges i det eksisterende system Side 46 af 81

48 Bawat BWTS-anlægget har følgende godkendelser: IMO-typegodkendelse udført af DNV-GL - Oktober US Coast Guard midlertidigt typegodkendelse (AMS) - Februar IMO-typegodkendelse udført af BV - Maj USCG-typegodkendelse Forventelig godkendt 3. kvartal i Økonomi Bawat-anlægget adskiller sig fra de andre to anlæg, ved at der ikke skal udskiftes nogle sliddele på de første 10 år, og under optimale forhold skal der heller ikke bruges noget energi til behandling af ballastvandet. Der beregnes dog hvad systemet vil koste at bruge, hvis oliefyret skal levere alt energien til at opvarme ballastvandet - det kunne blive aktuel ved lave belastninger af hovedmotoren, eller når den er standset ved kajophold. For at analysere hvor meget det vil koste, ikke at kunne bruge hovedmotorens overskudsvarme, har Bawat i deres datablad oplyst en formel jf. Ligning 9, for hvor meget varmeenergi der skal til, for at systemet virker. Q treatment = Ligning 9: Formel for effektbehov for at drive Bawat anlægget Q ρ c ΔT 3600 Qtreatment er m 3 /t og ganges i dette tilfælde med 2, da systemet er på 50 m 3 /t og skal behandle 100 m 3. ρ er densiteten på søvand, c er den specifikke varmekapacitet for vand, og ΔT er temperaturforskellen på ind og udgangstemperaturen på ballastvandet, der er fundet på Bawats skitse over systemet, som er henholdsvis 5 C ind og 22 C ud (jf. Bilag 25). Den 42 Litteraturliste, PDF Litteraturliste, Hjemmesider Link 9 Side 47 af 81

49 nødvendige varmeenergi for at behandle 100 m 3 ballastvand med en temperatur på 5 C er beregnet til at være 7301 MJ jf. Ligning 10. Q treatment = 2 50 [ m3 t Ligning 10: Den beregnede effektbehov kg kj ] 1025 [ m3] 4,19 [ ] 17 [K] kg K = 7301 [MJ] 3600 [s] For at finde ud af hvor meget det koster at behandle 100 m 3 ballastvand, ganges prisen for produktionen af 1 MJ-varme produceret, af oliefyret med Bawat-anlæggets effektbehov for opvarmning af ballastvandet, se Ligning 11. Pris ballastvand = Pris 1MJ Q treatment = 0,09 [ DDK ] 7301 [MJ] 657 [DDK] MJ Ligning 11: Pris for at behandle 100 m 3 ballastvand Prisen for at behandle 100 m 3 ballastvand uden hjælp fra hovedmotoren, men udelukkende ved brug af skibets oliefyr, er 657 DDK og over 10 år bliver det DDK. Prisen tager udgangspunkt i 5 C ballastvand, og vil ved lavere temperaturer blive større, og tilsvarende mindre ved højere temperaturer. Det antages dog i driftsomkostningerne, at Bawat-systemet kan køre udelukkende ved varmeenergi fra hovedmotoren, og dermed ikke har nogle ekstra udgifter til dette. Bawat har foreslået, at systemet bliver renset med en manuel CIP (Cleaning-in-Place) -enhed og inspiceret af en tekniker hvert 5. år ved det periodiske eftersyn, hvor skibet er i tørdok. Nedenfor i Figur 19 ses omkostningerne for en 10-årig periode, som er sat ind i en tabel for at give et bedre overblik Eurokursen er sat til 7,46 DKK og alt er opgivet i DDK, og rundet op til nærmeste hele krone. Side 48 af 81

50 År Tekniker CIP Samlet Figur 19: Årlige omkostninger for Bawat BWTS i DDK Total for 10 år Gennemsnit pr. år Procent Vedligeholdelse ,8% Indkøbspris ,2% Total med afskrivning % Figur 20: 10-Årig omkostninger for Bawat BWTS i DDK I Figur 20 ses det at der kun er vedligeholdelse på Bawat-systemet hvert 5 år, hvilket betyder, at der i den daglige drift, ikke skal bruges tid på vedligeholdelse. Indkøbsprisen på DDK inkluderer en ny ballastpumpe i Bawats tilbud. De samlede totalomkostninger beløber sig til DDK for de første 10 år, og vedligeholdelsen udgør DDK af beløbet Delkonklusion Bawat anlægget som er forslået, er på 50 m 3 /t. Med dette anlæg tager det 240 minutter at behandle 100 m 3 ballastvand. Anlægget er IMO typegodkendt, og USCG AMS godkendt, men ikke endelig USCG typegodkendt. Totalomkostningerne for de første 10 år er DDK. Side 49 af 81

