Optimering af kølevandssystem på Clipper Marlene

Transkript

1 Optimering af kølevandssystem på Clipper Marlene Marlene Poulsen Bachelorprojekt December 2016

2 Titelblad Titel: Optimering af kølevandssystem Problemformulering: Hvor stor en besparelse vil der kunne opnås ved at installere en mindre LT pumpe og en mindre SW pumpe til havnedrift? Hvor stor en besparelse vil der kunne opnås hvis man frekvensregulerer på de nuværende pumper? Hvilken af mulighederne vil være at foretrække? Forfatter: Studienummer: Antal sider: Marlene Poulsen G ,55 normalsider / anslag Afleveringsdato: 9. december 2016 Uddannelsesinstitution: Opgave: Bachelorprojekt

3 Abstract The analyses over the LT cooling water system has shown that some of the coolers don t need water when the ship is in port or at anchorage, and the main engine is stopped. The amount of water there are pumped around in the system for no use were 208,5 m 3 /hr. The project examines whether it is possible to find energy savings in the cooling water system. There were collected and analyzed data and measurements from the cooling water system to find out how the operation is today. The project examines three possible solutions for energy savings. The first solution examines the possibility of installation of smaller LT and SW-pumps. This solution would provide savings of 66.7% of total energy consumption by port and anchor operation. The second option concerns the installation of inverters on the existing pumps, and the calculations for this option demonstrate that there will be able to find savings of 94.5%. The first hypothesis says that there will be a saving of at least 30%, and is confirmed for all the solutions. The second hypothesis says that the frequency inverters would be preferable, and it is confirmed on the basis of calculations, for although the LT-pump cannot come down to the wanted flow, the calculations show that this solution provides the greatest saving of energy.

4 Indholdsfortegnelse Indledning... 1 Problemstilling... 2 Problemformulering... 2 Hypoteser... 2 Afgrænsning... 3 Metode... 3 Analyse... 7 Beskrivelse af anlægget... 7 Lav temperatur systemet... 7 Søvandssystemet Løsningsforslag Mulig løsning nr Mindre LT-pumpe til havne- og ankerdrift Scenarie 1 En hjælpemotor, ingen kraner muligt Flow 65,6 m 3 /h Scenarie 2 To hjælpemotorer, 1-2 kraner muligt Flow 75,6 m3/h Scenarie 3 Tre hjælpemotorer, 3 kraner muligt Flow 85,6 m 3 /h Mindre SW-pumpe til havne- og ankerdrift Delkonklusion Mulig løsning nr Omdrejningsregulering med frekvensomformer Delkonklusion Mulig løsning nr Delkonklusion Kilde og kildekritik Konklusion Perspektivering Nomenklaturliste Litteraturliste Bøger: Websider:... 34

5 Indledning Clipper Group er et privatejet firma, der har eksisteret siden De startede som en shippingvirksomhed, der opererede skibe for andre rederier. I dag er de selv skibsejere og et af de førende firmaer inden for operation af specielt bulk carriers. Clipper Fleet Manager, som er ejet af Clipper Group, er teknisk manager for 35 skibe. 23 af skibene er Clipper ejede, og de resterende 9 er ejet af andre rederier. Clipper Fleet Manager har hovedkontor i København, og herfra driver de blandt andet Clipper Marlene. Det vil sige, at der er en teknisk afdeling til at råde og vejlede, når der opstår tekniske problemer ombord, en indkøbsafdeling, der sørger for at skaffe de ting, der er brug for og få bragt det til den næste havn og en personaleafdeling, der holder styr på hvor og hvornår den russisk-ukrainske besætning skal på- og afmønstre. Clipper Marlene er bygget i 2001 og har en dødvægt på ton. Det er et multipurpose-ship, hvilket betyder at skibet er beregnet til at sejle med meget forskelligt gods. Der er mulighed for at laste bulk-cargo i de to cargo-holds, men oftest sejler skibet med mere ukurant gods som biler, yachts eller hovedmotorer. Skibet er et worldwide skib, og har ingen typiske farts områder. I blev Clipper Fleet Management ISO (Energy) og ISO (Environment) certificerede. Clipper er meget fokuserede på, at både deres egne skibe, men også de skibe de driver, bliver mere energieffektive, og derfor har alle skibene en skibs-specifik SEEMP (Ship Energy Efficiency Management Plan). SEEMP for skibene i Clipper Fleet Management, indeholder bl.a. hverdagsting, som økonomisk brug af vaskemaskinerne og at lyset altid skal slukkes, når sidste mand forlader et rum, og det var noget besætningen gik meget op i. Men planen indeholder også langt større ting som, optimering af trim, planlægning af sejlrute, og optimering af maskineri og udstyr, derunder blandt andet kølevandssystemet. De to måneder, som praktikken varede, lå vi, sammenlagt, i havn eller for anker i mere end en måned. Da jeg i starten af maskinmesteruddannelsen var i praktik på en færge, der havde store pumper til sø-drift og mindre pumper til havne-drift, fik det mig til at tænke på, om det ikke var muligt at finde besparelse af 1 Bilag 2 - Clipper Group CSR

6 både energi og penge, hvis man fandt et alternativ til at have de store kølevandspumper kørende, når der ikke var brug for dem. Problemstilling Når skibet ligger i havn eller for anker, med stoppet hovedmotor, er der enkelte systemer, der ikke er i drift og derfor ikke behøver kølevand. I dag bruges de samme LT- og SW-pumper til havnedrift, som til sejlads. Det betyder, at der pumpes en større mængde kølevand rundt i kølevandssystemet end der er brug for, og dermed bruges der også en større mængde energi end nødvendigt. Da det er uhensigtsmæssigt, at bruge energi på at pumpe mere kølevand rundt i systemet end der er brug for, vil jeg undersøge, om det er muligt enten at installere mindre pumper til havnedrift eller frekvensregulere på de nuværende pumper. Da skibet ofte ligger i havn eller for anker er der mulighed for, at der kan findes en besparelse på energien. Problemformulering Hvordan kan der findes en besparelse på kølevandssystemet, når skibet ligger i havn eller for anker og hovedmotoren er stoppet, i forhold til den nuværende situation? Hvor stor vil besparelsen være, ved at installere mindre pumper til havne- og ankerdrift? Hvor stor vil besparelsen være, ved at installere frekvensomformere på de eksisterende pumper? Hvilken af mulighederne vil være at fortrække? Hypoteser 1. Der vil være en besparelse på mindst 30 % af energiforbruget til LT-pumpen og SW-pumpen ved havneog ankerdrift. 2. Frekvensregulering vil være at foretrække på både LT-pumpen og SW-pumpen, da pumperne så kan arbejde på flere niveauer. 2

