Grøn profil for kommunale skibe. Miljøprojekt nr. 1580, 2014

Grøn profil for kommunale skibe Miljøprojekt nr. 1580, 2014

Titel: Grøn profil for kommunale skibe Redaktion: Thomas Odgaard, Incentive Michael Henriques, Incentive Martin Bøge, Incentive Frank Stuer-Lauridsen, Litehauz Svend Overgaard, Litehauz Ditte Kristensen, Litehauz Amir Maleki, Litehauz Udgiver: Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K www.mst.dk År: 2014 ISBN nr. 978-87-93178-62-5 Ansvarsfraskrivelse: Miljøstyrelsen vil, når lejligheden gives, offentliggøre rapporter og indlæg vedrørende forsknings- og udviklingsprojekter inden for miljøsektoren, finansieret af Miljøstyrelsens undersøgelsesbevilling. Det skal bemærkes, at en sådan offentliggørelse ikke nødvendigvis betyder, at det pågældende indlæg giver udtryk for Miljøstyrelsens synspunkter. Offentliggørelsen betyder imidlertid, at Miljøstyrelsen finder, at indholdet udgør et væsentligt indlæg i debatten omkring den danske miljøpolitik. Må citeres med kildeangivelse. Grøn profil for kommunale skibe 3

Indhold 1. Indledning... 5 2. Kommunale ruter og færger... 6 2.1 Kommunale færgeruter... 6 2.2 Kommunale færger og eksempelfærger... 6 3. Miljømål og teknologier... 8 3.1 Tilgængelige teknologier... 8 3.2 Teknologibeskrivelser... 10 3.2.1 Udstødningsbehandling... 10 3.2.2 Motormodifikationer... 10 3.2.3 Alternative brændstoffer og batteridrift... 11 3.2.4 Operationelle metoder... 12 3.3 Bløde ikke-teknologiske virkemidler... 12 4. Gevinster og omkostninger... 14 4.1 Tilgang... 14 4.2 Teknologier målrettet CO2-reduktion... 15 4.3 Teknologier målrettet SOX-reduktion... 16 4.4 Teknologier målrettet NOX-reduktion... 16 5. Referencer... 17 Bilag 1 Færger og færgeruter... 18 Bilag 2 Bruttoliste over teknologier... 24 Bilag 3 Plots over færger... 26 Bilag 4 Technical review Catalogue of reduction technologies Litehauz 2013... 27 4 Grøn profil for kommunale skibe

1. Indledning De danske kommuner har en række færgeruter, som de enten driver selv eller udbyder driften af. Vi ønsker med denne rapport at introducere kommunerne til mulighederne for at gøre færgedriften grønnere. Generelt forventer vi ikke at kommunerne vil foretage udskiftninger af deres færger inden for de næste 5 år, 1 og derfor ser vi i denne rapport på mulighederne for miljøforbedringer på eksisterende færger. Med rapporten ønsker vi at tydeliggøre for kommunerne, hvilke muligheder de har for at indfri en målsætning om grønnere færgedrift af netop deres færger. Og vi håber med rapporten at give kommunerne inspiration til at øge deres fokus på mulighederne for en grønnere færgedrift. Rapporten giver en oversigt over tilgængelige teknologier, som kan hjælpe kommunerne til at opnå en miljømæssig målsætning om fx reduceret CO2. For alle teknologierne har vi angivet, hvilke typer af færger teknologien egner sig til. Og vi har opgjort budgetøkonomien forbundet med de forskellige teknologier. Det har vi gjort med udgangspunkt i eksempelberegninger for en lille og en stor dansk kommunal færge. I afsnit 2 giver vi en kort introduktion til de kommunale ruter og færger. I afsnit 3 ser vi på forskellige miljømålsætninger og de teknologiske muligheder for at indfri dem. Vi samler trådene i afsnit 4, hvor vi ser nærmere på omkostningerne og gevinsterne ved de tilgængelige teknologier. De teknologiske muligheder er beskrevet i detaljer i bilag 4 (Litehauz, 2013). Rapporten er udarbejdet for Miljøstyrelsen af Incentive og Litehauz. 1 Med undtagelse af Næssund færgen Grøn profil for kommunale skibe 5