51 5.7.2 Alfa Laval UV-behandling UV-behandling kan bruges til at neutralisere organismer og arter i ballastvand. UV er i de sidste 100 år blevet brugt til at rense drikkevand for bakterier, og en af fordelene ved UV er, at der ikke skal blandes kemikalier i vandet der renses. Et UV-system til ballastrensning består af et filter, en UV-enhed og en styring. Filteret sidder før UV-enheden og sørger for at filtrere større patikter fra, så de ikke sætter sig på UV-lamperne eller forstyrrer behandlingsprocessen. UV-enheden består af et antal lamper der lyser med en bølgelængde på 254nm, hvilket er den bølgelængde der er mest effektiv til at ændre og ødelægge DNA i organismer, så de ikke kan reproducere sig og oftest dør inden for kort tid. Der findes 2 typer lav- og højtrykslamper, der hver har deres ulemper og fordele. Figur 21: Sammenligning mellem lav og mellem tryks UV-lamper I Figur 21 ses hvor de forskellige lamper skiller sig ud fra hinanden. Lavtrykslampen er mindst dobbelt så effektiv når strømmen skal omdannes til UV-stråler, den holder længere, men den fylder til gengæld en del mere; da hver lampe er større og ikke yder nær så meget pr. areal. Det gør, at et system der benytter lavtryks lamper vil have det laveste strømforbrug, men til gengæld også fylde en del mere; den længere lampe vil også være mere følsom over for vibrationer, der i værste fald kan skade dem og kræve udskiftning tidligere end den forventede levetid. Uderover de i tabellen nævnte oplysninger, er driftstemperaturen på højtrykslamperne omkring 900 C, hvilket kræver at de har et sikkerhedssystem der lukker ned i tilfælde af for høje temperaturer, der ellers vil kunne forsage en nedsmeltning af Side 50 af 81

52 systemet. Den høje temperatur kræver også et kølesystem der køler lamperne under opstartsfasen, til dette kan der bruges søvand. Lavtrykslamperne har en driftstemperatur på cirka 100 C, hvilket ikke kræver samme sikkerhedssystemer som ved et højtrykssystem. Når temperaturen når ned omkring frysepunktet, er der risiko for at lavtrykslamperne ikke fungerer, hvorimod højtrykslamperne stadig vil virke, da de har et større temperaturområde hvor de er effektive. Figur 22: Illustration af UV-T index Figur 22 viser, at UV-strålerne bliver reduceret hvis vandet det skal rense, har en lav gennemsigtighed, dette kaldes ultraviolet transmission (UV-T) og er fælles for begge typer lamper. Figur 23: Sammenligning mellem en UV-T på 90% og 50% Jf. Figur 23 betyder en højt UV-T procent, at UV-strålerne kan nå langt ind i vandet mens de opretholder en høj intensitet af stråling (kurven til vestre), hvorimod en lav UV-T betyder at intensiteten falder hurtigt (kurven til højre). Dette kan give problemer ved ballastvandbehandling, da en lav UV-T ikke vil dræbe alle organismer, her kan der enten skrues ned på flowet af vandet, eller skrues op for effekten på UV-lamperne. Side 51 af 81

53 Vedligeholdelsen af et UV-system består af at UV-rørene skal rengøres, da der sætter sig skidt fra ballastvandet på lamperne og sænker UV-T. Rengøringen kan bestå af manuel afvaskning af anlægget, og ellers kan der være et system der selv kører en afrensning af rørene 44. Alfa Laval Alfa Laval blev oprindeligt grundlagt under navnet Separator i 1883, men blev sidenhen omdøbt. Firmaet leverer i dag bl.a. BWTS til den maritime sektor. Figur 24: Alfa Laval PureBallast 3.1 IMO FLEX Jf. Figur 24 ses Alfa Laval PureBallast 3.1 IMO Flex. Anlægget er et 2-trins 45 in-lineballastrensningsanlæg som er fuldautomatisk og ikke har brug for manuelle indgreb, det fungerer uden kemi i fersk-, brak- og havvand. I IMO-regulerede farvande kan anlægget rense med fuldt flow helt ned til 42% UV-lys transmission (UV-T). Anlægget kører i de fleste tilfælde med 50% af den fulde kapacitet 46. Anlægget er både IMO og USCG typegodkendt Litteraturliste, PDF 1 side 24, 25, trin betyder at ballastvandet både bliver UV-behandlet ved ballastning og de-ballastning. 46 Litteraturliste, PDF 1 - side Litteraturliste, PDF 11 Side 52 af 81