7 Afgrænsning I projektet tages der ikke højde for placeringen af de nye mindre pumper i løsning 1. Der ses bort fra varmetabet i rørene i hele opgaven. Det forudsættes, at søvandstemperaturen er 32 C. Projektets øvrige afgrænsninger foretages i løsningerne. Metode For at finde ud af om det var muligt, at finde en besparelse på kølevandssystemet, når skibet ligger for anker eller i havn, analyserede jeg systemet, for at finde ud af hvilke dele, der behøver vand og hvilke der ikke gør. Med udgangspunkt i anlægstegningen gennemgik jeg hvilke systemer, der var i drift hele tiden og hvilke der kun var i drift når hovedmotoren kørte. Efterfølgende fik jeg det bekræftet af maskinchefen. For at verificerer, at mængden af kølevand, der leveres til de forskellige systemer, er korrekt angivet på anlægstegningen kontaktede jeg Mitsubishi, for at få at vide hvor meget kølevand hjælpemotorerne ombord kræver. Ved hjælp af oplysningerne, på databladet fra Mitsubishi, vurderede jeg, at den angivne mængde kølevand til hjælpemotorerne var korrekt og på den baggrund forudsatte jeg, at resten af værdierne på anlægstegningen også var korrekte. Da det kunne konstateres, at kølevandspumperne leverede mere vand til systemet end der var brug for under havne- og anker-drift, blev det besluttet at undersøge, om der ville kunne findes en besparelse ved enten at installere nogle mindre pumper, montere frekvensomformere på de nuværende pumper eller at slukket helt for SW-pumpen og lade LT-vandet køle sig selv. For at finde ud af, om der kunne findes en besparelse ved at installere en mindre LT-pumpe og en mindre SW-pumpe, var jeg nødt til først at finde ud af, hvor meget effekt de eksisterende pumper trækker fra nettet. For at finde ud af hvor meget effekt LT elmotoren trækker fra nettet, besluttede jeg, at jeg ville bruge effektformlen mærkeplade.. El nettet ombord er 440 V, og cos(φ) aflæste jeg på elmotorens For at finde den strøm som elmotoren trækker, aflæste jeg først værdien på ampereindikatoren i kontrolrummet, og derefter brugte jeg et tang-amperemeter til at måle værdien direkte ved fasernes 3

8 tilslutning til elmotoren. Jeg valgte at kontrolmåle med tang-amperemeteret, fordi indikatormålerne ofte ikke viser den rigtige værdi. For at finde ud af hvor meget LT pumpen leverer, fandt jeg databladet på pumpen. På databladet kan der både aflæses, hvor stor en mængde kølevand pumpen leverer, og hvor meget effekt elmotoren bruger. Jeg sammenlignede effektforbruget fra databladet med mine beregninger, og på den måde kunne jeg også verificere, at pumpen leverer den forventede mængde. For at finde effektforbruget for SW elmotoren, brugte jeg også effektformlen her. Jeg aflæste cos(φ) på elmotorens mærkeplade. Jeg aflæste strømværdien på ampereindikatoren i kontrolrummet, og så målte jeg den med et tang-amperemeter ved fasernes tilslutning til elmotoren. Jeg valgte også her at kontrolmåle, fordi ampereindikatorerne ikke altid viser den korrekte værdi. I dette tilfælde var der en mindre afvigelse mellem den aflæste værdi og den målte værdi. Jeg valgte at bruge den målte værdi, da jeg vurderede at den var mest korrekt. På databladet over SW-pumpen var der oplyst hvor stor en effekt pumpen leverer til vandet. For at kunne verificere, at pumpen leverede den effekt til vandet og dermed leverede den angivne mængde kølevand blev der lavet en beregning af elmotorens virkningsgrad, ved hjælp af værdierne oplyst på mærkepladen. På databladet for elmotoren var der oplyst en virkningsgrad ved 50 Hz, og jeg kontaktede producenten af elmotoren for at spørge om de havde virkningsgrader ved 60 Hz, men da de ikke havde det, besluttede jeg at beregne den, med værdierne fra mærkepladen, og antage, at det er den korrekte virkningsgrad. Elmotorens virkningsgrad er brugt til at finde effekten på akslen, og derefter er pumpens virkningsgrad brugt til at finde den effekt som SW-pumpen leverer til kølevandet. Prisen for 1 kwh, blev fastsat, ved først at finde en testrapport for hjælpemotorerne, hvor der kunne aflæses hvor mange gram MGO der skal bruges, for at producere 1 kwh, ved forskellige laster. Derefter kontaktede jeg Clipper, for at få oplyst hvilken pris, de budgetterer med på MGO. Da prisen fra Clipper var oplyst i dollars, valgt jeg at bruge kursen for dollars, fundet på Nationalbankens hjemmeside, den 25. november klokken Denne kurs for dollars vil blive brugt til alle omregninger fra dollars til kroner, i hele opgaven. Resultatet af udregningen af prisen pr. kwh, vil blive brugt til udregninger af forbrug og besparelser gennem hele opgaven. 4

9 Hjælpemotorerne kører sjældent med mere end 50 % belastning, så derfor er det det brændstofforbrug, der tages udgangspunkt i. For at finde ud af hvor ofte skibet ligger i havn og for anker, fik jeg et dokument fra 3. styrmanden, der viser afgange og ankomster, til de havne skibet har besøgt de sidste 2 år og hvor lang tid skibet har ligget for anker og ventet på at komme ind i havnene. Forbrug og besparelse er regnet ud fra en periode på et år. Perioden er fra november 2014 til november 2015, da de fra slutningen af november 2015 til januar 2016 lå i dry-dock, og derfor ikke brugte kølevandssystemet i den periode. Da skibet ikke har nogle typiske år, blev det besluttet at tage det sidste sammenhængene år. Før der kunne findes mindre pumper, eller driftspunkter, ved valg af frekvensomformer, var det nødvendigt at lave nogle antagelser om, hvor ofte kranerne er i brug, når skibet er i havn og hvor mange kraner, der bruges af gangen, da det har indflydelse på mængden af kølevand, der er brug for. Antagelserne er lavet ud fra erfaringer jeg har fået i tiden, jeg var ombord på skibet. For at finde ud af hvilke størrelser de nye LT- og SW-pumper skulle være for at passe til anlægget, var det nødvendigt først at finde ud af, hvor meget kølevand, der var nødvendigt og hvordan tryktabet i anlægget ville blive, efter der var lukket af for dele af anlægget. Analysen af LT-systemets anlægstegning, viste hvor meget kølevand, der skulle bruges i forskellige driftssituationer. For at finde tryktabet i anlægget, blev alle rørene målt i den del af systemet, der stadig ville være i drift når skibet var i havn eller lå for anker. Med målingerne var planen, at der skulle laves en anlægskarakteristik. Jeg kontaktede Grundfos, for at skaffe tryktabstabeller, til den størrelse rør, der er ombord på Clipper Marlene. De kunne ikke hjælpe mig, men rådede mig til at kontakte COWI. Jeg kontaktede COWI angående tryktabstabeller og for at søge viden om, hvordan anlæg og pumper dimensioneres i virkeligheden. Jeg var til møde hos dem, hvor de fortalte om, hvordan de dimensionerer anlæg og pumper, og efterfølgende fik jeg et program til at regne tryktab, tryktabstabeller og gode råd til hvordan jeg evt. ville kunne finde tryktabene i ventiler og bøjninger. Efter at have regnet på anlægget kunne det konstateres, at med denne metode ville anlægskarakteristikken blive alt for usikker. Tryktabene fra tabellerne skulle korrigeres for både temperatur og materiale, og tryktabene i ventilerne ville også blive upræcise, da det ikke var muligt at finde netop de ventiler, der var installeret ude på skibet. 5