2. Kommunale ruter og færger Vi har gennemgået alle kommunale færgeruter i Danmark og identificeret de færger, som er relevante i forhold til de identificerede grønne teknologier. Vi har frasorteret færger, som ikke medtager personbiler eller har meget lav personkapacitet. På den baggrund har vi identificeret 39 kommunale færgeruter, som potentielt kunne gøres grønnere. Vi har kortlagt, hvornår driften af ruterne og nybyggeri af færger kommer i udbud næste gang ved at kontakte de relevante kommuner og Transportministeriet. Billedet var meget entydigt, at kommunerne ikke påtænker at bygge nye færger inden for 5 år, med undtagelse af Næssund færgen. På den baggrund er fokus i rapporten på at gøre eksisterende færger grønnere og ikke på indkøb af nye grønne færger. 2.1 Kommunale færgeruter I tabel 1 har vi samlet en række nøgletal for de 39 kommunale færgeruter samlet set. I bilag 1 findes de samme informationer opdelt på de enkelte færgeruter. TABEL 1 UDVALGTE NØGLETAL FOR DE 39 KOMMUNALE FÆRGERUTER, ÅR 2011 Rute Dobbeltture (1.000) Passagerer (1.000) Personkm (1.000) Biler (1.000) I alt 216 9.400 176.000 3.100 Kilde: (Danmarks Statistik, 2013) og kontaktpersoner i kommuner med færgeruter. På de 39 færgeruter blev der i 2011 sejlet næsten 216.000 dobbelture og fragtet over 9 mio. passagerer. 2.2 Kommunale færger og eksempelfærger Vi har identificeret 52 færger, som opererer på de 39 færgeruter. Færgerne har vi inddelt i to grupper, og for hver gruppe har vi gennemført eksempelberegninger af omkostningerne og gevinsterne for en repræsentativ færge ved de mulige teknologivalg. Eksempelberegningerne findes i afsnit 4. I bilag 1 findes en tabel med de 52 færger inddelt i de to grupper og med en række nøgletal for de enkelte færger. Eksempelberegningerne giver en indikationen af omkostningsniveauet, der er forbundet med teknologierne. Det er dog vigtigt at indskærpe, at valget af optimal teknologi og omkostningerne herved altid vil bero på en konkret vurdering af den enkelte færge. Inddelingen af de to færgegrupper er primært baseret på en analyse af installeret motoreffekt, men også alder og sejllængde er vurderet. Færgerne falder overordnet i de to følgende grupper: 6 Grøn profil for kommunale skibe

Små ældre færger med kort sejllængde Store nyere færger med lang sejllængde Med udgangspunkt i analyse af plots af de 52 færger over installeret effekt, byggeår og sejllængde, er følgende kvantitative fordelingskriterier fundet: 1. Installeret effekt: større eller mindre end 5.000 kw (primær fordelingsparameter) 2. Overfartslængde større eller mindre end 30 sømil 3. Bygget før eller efter 1995 Plots kan findes i bilag 3. Fra hver af de to grupper har vi valgt en repræsentativ færge. Begge færger sejler på brændstoffet MDO (Marine Diesel Oil). Vi har foretaget gennemsnitsberegninger for de respektive færger i de to grupper og valgt to eksempelfærger ud fra størst lighed med de respektive gruppers gennemsnit. De valgte færger er Odin Sydfyen (små færger), der sejler på ruten Bøjden-Fynshav og Kattegat 2 (store færger), der sejler på ruten Århus-Kalundborg. I tabel 2 ses de relevante data for de to eksempelfærger. TABEL 2 RELEVANT DATA FOR EKSEMPELFÆRGER Driftsparameter Odin Sydfyen (Lille færge) Kattegat (Stor færge) Årstal 1.982 1.996 Maks. effekt [kw] 1.280 11.700 Antaget driftseffekt [kw] 896 8.190 Overfartslængde [km] 14 85 Antal sejltimer per år [timer] 613 4.160 Specifikt brændstofforbrug [g/kwh] 175** 175 Brændstof kapacitet [m 3 ] 20 500* * Er estimeret på basis af lignende færger. ** SFOC er baseret på (Friis, 2002) og repræsenterer den lave SFOC værdi for fire-takst motorer (range 175-195 ved MCR 80%). Der er ikke angivet nogen relationelle forhold i forhold til motorstørrelse, og SFOC kan for mindre skibsmotorer potentielt set ligge højere (190 g/kwh, pers. kom. Hans Otto Kristensen) end de angivne 175. Ved en højere SFOC vil emissionsreduktionen være forholdsmæssig den samme. Installationsomkostningerne for teknologierne vil være de samme mens driftsomkostninger for teknologierne er større, i og med at forbruget af brændstofforbruget er højere. 2 I den afsluttende fase af denne rapport blev valget af Kattegat overhalet indenom af virkeligheden, idet ruten bliver nedlagt den 12. Oktober 2013. Grøn profil for kommunale skibe 7