54 Anlægget består af: Rensningskomponenter: filter og reaktor. Støttekomponenter: forsyningskabinet og Compact Cleaning-In-Place (CIP)-enhed. Ballastning Ved ballastning kommer havvandet fra sø-kisten og ind gennem UV-anlæggets første trin som er filteret Den tager de store organismer og urenheder der måtte være i havvandet, så man undgår belægninger på rørene. For at rengøre filteret er der et back-flushing-system, der skyller filteret rent, ved at bruge en lille del af flowet fra det rensede ballastvandet, ved deballastning. Filteret skal vedligeholdes med et kit hvert år. Efter dette filter sendes vandet videre ind gennem UV-reaktoren hvor det bliver belyst med UV lys. Belysningen ændrer destruktivt organismernes DNA, og dette ødelægger deres struktur indenfor kort tid. UVlamperne er af mellemtryks-typen og skal udskiftes efter timers brug, og forsyningen til dem forventes at holde timer. Lamperne er monteret i et reaktor-hus, hvor en UVsensor måler UVT i ballastevandet og regulerer styrken på UV-lamperne efter hvor høj UVTprocenten er. Denne sensor skal skiftets hvert andet år. Forbruget på UV-systemet ligger mellem 11kW og 20kW, alt efter den målte UVT. Den maksimale kapacitet er opgivet til 170m 3 /t. Herefter føres vandet ind i ballasttankene og når ballastning er færdigt, vil anlægget påbegynde en automatiseret rengøring. Til at rengøre UV-lamperne bruger systemet en CIP (Cleaning-in-Place)-enhed, der automatisk cirkulerer en rensevæske der er ugiftig og biologisk nedbrydelig. CIP-enheden kører hver gang UV-systemet har været i brug, enheden skal have skiftet væske en gang om året, og have et vedligeholdelseskit hvert andet år. De-ballastning Når der de-ballastes bliver ballastvandet kørt udenom filteret, da ballastvandet allerede er kørt igennem den ved ballastning. Vandet behandles i UV-reaktoren, så nye organismer som Side 53 af 81

55 måtte være dannet i tanken, kan elimineres før ballastvandet smides overbord. Systemet renses endnu engang med CIP 48. Ballastningstiden for dette anlæg forøges med 7 minutter, som beregnet i det fiktive system. Det antages at tage 67 minutter ved hhv. ballastning og de-ballastning, da vandet skal igennem BWTS to gange, det tager derfor i alt 134 minutter for 100 m 3. Tilbud fra Alfa Laval Projektmanageren, Martin Slothuus fra Alfa Lavals marinedivision, har anbefalet et PureBallast 3.1 IMO Flex på 170 m 3 /t, samt oplyst pris og vedligeholdelse på dette til Esbern Snare, på baggrund af de data han blev oplyst om, som fortæller om skibets ballastsystem og normale driftsmønster (jf. Bilag 17) Økonomi Prisen på et anlæg, eksklusiv montage, er oplyst til euro af producenten. Jf. Ligning 12 beregnes levetiden hhv. på UV-lamperne og Ligning 13 for forsyningen, disse findes ved at tage de oplyste timetal fra Alfa Laval for udskiftning af komponenterne, og dividere med antal driftstimer gange med to timer, da systemet både skal bruges ved ballastning og de-ballastning. Ligning 12: Levetid for UV-lampe Levetid UVlampe = Levetid UVforsyning = 3000 timer 28,8 år 52 uger 2timer timer 96,2 år 52 uger 2timer Ligning 13: Levetid for UV-forsyning 48 Litteraturliste, PDF 7 side 3-4 Side 54 af 81