10 Derfor blev det besluttet, at bruge tryktabene som de eksisterende pumper er dimensioneret efter. På den måde ville de nye pumper med sikkerhed kunne fungere i anlægget. I den anledning blev der lavet et mindre interview med en medarbejder fra Grundfos, for at få bekræftet at den metode ville kunne anvendes 2. Ved valg af ny LT-pumpe blev der opstillet tre senarier, der byggede på antagelsen om brugen af kraner. De tre scenarier havde tre forskellige flows. Med de tre forskellige flows og tryktabet, kunne der så indhentes datablade på pumper og tilbud på priser, fra to forskellige pumpeproducenter. Producenterne blev valgt således, at den ene er producent af de eksisterende pumper, og den anden er en uafhængig pumpeproducent. Der blev efterfølgende lavet beregninger af energiforbruget ved de tre forskellige scenarier, med pumperne foreslået af producenterne og ud fra resultaterne blev der truffet beslutning om, hvilken pumpe der ville være økonomisk og praktisk bedst. Valget af størrelsen af den nye SW-pumpe blev taget ud fra worst-case scenario, hvor det er nødvendigt at have alle tre hjælpemotorer kørende. Der blev lavet en antagelse om temperaturen af søvandet og lave varmebalanceberegninger, for at finde temperaturen af LT-vandet ved centralkølerne, og ud fra det blev der beregnet en mængde af søvand, som er nødvendig i et worst-case scenario. Der blev også her indhentet datablade og tilbud på to forskellige pumper, og regnet på hvilken pumpe der økonomisk var det bedste valg. Temperaturerne brugt til varmebalanceberegningerne, blev målt ombord på skibet med et håndholdt infrarødt termometer, da der ikke var almindelige kviksølvstermometre på alle anlæggene. For at finde en frekvensomformer, til regulering af flowet ved hjælp af frekvensen, blev der kontaktet to producenter, for at høre hvad de ville anbefale. De to producenter er valgt ud fra, at det er to af de største producenter af frekvensomformere, og da der ikke har været referencer til firmaer som rederiet foretrækker, blev de valgt. Der blev taget kontakt til producenten af de nuværende elmotorer, for at få oplysninger om minimumsfrekvens på elmotorerne. Derefter blev der regnet på hvad pumperne kunne levere ved minimum frekvensen, og anlægget blev tilpasset der til. For at finde ud af, om det var muligt at holde temperaturen nede i LT-systemet, når SW-pumpen ikke kørte, blev der lavet nogle beregninger af, hvad temperaturen ville være ved centralkølerne. Det har også her 2 Bilag 3 - Udtalelse fra Grundfos omkring dimensionering 6

11 været nødvendigt, at lave nogle antagelser omkring temperaturen af søvandet og at se bort fra varmetab til omgivelserne. Det var ikke muligt, at lave et forsøg, hvor man slukkede for SW-pumpen, for at se om det ville kunne lade sig gøre i virkeligheden, men det havde været at foretrække. Alfa Laval blev kontaktet for at finde ud af, om der ville være problemer ved, at der kun løb vand på den ene side af pladekølerne. Analyse Beskrivelse af anlægget Kølevandssystemet består af et søvandssystem og et ferskvandssystem. Søvandssystemet køler ferskvandssystemet gennem centralkølerne, og ferskvandssystemet køler så forbrugerne. Lav temperatur systemet Lav-temperaturkølevandet (LT) er et lukket system, der er sluttet sammen med høj-temperaturkølevandet (HT) via en trevejs-ventil (M44) 3. Trevejs-ventilen regulerer mængden af HT-vand, der skal i gennem kølerne og hvor meget, der skal cirkulere uden om kølerne, når hovedmotoren kører. Når hovedmotoren ikke kører er trevejs-ventilen lukket og en mindre mængde HT-vand cirkuleres, ved hjælp af en lille pumpe i hovedmotoren, som pre-heating. Systemet har to LT pumper, hvor af en af dem altid kører og den anden er stand-by-pumpe. Pumperne levere hver 300 m 3 /h 4. For at verificere, at pumpen leverer de 300 m 3 /h, har jeg beregnet effekten som elmotoren trækker fra nettet, og sammenlignet resultatet med elmotorens datablad ved 300 m 3 /h. Strømmen er målt 5 med et tang-amperemeter ved elmotoren, og cosφ er aflæst på elmotorens mærkeplade 6. Databladet oplyser, at elmotoren bruger 31 kw, når der pumpes 300 m 3 /h. Resultatet varierer en smule fra databladet, men da der kan være slitage af pumpen og belægning i rørene, vurderer jeg, at det er korrekt. 3 Bilag 4 - Diagram of Fresh cooling water system Ventil M44 er markeret med en sort pil. 4 Bilag 5 - Datablad på LT-pumpe 5 Bilag 13 - Målinger af temperatur på LT-system + Strøm til elmotorer 6 Bilag 14 - Mærkeplader LT+SW elmotorer 7

12 På den baggrund forudsættes det, at pumpen leverer de 300 m 3 /h, som angivet på databladet. Pumperne leverer vand til en rørledning, der løber direkte til hovedmotoren. Udfra den rørledning løber der to mindre rørledninger. En til hjælpemotorerne og en til en række forskellige kølere. I rørledningen til hjælpemotorerne løber der 30 m 3 /h kølevand, og der ledes 10 m 3 /h ud til hver af motorerne. På databladet for hjælpemotorerne kan der aflæses, at der skal bruges ca. 10,8 m 3 /h til at køle ladeluften 7. Selvom der er en afvigelse på 0,8 m 3 /h, vurdere jeg at, det er korrekt, at bruge de 10 m 3 /h. Databladet er nyere end motorerne, så det er sandsynligt, at kølevandsmængden er blevet øget til de nyere modeller af motorerne. Derud over må man gå ud fra, at kølevandssystemet er dimensioneret efter værdierne angivet på anlægstegningen. På den baggrund forudsættes det, at værdierne på anlægstegningen er korrekte. Den anden rørledning leverer 4,5 m 3 /h til CPP køleren, 24 m 3 /h til gearboks køleren, 3,2 m 3 /h til SBR AC køleren, 50 m 3 /h til casing AC køleren, og 2,4 m 3 /h til kølerumskølerne (Refrig. cooler). I rørledningen, der løber direkte til hovedmotoren, løber der 180 m 3 /h. Det løber under hovedmotoren, ind i ladeluftkøleren, ud af ladeluftkøleren og ind i smøreoliekøleren, og fra smøreoliekøleren til dumpkøleren. Hele LT systemet bruger i alt 294,1 m 3 /h. Alt vandet løber efterfølgende sammen i en luftseparator. Derfra til centralkølerne. Ved hjælp af en trevejsventil (M78) 8 reguleres temperaturen af alt kølevandet, så noget af det ledes uden om centralkølerne. Rørledningerne, markeret med blåt, er LT-systemet. 7 Bilag 6 - Kølevandsforbrug for hjælpemotorer 8 Bilag 4 - Diagram of Fresh cooling water system Ventil M78 er markeret med en sort pil. 8