3. Miljømål og teknologier I dette afsnit har vi set nærmere på de teknologiske muligheder for at gøre færgedriften grønnere, samt bløde ikke-teknologiske virkemidler til at øge miljøpræstationer. Vi har inddelt teknologierne i grupper efter deres primære evne til at reducere emission. Det har vi gjort for at gøre det nemt for kommunerne at identificere teknologier, som harmonerer med deres miljømålsætning. En miljømålsætning kunne fx være reduceret CO2-emission. I rapporten operere vi med tre mulige miljømålsætninger om reduceret emission til luft. 1. Klima (CO2) 2. Svovl (SOX) 3. Nitrogenoxider (NOX) Flere af teknologierne vil medvirke til at reducere to eller flere emissioner, og dermed bidrage til at opfylde flere miljømål. For hver af teknologierne har vi angivet de typer af færger, som teknologien vil kunne være relevant for. Derudover har vi angivet estimater for omkostningerne og gevinsterne, der er forbundet med teknologierne. 3.1 Tilgængelige teknologier Vores udgangspunkt har været en bruttoliste af mulige teknologier med varierende grad af reduktionspotentiale, se bilag 2. Vi har reduceret bruttolisten til en nettoliste, som kun omfatter teknologier, der er tilgængelige og relevante for kommunernes færger, og som kan tilbyde et højere reduktionspotentiale end den gældende lovgivning kræver. For hver af teknologierne har vi angivet estimater for installationsomkostninger og driftsomkostninger samt teknologiens reduktionspotentiale. Det er valgt også at medtage en beskrivelse batteridrift og motormodifikationer, men omkostningsberegninger og emissions reduktioner for disse teknologier er ikke foretaget. I den tekniske baggrundsrapport findes mere uddybende beskrivelser af batteridrift og motormodifikationer samt danske og internationale erfaringer. TABEL 3 TEKNOLOGIER RETTET MOD CO2-REDUKTION Teknologi Driftsomkostning Installationsomkostning CO2- reduktionspotentiale Slow steaming (uden motormodifikationer) Slow steaming (med motormodifikationer) Ingen Ingen 10%* 477 DKK/kW Ingen 10%* *ved 5% reduktion af fart 8 Grøn profil for kommunale skibe