56 Ligning 14 og Ligning 15 viser beregning for det årlige minimale og maksimale elforbrug. Det årlige elforbrug for UV-lamperne er fundet via Alfa Lavals datablad, hvor det maksimale og minimale er opgivet, disse er ganget med driftstimerne på et år. Elforbrug. pr. år. min = 52 [uger] 2 [timer] 11 [kw] = 1144 [kwt] Ligning 14: Min. elforbrug Elforbrug. pr. år. max = 52 [uger] 2 [timer] 20 [kw] = 2080 [kwt] Ligning 15: Max. elforbrug Herefter ses det i Ligning 16 hvordan gennemsnittet er beregnet ud fra de to før beregnede elforbrug, dette gøres da det antages at havvandet i verdenshavet ikke vil have en konstant UVT, det antages at systemet vil blive brugt ligeligt med maks. og min. effekt. Elforbrugprårgenemsnit = Ligning 16: Gennemsnit af elforbrug 1144 [kwt] [kwt] 2 = 1612 [kwt] Kapabiliteten på dette anlæg er 170 m 3 /t og elforbruget er opgivet efter dette, derfor antages det at forbruget når der skal behandles 100 m 3 /t er tilsvarende lavere, udregningen ses i Ligning 17. Elforbrug = 1612 [kwt] 100 [ m3 t 170 [ m3 t ] ] 948 [kwt] Ligning 17: Tilnærmet elforbrug Side 55 af 81

57 Jf. Figur 25 ses omkostningerne for en 10-årig periode sat ind i en tabel for at give et bedre overblik. Eurokursen er sat til 7,46 og kwt prisen er beregnet til 0,70 DDK, og alt er opgivet i DDK og rundet op til nærmeste hele kroner. År CIPvæske Filter CIPpumpe UVsensor kwt samlet Figur 25: Årlige omkostninger for PureBallast 3.1 i DDK Total for 10 år Gennemsnit pr. år Procent Vedligeholdelse ,3% Strøm ,7% Totalt % Indkøbspris PureBallast 3, % IMO FLEX Total med afskrivning % Figur 26: 10-Årig omkostninger for PureBallast 3.1 i DDK Side 56 af 81

58 Det ses i Figur 26 at de største omkostningerne til drift af PureBallast, er på vedligeholdelsesposten med DDK, og selve strømforbruget udgør 6,7% af de samlede udgifter til drift. Det skyldes at anlægget har få driftstimer og vedligeholdelsen er baseret på faste tidsintervaller. I de samlede totalomkostninger for de første 10 år, er det selve anlægget, med en indkøbspris på DDK, udgør den største post. Samlet set udgør totaludgifterne på PureBallast-systemet DDK over en periode på 10 år Delkonklusion PureBallast 3.1 som er forslået af Alfa Laval, er på 170 m 3 /t. Med dette anlæg tager det 134 minutter at behandle 100 m 3 ballastvand. Anlægget er IMO og USCG typegodkendt. Totalomkostningerne for de første 10 år er DDK. Side 57 af 81

59 5.7.3 Techcross elektrolysebehandling I et BWTS hvor elektrolyseteknologien anvendes, starter processen med at havvand passerer gennem en beholder med små titaniumelektroder der sender jævnstrøm gennem vandet. Strømmen ødelægger cellemembranen, og processen producerer samtidig klor og hydrogengasser. Hydrogen luftes ud via udluftningsventiler, da hydrogen er brandfarligt. Klor på gasform bliver opløst med det samme i vandet, og producerer hhv. Natrium hypoklorit (NaOCl) og Brom hypoklorit (BrOCl), som er med til at videre nedbryde organismernes cellemembraner i ballasttankene. Da hypokloritterne produceres fra havvand med højt saltindhold, har saltindholdet en stor indflydelse på produktionen af den desinficerende opløsning. Et lavt saltindhold øger energiforbruget og nedsætter effektiviteten af sådan et anlæg. Med havvandtemperatur på under 10 C får anlægget desuden svært ved at producere hypokloritter, og dette øger også energiforbruget, og nedsætter effektiviteten på anlægget, derfor kan det være nødvendigt at forvarme havvandet. Før de-ballastning kræves det, at der i ballasttankene neutraliseres for hypokloritter (TRO), også kaldet Cl2. De måles i mg/l eller ppm. Denne værdi må ved de-ballastning efter internationale regler ikke være mere end 0,1 mg/l. Værdien sænkes ved at tilføre enten Natrium meta-bisulfat eller Natrium thiosulfat 49. Sidstnævnt som er tilfældet ved Techcross s opsætning. Figur 27: Elimination af celler via strøm og klor 49 Litteraturliste, PDF 1 side Side 58 af 81