13 Figur 1. LT-systemet (foto af anlægstegning fra Clipper Marlene). Vedlagt i bilag 4. Prisen for MGO, oplyst af Clipper, er 450 Dollars/ton 9. Hjælpemotorens specifikke effektive forbrug er 0,2112 kg/kwh 10. Værdien er aflæst ved en belastning på 50 %, da hjælpemotorerne sjældent kørte med større belastning end det. På baggrund af de to oplysninger beregnes prisen pr. kwh. Der divideres med for at få enheden ton til kg. Der beregnes hvor meget energi elmotoren bruger på et døgn. 9 Bilag 7 - Oliepriser fra Clipper 10 Bilag 8 - Testrapport Auxiliary Engine 9

14 De to resultater ganges med hinanden, så prisen for et døgn kan findes. Prisen omregnes til kroner, ved at gange med valutakursen, jf. Nationalbankens hjemmeside. Den 25. november 2016, var kursen 1 dollar = 7,022 kr. 11. Energiforbruget pr. døgn og prisen pr. døgn ganges med de 156 døgn 12, som skibet er i havn eller ligger for anker i løbet af det valgte driftsår. Ud fra beregningerne og forudsætningerne bruger LT-pumpen samlet kwh på havne- og ankerdagene i det valgte drifts år, og det koster kr. Denne beregning vil blive brugt, i analysen, til at sammenligne med priserne for de mulige løsninger. Alle beregninger vedrørende LT-systemet er vedlagt i bilag 11. Søvandssystemet Søvandssystemet (SW) er et åbent system, men da både den høje og den lave sø-kiste ligger under vandoverfladen og der derfor ikke er forskel mellem ind- og udgang af vandet, kan det ses som et lukket system. Figur 2. Tegning af SW-systemet. 11 Bilag 9 - Valutakurs 25. november 12 Bilag 10 - Det valgte drifts år 10

15 Systemet har tre SW pumper, hvor af en af pumperne altid kører og de to andre er standby-pumper. Årsagen til, at der er tre pumper, er at pumpe nr. 1 også fungerer som en nød-lænse pumpe. Pumperne leverer hver 230 m 3 /h 13. Søvandet pumpes op fra enten den lave eller høje sø-kiste, det afhænger af om skibet er til søs eller ligger i havn. Søvandet pumpes så op i gennem centralkølerne og ud igen, enten i den lave eller høje sø-kiste. For at verificere, at SW pumpen leverer, som oplyst på databladet, 230 m 3 /h til systemet, beregnes først elmotorens effektforbrug. Strømmen er målt 14 med et tang-amperemeter ved elmotoren, og cosφ er aflæst på elmotorens mærkeplade 15. På databladet over pumpen er der ikke oplyst, hvor meget effekt elmotoren bruger, når der pumpes 230 m 3 /h, men i stedet, hvilken effekt pumpen leverer til vandet. Så først findes effekten tilført til akslen, for til sidst, at finde effekten tilført til vandet fra pumpen. For at finde effekten, der leveres fra elmotoren til akslen, er det nødvendigt at kende elmotorens virkningsgrad og den beregnes ved hjælp af formlen nedenfor, hvor værdier aflæst på elmotorens mærkeplade bruges. Den beregnede virkningsgrad er større end den, der er oplyst på databladet 16, men i de efterfølgende beregninger bruges den beregnede virkningsgrad. Årsagen til valget af den beregnede virkningsgrad er, at den er beregnet efter data, aflæst på mærkepladen, og at de mærkedata, der er oplyst på databladet, ikke stemmer 100 % overens med det aflæste. På den baggrund er det vurderet, at det var mest korrekt, at bruge de data, der var indsamlet ved motoren. Elmotorens effekt ganges med elmotorens virkningsgrad, for at få effekten på akslen. 13 Bilag 12 - Datablad på SW-pumpe 14 Bilag 13 - Målinger af temperatur på LT-system + Strøm til elmotorer 15 Bilag 14 - Mærkeplader LT+SW elmotorer 16 Bilag 15 - Bevi-datablad på eksisterende elmotorer 11

16 Til sidst, ganges akseleffekten med virkningsgraden for pumpen. Virkningsgraden er aflæst på pumpens datablad 17 i virkningsgradskurven. Den er aflæst ved 230 m 3 /h da det er det pumpen forventes at leverer. Databladet for pumpen oplyser, at pumpen skal bruge 16,3 kw for at leverer 230 m 3 /h. Resultatet varierer med 0,2 kw i forhold til, værdien aflæst på databladet. Da forskellen er beskeden vurderes det, at der kan ses bort fra det forhold, og på den baggrund forudsættes det, at pumpen leverer 230 m 3 /h til SW-systemet. Figur 3.. SW-systemet (foto af anlægstegning fra Clipper Marlene). Vedlagt i bilag 16. For at finde prisen for SW-pumpens drift i et døgn, bruges samme fremgangsmåde, som ved LT-pumpen. Først beregnes mængden af energi, som SW-pumpen forbruger på 24 timer. 17 Bilag 12 - Datablad på SW-pumpe 12

17 Resultatet ganges med prisen pr. kwh. Dette resultat omregnes til kroner. Energiforbruget pr. døgn og prisen pr. døgn ganges så med de 156 døgn, som skibet ligger i havn eller for anker i det valgte drifts år. Ud fra beregningerne og forudsætningerne har SW-pumpen et energiforbrug på kwh for alle havneog ankerdage i det valgte driftsår, og det koster kr. Denne beregning vil blive brugt, i analysen, til at sammenligne med priserne for de mulige løsninger. Alle beregninger vedrørende SW-systemet er vedlagt i bilag 17. En LT-pumpe og en SW-pumpe, ombord på Clipper Marlene, bruger til sammen kwh på de 156 havne- og ankerdage i det valgte drifts år. Løsningsforslag For at der kan energioptimeres på kølevandssystemerne, er man nødt til at se på den effekt, der tilføres systemerne. Effekten som tilføres til kølevandsystemerne, tilføres af centrifugalpumperne, som tilføres effekt fra elmotorerne. Elmotorerne trækker effekten fra nettet, og effekten på nettet leveres fra hjælpemotorerne. Elmotorerne forbruger kun den effekt, der er nødvendig for at få pumpen til at levere den ønskede mængde kølevand, så hvis der skal energioptimeres på kølevandssystemet, skal der undersøges om mængden af kølevand kan sættes ned. 13