TABEL 4 TEKNOLOGIER RETTET MOD SOX-REDUKTION Teknologi Installationsomkostning Driftsomkostning SOXreduktionspotentiale Scrubber 2.089 DKK/kW 3% af brændstofforbrug 90-95% Biodiesel (100%) 1.194 DKK/m 3 tank kapacitet 8-11% af brændstofforbrug samt 45 DKK/ton biodiesel i meromkostning 20-100% LNG 2.589 DKK/kW 3,2% af brændstofforbrug [kg/kwh] 90-100% TABEL 5 TEKNOLOGIER RETTET MOD NOX REDUKTION Teknologi Installationsomkostning Driftsomkostning NOX-reduktionspotentiale EGR* 343-410 DKK/kW 5-8% af brændstofforbrug 35-80% SCR 448-746 DKK/kW 26-31 DKK/MWh samt 1-2 g brændstof/kwh Op til 95% IEM (Basic) 2-15 DKK/kW - 20 % IEM (Advanced) 45-224 DKK/kW - 30-40% *Kun ved installation af ny motor. TABEL 6 TEKNOLOGIER MED TVÆRGÅENDE REDUKTIONTIONSPOTENTIALER Teknologi CO2- reduktionspotentiale NOXreduktionspotentiale SOXreduktionspotentiale Biodiesel (100%) 40-85% -14,1 til -47,1% (stigning) 100% LNG 22,5% 60*-90% 90-100% Slow steaming** 10% 10%*** 10% Batteridrift (hybrid)**** Følger reduktion i brændstofforbrug Batteridrift (100%)***** 100 % 100 % 100 % *Ved dual-fuel opnås kun 10-15% reduktion (pers. com. Hans Otto Kristensen) **Ved 5% reduktion af operationel motoreffekt og korrigeret for ekstra sejltid. ***Ved større fartreduktion kan det være nødvendigt at modificere motoren da der eller kan opstå ufuldstændig forbrænding og en relativ stigning af NOX. **** Afhængig af specifik hybridkonfiguration. *****Når batteriet oplades med el fra fornybare energikilder, som fx vindkraft. Grøn profil for kommunale skibe 9

3.2 Teknologibeskrivelser Teknologierne i nettolisten kan opdeles i fire kategorier: 1. Udstødningsbehandling 2. Motor modifikationer 3. Alternative brændstoffer og batteridrift 4. Operationelle metoder Alle teknologier på nettolisten kan som udgangspunkt installeres på de danske færger, men det må pointeres, at de enkelte teknologier i praksis kan have begrænsende faktorer, som potentielt kan betyde at installering på visse færger er uladsiggørlig, typisk relateret til pladsbegrænsninger. Det ligger dog uden for dette studie at vurdere hver enkelt færges specifikke karakteristika. I de næste underafsnit er teknologierne kort beskrevet, samt de tilfælde hvor der er særlige begrænsninger, der skal tages højde for. 3.2.1 Udstødningsbehandling Selective Catalytic Reduction (SCR) SCR er en efterbehandling af udstødningsgas, hvor et additiv, urea, sprøjtes ind i udstødningen, som derefter bliver ført gennem en katalysator. Dette resulterer i, at NOX emissioner omdannes til frit kvælstof samt vanddamp. Ved højt indhold af svovl i brændstoffet kan levetiden af katalysatoren begrænses, men da færger allerede sejler på lavsvovlsbrændstof, eller kommer til det fra 2015, udgør dette et mindre problem. Den primære begrænsende faktor ved installation af SCR er den ekstra plads, der skal bruges for at opbevare urea til SCR enheden. SCR katalysatorer, der kan anvendes ved højt svovlindhold, er stadig under udvikling. Scrubber En scrubber er en efterbehandling af udstødningsgas, hvor SOX reduceres ved at blive vasket ud. Der findes både havvands- og ferskvands-scrubbere i både lukkede og åbne systemer. Ferskvandsscrubbere skal have tilført natriumhydroxid (NaOH), og der skal derfor være plads til en ekstra lagringstank om bord på færgen. Der er ingen særlige begrænsende faktorer, men der bliver dannet slam under drift af anlægget som skal bortskaffes ved særlige modtageranlæg i havnene. Exhaust Gas Recirculation (EGR) Denne teknologi omfatter recirkulation af røggassen ind i brændkammeret, hvorved mængden af oxygen mindskes, hvilket resulterer i en reduktion af NOX. I praksis kan EGR ikke retrofittes på eksisterende motorer, da det er en integreret teknologi, og EGR er derfor ikke behandlet videre i denne undersøgelse. Vi har dog taget den med i omtalen her, da en række af de færger, der optræder på listen, har fået nye motorer og derfor stadig er i drift længe efter en normal levetid for kommercielle skibe (ca. 25-30 år). Hvis man påtænker at skifte motor for at forlænge en færges levetid, er en motor med EGR formodentlig en løsning, der fremover kan komme i betragtning for at overholde kravene til NOX-udledning også for firetaktsmotorer. Det skal dog pointeres, at hvis der sættes ny motor i et eksisterende skib, skal den nye motor jf. MARPOL Annex VI overholde de regler, der er gældende installationstidspunktet, med mindre der er tale om en identisk motor. 3.2.2 Motormodifikationer Internal Engine Modifications (IEM) IEM omfatter en række forskellige modifikationer, der foretages i motoren med henblik på at reducere NOX udledningen til at leve op til Tier II kravene. Oftest er modifikationerne rettet mod at optimere forbrændingen, forbedre kvaliteten af indsugningsluften eller foretage konstruktionsændringer i indsprøjtningssystemet. Den mest brugte modifikation er brug af slide valves, som forbedrer forstøvningen af brændstoffet i forbrændingskammeret. Eksempler på mere avancerede modifikationer er elektrisk kontrol af indsprøjtningstimingen, øget kompression og geometriske ændringer af forbrændingskammeret. NOX reduktionspotentialet ligger typisk på 10 Grøn profil for kommunale skibe