60 På Figur 27 ses det, at jævnstrømmen direkte uskadeliggør organismerne i vandet ved at ødelægge deres cellemembran, hvor hypokloritterne (TRO) som skabes via den elektriske ladning i vandet, indirekte ødelægger organismerne efterfølgende i ballasttankene over tid. I maj 2000 blev det koreanske firma Techcross grundlagt, med hovedkontor i Busan. Firmaet specialiserer sig i at lave ballastvandsrensningsanlæg med elektrolyse. I 2007 blev en fuldskala land- og skibsbaseret test fuldført, Techcross fik her IMO-typegodkendelse. I 2013 fik de AMS-godkendelse fra USCG, og i juni 2018 fik de den endelige typegodkendelse på deres Techcross Electro-Cleen System (ECS) fra USCG 50. Electro-Cleen er et 1 trins elektrolyseanlæg, hvilket betyder at ballastvandet kun bliver behandlet den ene vej, det bliver dog neutraliseret med natrium thiosulfat ved de-ballastning. Figur 28: Procedure for ballastning 50 Litteraturliste, PDF 9 Side 59 af 81

61 Ballastning Ved ballastning suges ballastvandet fra sø-kisten. Jf. Figur 28 ses det at der herefter måles på vandets ledningsevne og dermed saltindhold i CSU-enheden (8). Herefter bliver flowet målt i FMU før den skal igennem T-straineren (6), som er en 3mm si der filtrerer større partikler fra. Dette gøres for at undgå at disse sætter sig på elektroderne. ECU en (1) er det næste som havvandet passerer igennem. I dette kammer bliver vandet påvirket med en elektrisk ladning, der eliminerer organismerne i vandet og hypokloritter dannes. TRO forhindrer dannelsen af mikroorganismer i ballasttankene. TSU (2) måler koncentrationen af TRO (hypokloritter) før havvandet føres videre ind i ballasttankene. Figur 29: Procedure for de-ballastning De-ballastning Figur 29 viser at når der skal de-ballastes måles vandets flow igen via FMU (7). ANU (4) enheden neutraliserer ballastvandet for TRO med Zodiumtisulphate (Natrium thiosulfat), og TSU (2) måler koncentrationen af TRO 51 inden det ledes overbord. TSU-enheden indeholder CLX-regenter som bruges ved kontrol og måling af TRO, og skal udskiftes hver 3. måned for at de ikke størkner i sensorenheden (jf. Bilag 18). Ballastningstiden for dette anlæg forøges med 7 minutter ved ballastning, som beregnet i det fiktive system. Det antages at tage 67 minutter ved hhv. ballastning og 60 minutter ved deballastning da vandet kun skal igennem BWTS en gang Det tager derfor i alt 127 minutter for 100 m Litteraturliste, PDF 8 side 3 og side 5 Side 60 af 81

62 Tilbud fra Techcross Efter mailkorrespondance med Per Nykjaer Jensen, fra eksportagenturet EUMT 52 der fungerer som salgsagent for Techcross, 53 blev et Techcross Electro-Cleen System 150B (ECS) anlæg med en kapacitet på 150 m 3 /t, anbefalet til krigsskibet Esbern Snare (jf. Bilag 18) Økonomi CLX-regentsystemet til det monterede TSU (TRO Sensor Unit) som skal udskiftes hver 3, måned for at de ikke størkner i sensorenheden, koster 200 USD om året. Til at neutralisere ballastvandet ved de-ballastning, skal der bruges natriumthiosulfat. Der bruges som en tommelfingerregel 1 kg i gennemsnit pr m 3 ballastvand, forbruget falder jo længere tid vandet beholdes i ballasttankene. Omkostningerne for natriumthiosulfat til neutralisering er ca. 1 USD pr. 100 ton (jf. Bilag 18). Et par gange om året skal systemet gennemskylles med afkalkervæske som koster 200USD. Anlægget leveres med en cirkulationspumpe og tilhørende slanger, der gør at skibets egen besætning kan udføre gennemskylningen. Levetiden på ECS-enheden (elektrolyseenheden) forventes at være minimum driftstimer. Ligning 18: Levetid ECS Levetid ECS = [timer] 52 [uger] 192,3 [år] Jf. Ligning 18 ses det, at med Esbern Snares driftsforhold, giver det over 192 års levetid, hvilket betyder at det er usandsynligt, at den skal skiftes i skibets levetid. Prisen på et Electro-Cleen 150B-anlæg, eksklusiv montage er oplyst til USD af producenten. 52 European Marine Technology 53 Et eksportagentur sælger en virksomheds produkter, i ejet navn, for virksomhedens regning og risiko. Side 61 af 81