18 Analysen over kølevandssystemet viste, at kølevandet gennem hovedmotoren, smøreoliekøleren, dumpkøleren, CPP-køleren og gearboks køleren, ikke var nødvendigt, når skibet lå for anker eller i havn og hovedmotoren ikke kørte. Dette blev bekræftet af maskinchefen 18. Kølevandet til hovedmotoren, køler kun ladeluften, så derfor er der ingen grund til at levere kølevand, når hovedmotoren ikke kører. Dette er bekræftet af Wärtsila 19. Fra hovedmotoren løber vandet til smøreoliekøleren og der er ingen grund til, at levere kølevand til den, da mængden af smøreolie, der pumpes rundt i hovedmotoren er så lille, så når det drypper tilbage i sumpen, køles det af den store mængde olie, der er her i. Efter smøreoliekøleren løber vandet til dump-køleren. Dump-køleren bruges kun når thermo-olien opvarmes, ved hjælp af udstødningskedlen, men når hovedmotoren ikke kører, er udstødningskedlen heller ikke aktiveret. Kølevandet til CPP-køleren og gearboks køleren er heller ikke nødvendigt, når skibet ligger i havn eller for anker, da begge systemer kun er i brug når hovedmotoren kører. Ud fra antagelsen om, at systemerne får leveret det kølevands-flow der er angivet på anlægstegningen, er det 208,5 m 3 /h som pumpes rundt, selvom det ikke er nødvendigt. Da vi nu ved, at det under havne- og ankerdrift er muligt at nedsætte mængden af LT-kølevand, og dermed også effekten, der tilføres til systemet, kan det undersøges, hvilke muligheder der er for, kun at levere den nødvendige mængde af kølevand. Når mængden af LT-vand nedsættes, kan mængden af SW-vand, som køler LT-vandet, også nedsættes, fordi det er en mindre mængde LT-vand, der skal køles. En mulighed, for kun at levere den nødvendige mængde kølevand, kunne være at installere mindre LT- og SW-pumper. En anden mulighed kunne være, at installere frekvensomformere på de eksisterende pumper, så mængden af kølevand kan skrues op og ned, alt efter hvad der er behov for i kølevandssystemerne. En tredje mulighed kunne være at lade LT-systemet være som det er nu, og så undersøge om det er muligt, at slukke for SW-pumpen og lade LT-kølevandet køle sig selv. Systemerne, der har brug for konstant kølevand er, Refrig. køleren, AC-køleren, SBR AC-køleren og hjælpemotorerne. Alt afhængig af brug af kranerne er det forskelligt hvor mange hjælpemotorer, der er brug for. 18 Bilag 18 - CE statement about cooling water system 19 Bilag 19 - Mail fra Wärtsila 14

19 Når der ingen kraner er i brug, er det nok bare at have én hjælpemotor kørende, til at levere strøm til skibet, og det betyder, at den mindste mængde af kølevand, der skal leveres hele tiden er 65,6 m 3 /h. Hvis der skal bruges en eller to kraner skal der startes endnu en hjælpemotor, og så skal der bruges 75,6 m 3 /h kølevand. Hvis alle tre kraner skal i brug, startes alle tre hjælpemotorer, så man er sikker på, at der kan leveres strøm nok, og så skal der bruges 85,6 m 3 /h kølevand i alt. De to måneder jeg var ombord på skibet, gjorde jeg nogle observationer angående brugen af kranerne, når vi lå i havn. Observationerne har vist, at halvdelen af gangene, skibet var i havn, var det skibets egne kraner der blev brugt til at laste eller losse gods. Der var oftest en eller to kraner i brug af gangen og der blev arbejdet med kranerne i omkring 12 timer pr. dag. På den baggrund antages det at, hver anden gang skibet er i havn, bliver kranerne brugt. Kranerne bruges 12 timer om dagen. Halvdelen af gangene, der bruges kraner, bruges der 1-2 kraner og den anden halvdel af gangene bruges der 3 kraner. Antallet af dage kranerne er i brug, der er brugt til beregningerne i de næste afsnit, er valgt ved at tage det først havneophold i den valgte tidsperiode, og så derefter hver anden. Den valgte tidsperiode 20 er fra november 2014 til november Denne periode er valgt, fordi det er det seneste sammenhængende år der var tilgængeligt. Fra november 2015 til midt januar 2016 lå skibet i dry dock, og kølevandssystemerne var derfor ikke i brug i den periode. Mulig løsning nr. 1 Denne løsning omhandler muligheden for en energibesparelse ved valg af en mindre LT-pumpe og en mindre SW-pumpe til havne- og ankerdrift. Når der lukkes af for dele af anlægget, bliver tryktabet i anlægget også mindre, men da det ikke var muligt at skaffe korrekte tryktabstabeller for rør, ventiler og bøjninger, ville det blive for upræcist at regne det nye tryktab i anlægget, og pumperne er derfor dimensioneret efter den samme løftehøjde som de eksisterende pumper. Der blev lavet et mindre interview med en medarbejder ved Grundfos, for at få bekræftet at denne metode kunne bruges Bilag 10 - Det valgte drifts år 21 Bilag 3 - Udtalelse fra Grundfos omkring dimensionering 15

20 Mindre LT-pumpe til havne- og ankerdrift Som beskrevet er der nogle systemer, der ikke behøver kølevand, når skibet ikke sejler. Disse systemer lukkes af med ventilerne M15 til hovedmotoren, M46 til CPP-køleren og M48 til gearboks køleren. Kølevandsystemet bliver på den måde mindre, og der leveres kun til systemerne, der har behov for kølevand. Når den eksisterende pumpe skal i drift, er det dog nødvendigt at åbne for ventilerne til hele systemet, for at undgå at der køles for meget på systemerne i drift. Da der skal tages stilling til, hvor mange hjælpemotorer, og dermed hvor mange kraner, det skal være muligt at bruge under havnedrift, er der til denne løsning opstillet tre forskellige senarier. Det er nødvendigt at finde ud af, om det er billigst at have én pumpe til en, to eller tre hjælpemotorer, og det gøres ved at regne ud hvad driften af de forskellige pumper vil koste. Beregningerne er vedlagt i henholdsvis Bilag 20 - Ironpump: Beregning af energiforbrug og driftspriser for ny LT-pumpe ved havne- og ankerdrift og Bilag 21 - Desmi: Beregning af energiforbrug og driftspriser for ny LT-pumpe ved havne- og ankerdrift. Da der i denne løsning er brugt pumper fra to forskellige producenter, vil beregningerne for begge typer pumper blive lavet parallelt, så pris og effektforbrug kan sammenlignes. Pumperne fra Ironpump vil blive kaldt Pumpe 1 og pumperne fra Desmi vil blive kaldt Pumpe 2. Scenarie 1 En hjælpemotor, ingen kraner muligt Flow 65,6 m 3 /h I dette scenarie tages der udgangspunkt i, at pumpen, der installeres, maksimalt kan levere det mindste nødvendige flow som er 65,6 m 3 /h. Hvis kranerne skal bruges, skal den eksisterende pumpe på 300 m 3 /h startes i stedet. I dette scenarie lukkes der for ventilerne til to af hjælpemotorerne. I den valgte tidsperiode, lå skibet i havn eller for anker i, i alt 156 dage 22. Kranerne blev brugt i hver anden havn, og i den valgte tidsperiode svarede det til 56 dage eller timer. Da kranerne kun var i drift i 12 timer af gangen, eller et halvt døgn, ville det sige at halvdelen af de 1344 timer skulle den eksisterende pumpe køre, og den anden halvdel skulle den ny pumpe. Først skal effekten P 1 for Pumpe 1 og Pumpe 2 findes ved at beregne virkningsgraderne for elmotorerne, ved hjælp af mærkedata fra elmotorernes datablade 23 og formlen for virkningsgrader: 22 Bilag 10 - Det valgte drifts år 23 Bilag 22 -Hoyer elmotor (Ironpump) hhv. Bilag 23 - Datablad på elmotor til Desmi LT- og SW-pumper 16

21 Og så divideres virkningsgraden med effekten P 2. Effekten P 2 for pumperne er oplyst i databladene 24. P 1 for Pumpe 1 blev 8,5 kw, og for Pumpe 2 blev 8,3 kw. Mængden af energi den nye elmotor og den eksisterende elmotor hver bruger på 672 timer, udregnes ved hjælp af formlen, og lægges sammen, for at få den samlede mængde energi brugt på krandagene. Effektforbruget for den eksisterende elmotor blev beregnet i Beskrivelsen af anlægget. Med Pumpe 1 blev det samlede energiforbrug kwh, og med Pumpe 2 blev det også kwh. Nu lægges de resterende 100 havne- og ankerdage til. De dage er det kun den ny pumpe, der kører. Først findes mængden af energi de to nye LT-pumper forbruger, på et døgn hver især. For Pumpe 1 blev det 205 kwh pr. døgn, og for Pumpe 2 blev det 200 kwh pr. døgn. Så ganges de med 100 døgn, og resultatet af dette lægges sammen med energiforbruget for krandagene, for at få energiforbruget for alle 156 havne- og ankerdage. For Pumpe 1 blev det kwh, og for Pumpe 2 blev det kwh. Til sidst beregnes prisen for energiforbruget i scenarie 1. Det gøres ved at gange det fulde energiforbrug med prisen pr. kwh, der blev beregnet i Beskrivelsen af anlægget, og den ganges med kursen for dollars. For Pumpe 1 blev prisen kr. og for Pumpe 2 blev prisen kr. Sammenlignet med energiforbruget for den eksisterende pumpe, som er udregnet i afsnittet Beskrivelse af anlægget spares der henholdsvis kwh eller kwh ved havne- og ankerdriften i det valgte år. Anskaffelsesprisen for Pumpe 1 + elmotor, i dette scenarie, er euro 25 eller kr. Anskaffelsesprisen for Pumpe 2 + elmotor, i dette scenarie, er euro 26 eller kr. Omregnet til DKK med valutakursen for EURO den 25. november, 1 euro = 7,44 kr Bilag 24 - Ironpump, Datablad, Ny LT-pumpe, Lille hhv. Bilag 25 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Lille 25 Bilag 26 - Priser fra Ironpump 26 Bilag 25 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Lille 27 Bilag 9 - Valutakurs 25. november 17

22 Scenarie 2 To hjælpemotorer, 1-2 kraner muligt Flow 75,6 m3/h I dette scenarie installeres der en pumpe, der har kapacitet nok til de nødvendige systemer plus en hjælpemotor mere. Pumpen leverer 75,6 m 3 /h. Så her kan der bruges 1-2 kraner på denne pumpe, og først når den tredje kran skal i brug, er det nødvendigt at bruge den eksisterende pumpe i stedet. Kriterierne for havnedriften er den samme som ved scenarie 1, bortset fra at halvdelen af den tid der bruges kraner, bruges der tre kraner. Det betyder, at halvdelen af de 56 dage, hvor der bruges kraner, bruges der tre kraner i 12 timer. Det svarer til 336 timer, hvor den eksisterende pumpe skal køre. Resten af tiden, timer, vil det være nok med den nye og mindre pumpe. Først skal effekten P 1 for Pumpe 1 og Pumpe 2 beregnes, og det gøres på samme måde som i scenarie 1, ved hjælp af P 2 og elmotorens virkningsgrad. P 2 for pumperne findes i databladene 28, og elmotorens virkningsgrad beregnes efter mærkeeffekterne oplyst i databladene 29 for elmotorerne. P 1 for Pumpe 1 blev 9,6 kw, og for Pumpe 2 blev den 9,2 kw. Så udregnes hvor meget energi den eksisterende elmotor bruger på 336 timer og den nye pumpe bruger på timer, og de to resultater lægges sammen. Med Pumpe 1 blev det samlede energiforbrug kwh, og med Pumpe 2 blev det også kwh. Nu lægges de resterende 100 havne- og ankerdage til. De dage er det kun den ny pumpe, der kører. Først findes mængden af energi de to nye LT-pumper forbruger på et døgn hver især. For Pumpe 1 blev det 230 kwh pr. døgn, og for Pumpe 2 blev det 220 kwh pr. døgn. Så ganges de med 100 døgn, og resultatet af dette lægges sammen med energiforbruget for krandagene, for at få energiforbruget for alle 156 havne- og ankerdage. For Pumpe 1 blev det kwh, og for Pumpe 2 blev det også kwh. Til sidst regnes prisen for energiforbruget i scenarie 2. Det gøres ved, at gange det fulde energiforbrug med prisen pr. kwh, og den ganges med kursen for dollars. 28 Bilag 27 - Ironpump, Datablad, Ny LT-pumpe, Mellem hhv. Bilag 28 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Mellem 29 Bilag 22 - Hoyer elmotor (Ironpump) hhv. Bilag 23 - Datablad på elmotor til Desmi LT- og SW-pumper 18

23 For Pumpe 1 blev prisen kr. og for Pumpe 2 blev prisen kr. Sammenlignet med energiforbruget for den eksisterende pumpe, spares der henholdsvis kwh eller kwh ved havne- og ankerdriften i det valgte år. Anskaffelsesprisen for Pumpe 1 + elmotor, i dette scenarie, er euro 30 eller kr. Anskaffelsesprisen for Pumpe 2 + elmotor, i dette scenarie, er euro 31 eller kr. Omregnet til DKK med valutakursen for EURO den 25. november, 1 euro = 7,44 kr 32. Scenarie 3 Tre hjælpemotorer, 3 kraner muligt Flow 85,6 m 3 /h I scenarie 3 er der installeret en pumpe, der har kapacitet nok til at alle tre hjælpemotorer kan køre på samme tid. Det betyder, at det, under havne- og ankerdrift, ikke er nødvendigt at starte den eksisterende pumpe op, for at bruge kranerne. Først skal effekten P 1 for Pumpe 1 og Pumpe 2 beregnes, og det gøres på samme måde som i scenarie 1 og 2, ved hjælp af P 2 og elmotorens virkningsgrad. P 2 for pumperne findes i databladene 33, og elmotorens virkningsgrad regnes efter mærkeeffekterne oplyst i databladene 34 for elmotorerne. P 1 for Pumpe 1 blev 10,8 kw, og for Pumpe 2 blev den 10,1 kw. Så udregnes hvor meget energi de nye LT-pumper bruger på timer. For Pumpe 1 blev energiforbruget kwh, og for Pumpe 2 blev det kwh. Nu lægges de resterende 100 havne- og ankerdage til. Først findes mængden af energi de to nye LT-pumper forbruger på et døgn hver især. For Pumpe 1 blev det 260 kwh pr. døgn, og for Pumpe 2 blev det 240 kwh pr. døgn. Så ganges de med 100 døgn, og resultatet af dette lægges sammen med energiforbruget for krandagene, for at få energiforbruget for alle 156 havne- og ankerdage. For Pumpe 1 blev det kwh, og for Pumpe 2 blev det kwh. 30 Bilag 26 - Priser fra Ironpump 31 Bilag 28 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Mellem 32 Bilag 9 - Valutakurs 25. november 33 Bilag 29 - Ironpump, Datablad, Ny LT-pumpe, Stor hhv. Bilag 30 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Stor 34 Bilag 22 -Hoyer elmotor (Ironpump) hhv. Bilag 31 -Datablad på elmotor til Desmi LT-pumpe, stor 19