63 Det årlige elforbrug for elektrolyseanlægget er fundet via det opgivet maksimale og minimale forbrug, angivet af Techcross, som er ganget med driftstimerne på et år, udregningen ses i Ligning 19 og Ligning 20. Ligning 19: Min. elforbrug Elforbrug. pr. år. min = 52 [uger] 3,4 [kw] = 176,8 [kwt] Ligning 20: Max. elforbrug Elforbrug. pr. år. max = 52 [uger] 7,3 [kw] = 379,6 [kwt] Herefter er gennemsnittet fundet af de to forbrug, se Ligning 21, dette gøres da det antages at havvandet i verdenshavet ikke vil have et konstant indhold af salt, det antages at systemet vil blive brugt ligeligt med maks. og min. ffekt. Elforbrugprårgennemsnit = Ligning 21: Gennemsnitligt elforbrug 176,8 [kwt] + 379,6 [kwt] 2 = 278,2 [kwt] Kapabiliteten på dette anlæg er 150 m 3 /t og elforbruget er opgivet efter dette, derfor antages det at forbruget når der skal behandles 100 m 3 /t, er tilsvarende lavere, se udregningen i Ligning 22. Ligning 22: Tilnærmet elforbrug Elforbrug = 278,2kWh 100 [ m3 t ] 150 [ m3 t ] 185kWh Nedenfor i Figur 30 ses, omkostningerne for en 10-årig periode. USD-kursen er sat til 6,60 og kwt prisen er beregnet til 0.70 DDK og alt er opgivet i DDK og rundet op til nærmeste hele krone. Side 62 af 81

64 År Neutralizer CLX Afkalker Strøm samlet Figur 30: Årlig omkostninger for Electro-Cleen i DDK Total for 10 år Gennemsnit pr. år Procent Vedligeholdelse ,6% Strøm ,4% Totalt % Indkøbspris Electro-Cleen 150B ,9% Total med afskrivning % Figur 31: 10-Årig omkostninger for Electro-Cleen i DDK Det ses i Figur 31 at de største omkostningerne til drift af Electro-Cleen, er på vedligeholdelsesposten med DDK, og selve strømforbruget udgør 4,4% af de samlede udgifter til drift. Det skyldes at anlægget har få driftstimer og vedligeholdelsen er baseret på faste tidsintervaller. I de samlede totalomkostninger for de første 10 år, er det selve anlægget, med en indkøbspris på DDK der udgør den største post. Samlet set udgør totaludgifterne på Electro-Cleen-systemet DDK over en periode på 10 år. Side 63 af 81

65 Delkonklusion Techcross har forslået Electro-Cleen, som er på 150 m 3 /t. Det tager 127 minutter at behandle 100 m 3 ballastvand. Anlægget er IMO og USCG typegodkendt. Totalomkostningerne for de første 10 år er DDK. Side 64 af 81

66 5.8 Pladsbehov for de tre BWTS Figur 32: Illustration af anlæggene på den valgte placering i forreste maskinrum For at finde ud af om de tre BWTS kan være i den valgte placering i maskinrummet, er komponenterne med mål opgivet fra producenterne, tegnet i målestok jf. Figur 32 hvor de er sat ind i rammerne for den valgte placering. Der er ikke taget højde for nye rør der skal trækkes, og andre komponenter der kan være nødvendige for at installere et BWTS. På Figur 32 ses det at alle tre anlæg kan være på området på samme tid, Det antages derfor at den plads et BWTS fylder, med diverse installationer, godt kan være på den valgte plads. Bawatkomponenten RS, der er en holdetank, er oplyst til at være 0,5 m 3 (jf. Bilag 16). Det specifikke mål på tanken er antaget (jf. Bilag 27). Den højeste komponent er RS-tanken, den er 2 meter, hvilket er indenfor dimensionskriterierne for højden, som er på 210 cm. Side 65 af 81