24 Til sidst regnes prisen for energiforbruget i scenarie 3. Det gøres ved at gange det fulde energiforbrug med prisen pr. kwh, og den ganges med kursen for dollars. For Pumpe 1 blev prisen kr. og for Pumpe 2 blev prisen kr. Sammenlignet med energiforbruget for den eksisterende pumpe, spares der henholdsvis kwh eller kwh ved havne- og ankerdriften i det valgte år. Anskaffelsesprisen for Pumpe 1 + elmotor, i dette scenarie, er euro 35 eller kr. Anskaffelsesprisen for Pumpe 2 + elmotor, i dette scenarie, er euro 36 eller kr. Omregnet til DKK med valutakursen for EURO den 25. november, 1 euro = 7,44 kr 37. Mindre SW-pumpe til havne- og ankerdrift Det forudsættes at søvandstemperaturen er 32 C, og der ses bort fra varmetabet i rørene. Størrelsen af den nye SW-pumpe blev valgt ud fra et worst-case scenarie, hvor den skulle kunne køle nok til at alle hjælpemotorerne kunne køre på en gang. For at kunne regne mængden af søvand der var nødvendig for at køle LT-vandet, blev der lavet varmebalance beregninger over vandet fra alle systemerne i drift. Med varmebalance beregningerne 38 var det muligt at finde temperaturen af LT-vandet ved centralkølerne. Temperaturerne brugt til beregningerne er målt 39. Samlingerne er markeret på bilag Bilag 26 - Priser fra Ironpump 36 Bilag 30 - Desmi, Datablad og pris, LT-pumpe, Stor 37 Bilag 9 - Valutakurs 25. november 38 Bilag 32 - Beregninger af temp. ved Centralkølere og mængden af SW-vand gennem køleren ved løsning 1 39 Bilag 13 - Målinger af temperatur på LT-system + Strøm til elmotorer 20

25 Figur 4. Varmebalance Varmebalanceberegningerne viste, at under forudsætningerne, ville temperaturen af LT-vandet ved centralkølerne være 35,7 C. Temperaturen for kølevandet, ud af centralkølerne, er sat til at være 32 C, og ikke 38 C som angivet på anlægstegningen, da den lavere temperatur er bedre, når hovedmotoren og alle systemerne kører 40. Med temperaturen ind i centralkølerne kunne det så udregnes, hvor meget effekt der skulle fjernes fra LTvandet for at nå en temperatur på 32 C. Effekten der skulle fjernes fra LT-vandet blev regnet med formlen. Hvor m er massen af LT-vand i kg/s. I dette tilfælde 85,6 m 3 /h, og for at regne det om til kg/s, blev det ganget med massefylden af ferskvand ved 40 C, 41. c er den specifikke varmekapacitet for ferskvand 42, og t er temperaturforskellen mellem LT-vandet ind i køleren og LT-vandet ud af køleren. Resultatet af beregningen blev 0,369 kw, og det er så meget effekt søvandet skal fjerne. For så at finde den nødvendige mængde at søvand i gennem kølerne, er den samme formel brug, men vendt om. P er effekten, der skal fjernes fra LT-vandet, c er den specifikke varmekapacitet for havvand 43, mens t er den samme som i forrige beregning. 40 Bilag 18 - CE statement about cooling water system 41 Kemiske og fysiske tabeller - 9. udgave - Gyldendal 42 Gyldendal opslagsværk - Fysik%20C/Materialekonstanter/SPECIFIK%20VARMEKAPACITET.aspx 21

26 Resultatet blev 0,025 kg/s, og for at få det i m 3 /h, blev det divideret med massefylden af saltvand,. Resultatet af beregningen blev 88,5 m 3 /h. Værdien, der er brugt, er oplyst i pumpeundervisningen, som massefylden for saltvandet i Lillebælt. Da det ikke var muligt at finde massefylden af saltvand, ved nogle troværdige kilder, blev det besluttet at bruge den. Da den nødvendige mængde af søvand var fundet, kunne der indhentes pumpeforslag og tilbud ved de to producenter, og beregningen af driftsprisen kunne laves. Da det, som ved LT-pumperne, er pumper fra to forskellige producenter, vil pumpen fra Ironpump igen blive kaldt Pumpe 1 og pumpen fra Desmi kaldt Pumpe 2. Først blev effekten P 1 for Pumpe 1 og Pumpe 2 beregnet på samme måde som for LT-pumperne, ved hjælp af P 2 og elmotorens virkningsgrad. P 2 for pumperne findes i databladene 44, og elmotorens virkningsgrad beregnes efter mærkeeffekterne, oplyst i databladene for elmotorerne 45. P 1 for Pumpe 1 blev 7,8 kw, og for Pumpe 2 blev den også 7,8 kw. Da SW-pumpen har kapacitet nok til, at køle LT-vandet, når tre hjælpemotorer er i drift, er der ikke brug for den eksisterende SW-pumpe under havne- og ankerdrift. Så beregnes energiforbruget for et døgn med formlen: For Pumpe 1 blev det 190 kwh og for Pumpe 2 blev det også 190 kwh. Efterfølgende ganges energiforbruget pr. døgn med de 156 havne- og ankerdage, og så findes det fulde energiforbrug for havne- og ankerdriften for SW-pumperne. For Pumpe 1 blev energiforbruget kwh og for Pumpe 2 blev det også kwh. Til sidst regnes prisen for energiforbruget. Det gøres ved at gange det fulde energiforbrug med prisen pr. kwh, og så gange med kursen for dollars. For Pumpe 1 blev prisen kr. og for Pumpe 2 blev prisen også kr. 43 Gyldendal opslagsværk - Fysik%20C/Materialekonstanter/SPECIFIK%20VARMEKAPACITET.aspx 44 Bilag 34 - Ironpump, Datablad for SW-pumpe hhv. Bilag 35 - Desmi, Datablad og pris, SW-pumpe 45 Bilag 22 -Hoyer elmotor (Ironpump) hhv. Bilag 23 - Datablad på elmotor til Desmi LT- og SW-pumper 22

27 Med en mindre SW-pumpe spares der kwh ved havne- og ankerdriften i det valgte år, uanset hvilken af pumperne der vælges, sammenlignet med energiforbruget for den eksisterende SW-pumpe, som er udregnet i afsnittet Beskrivelse af anlægget. Anskaffelsesprisen for Pumpe 1 + elmotor, i dette scenarie, er 3000 euro 46 eller kr. Anskaffelsesprisen for Pumpe 2 + elmotor, i dette scenarie, er 3800 euro 47 eller kr. Omregnet til DKK med valutakursen for euro den 25. november, 1 euro = 7,44 kr 48. Delkonklusion Beregningerne, på LT-pumperne, lavet ud fra de tre scenarier viser, at den største besparelse ligger i scenarie 3. I scenarie 3 bruges en pumpe, der har kapacitet nok til alle tre hjælpemotorer, og der er derfor ikke behov for at den eksisterende og større LT-pumpe startes op, når der skal bruges kraner. Pumperne der er brugt i scenarie 3 er en smule dyrere end dem i scenarie 1 og 2, men da indkøbet af pumperne er en engangsinvestering, og de ekstra omkostninger allerede er dækket i besparelsen, har det ingen betydning. På baggrund af resultaterne fra beregningerne, besluttes det at scenarie 3 er at foretrække, og da besparelsen er størst ved LT-pumpen fra Desmi (Pumpe2), er det den som ved disse forudsætninger, er det mest økonomisk optimale valg til løsning 1. Til løsning 1 for SW-pumpen viser beregningerne, at energiforbruget for de to forskellige pumper, er det samme, så derfor vælges pumpen fra Ironpump (Pumpe 1) fordi den er billigst i anskaffelsespris. Hvis den valgte LT-pumpe og den valgt SW-pumpe installeres, vil det give en besparelse 49 på 66,7 % af det samlede energiforbrug ved havne- og ankerdrift i det valgte driftsår. Mulig løsning nr. 2 Omdrejningsregulering med frekvensomformer Denne løsning omhandler muligheden for en energibesparelse, ved at mindske mængden af LT- og SWkølevand, ved hjælp af omdrejningsregulering af pumperne. 46 Bilag 26 - Priser fra Ironpump 47 Bilag 35 - Desmi, Datablad og pris, SW-pumpe 48 Bilag 9 - Valutakurs 25. november 49 Bilag 36 - Beregninger på besparelser 23

28 Frekvensomformerne er valgt ud fra om de er godkendt til marinebrug. Da el-nettet ombord på skibe, er en anden type end på landjorden, er der brug for specielle filtre for at undgå forvrængninger af nettet. Placeringen af frekvensomformerne skal være inden for 150 m fra elmotoren, og kablet skal være skærmet 50. Der blev indhentet priser, fra ABB og Danfoss. Både skærmet kabel og filtre er med i prisen på frekvensomformerne. Der startes med LT-pumpen 51. Først blev det beregnet hvor mange omdrejninger LT-pumpen skulle køre, hvis den skulle levere et flow på 85,6 m 3 /h, som er det nødvendige flow ved brug af tre hjælpemotorer. Der blev der brugt denne formel: Q 1 og n 1 er pumpens nuværende flow og omdrejningstal. Og Q 2 er det ønskede flow. Da de nuværende pumper er forsynet med asynkronmotorer, hvor der er forskel på drejefeltets hastighed og rotorens hastighed, skal der tages højde for dette, da frekvensen regnes ud fra drejefeltets hastighed. Slippet blev regnet med denne formel: n 1 er feltets hastighed, som ved denne elmotor med 2 polpar, o/min. n 2 er rotorens hastighed, som er oplyst på elmotorens mærkeplade 52 til o/min. Når slippet er fundet regnes drejefeltets omdrejninger med denne formel: I denne formel er n 2 omdrejningerne ved et flow på 85,6 m 3 /h og n 1 er feltets omdrejninger ved samme flow. Når drejningsfeltets hastighed er fundet, kan frekvensen findes med denne formel: 50 Bilag 37 - ABB, Data på frekvensomformere hhv. Bilag 38 - Danfoss, Designguide, Specifikationer 51 Bilag 47 - Beregninger af drift med frekvensomformer ved LT-pumpen 52 Bilag 14 - Mærkeplader LT+SW elmotorer 24

29 Resultatet af beregningerne viste at, hvis pumpen kun skal levere 85,6 m 3 /h, skal frekvensen ned på 17,1 Hz. Producenten af el-elmotorerne har oplyst, at elmotorerne ikke må komme længere ned end 20 Hz uden at have ekstern køling 53. Det betyder, at det ikke er muligt at LT-pumpen kun leverer 85,6 m^3/h, og da det er det højeste af de flows, der ønskedes ved havne- og ankerdrift, kan det konstateres, at de to andre flows også vil være under 20 Hz, og derfor heller ikke en mulighed. For at finde ud af hvor meget pumpen leverer, når frekvensen skrues ned til 20 Hz, bruges denne formel til først at finde pumpens omdrejningstal: Efterfølgende udregnes flowet af kølevand ved pumpens omdrejningstal: Q 1 og n 1 er pumpens nuværende flow og omdrejningstal. Og n 2 er pumpens omdrejningstal ved 20 Hz. Resultatet af beregningen blev at, flowet komme op på 100 m 3 /h når frekvensen sættes til 20 Hz. Hvis det skal være muligt, at bruge frekvensomformer på LT-pumpen, skal der åbnes for nogle af de kølere, der ikke bruges under havne- og ankerdrift, for at undgå at der kommer for meget køling til kølerne, der er i drift. For at komme så tæt som muligt på de 100 m 3 /h, vælges det at åbne for gearboks køleren, og det betyder, at der er behov for et flow på 109,6 m 3 /h. Pumpens omdrejninger ved dette flow, regnes på samme måde som først i afsnittet, da flowet var 85,6 m 3 /h. Der tegnes en pumpekarakteristik 54 ved de nye omdrejninger, for at trykket kan findes, så effektforbruget kan udregnes. Effekten som pumpen tilfører vandet udregnes med denne formel: 53 Bilag 39 - Udtalelse fra Bevi om min. frekvens 54 Bilag 40 - Anlægs- og pumpekarakteristik LT-pumpe 25

30 Q ny angives i m 3 /s og p angives i bar og fås ved at aflæse løftehøjde, i driftspunkt B, hvor anlægskarakteristikken skærer med pumpekarakteristikken for n=647 o/min, og så dividere med 10,2 mvs 55. Da det ikke var muligt at aflæse eller måle differenstrykket over pumpen i den eksisterende situation, og dermed ikke finde ud af hvilket differenstryk, der minimum ønskes over pumpen, var det nødvendigt kun at aflæse løftehøjde på anlægskarakteristikken og omregne den til tryk. Effekten omregnes så til effekten P 1 der trækkes fra nettet, ved at dividere med virkningsgraderne for pumpen, elmotoren og frekvensomformeren. Virkningsgraderne 56 for de to frekvensomformere, der er hentet tilbud på, er ens. Resultatet af P 1Ny for LT-pumpen blev 1,6 kw. For at bekræfte dette resultat, udregnes P 1Ny også med denne formel: P 1 og n 1 er effekten og omdrejningstallet, som det ser ud i dag, og n 2 er det nye omdrejningstal. Resultatet af den nye beregning blev 1,54 kw og det første resultat anses som bekræftet. Så udregnes LT-pumpens nye energiforbrug ved først at gange P 1Ny med 24 timer, og derefter med de 156 havne- og ankerdage, der er i det valgte driftsår. Energiforbruget for LT-elmotoren med frekvensomformer blev da kwh. Prisen for dette udregnes som løsning 1, ved at gange energiforbruget med prisen i dollars pr. kwh og derefter med kursen for dollars. Prisen bliver da kr. for at have LT-pumpen med frekvensomformer kørende i alle 156 havne- og ankerdage. Da flowet her er sat op til 109,6 m 3 /h, er der kapacitet nok til at alle hjælpemotorerne kan køre, og det er derfor ikke nødvendigt at skrue op for frekvensen, når der skal bruges kraner. Anskaffelsesprisen for frekvensomformeren fra ABB 57 er kr. 55 Oplyst i Pumpekompendium 56 Bilag 37 - ABB, Data på frekvensomformere hhv. Bilag 38 - Danfoss, Designguide, Specifikationer 26