omkring 20% men ved den rigtige kombination af de mere avancerede modifikationer, forventes reduktionen at kunne nå over 30%. 3.2.3 Alternative brændstoffer og batteridrift Biobrændstof (B20) Brændstofskifte til biodiesel kan foretages med ingen eller minimale ændringer lavet på skib, motor etc., hvis indholdet af biobrændstoffet ikke er for højt. Der findes en række forskellige typer på markedet med 5-100% indhold af biobrændstof (B5-B100). Ved brug af biodiesel med over 5% indhold af biobrændstof (B5) kræver det afrensning af tank inden brug. Hvis man bruger biodiesel med højt indhold af biobrændstof, vil man skulle installere varmesystem til at opvarme brændstoffet, da det har en højere viskositet. Det kan fx resultere i tilstopning af filtre og udskiftning af kobber- og messingkomponenter, samt pakninger, der er i kontakt med biodiesel. Vi vurderer, at brug af B20 er en sandsynlig kandidat som alternativt brændstof på det nuværende marked. Ved brug af biodiesel reduceres udledning af CO2 og SOX, hvorimod der forekomme en mindre stigning af NOX-udledning i størrelsesordenen 1.5%-6.9%, (Hajbabaei, 2012). Dette kan dog afværges ved at kombinere brug af biodiesel med SCR eller EGR, selvom sidstnævnte vil kræve installation af ny motor. Brug af split injektion (i motorer med direkte indsprøjtning) og forsinkelse af indsprøjtning er også rapporteret at kunne reducere NOX og SOX, (Hajbabaei, 2012). Liquefied Natural Gas (LNG) Brændstofskifte til LNG er en potentiel løsning til at reducere både CO2, NOX og SOX, men der kan være risiko for udslip af metan, der er en drivhusgas 25 gange mere potent end CO2. Metanudslip kan begrænses med tekniske tiltag, fx mere hensigtsmæssig design af forbrændingskammeret. På sigt må der forventes trav til metanudledning til nye LNG-motorer. Begrænsende faktorer for installation på skibe er tilstrækkelig plads til LNG-tanke, idet brændstoffet optager omkring dobbelt så meget plads som konventionelt brændstof, samt plads til køleanlæg fordi LNG skal holdes på - 162 grader celsius. LNG-bunkering er i dag ikke tilgængelig i danske havne, og der må påregnes yderligere investeringer i infrastruktur ud over de installationsomkostninger, der skal foretages på færgerne, før det er muligt at bruge LNG. I en rapport fra Søfartsstyrelsen (Danish Maritime Authority, 2012) er prisen for en relativt lille bunkerstation estimeret til 15 millioner (årlig kapacitet på 52.000 m 3 ), samt årlige driftsomkostninger på 3 millioner. Selvom om dette estimat relaterer sig til en bunkerstation, der væsentligt overstiger det forventede forbrug af LNG af de to eksempelskibe (ca. 220 m 3 og 15.000 m 3 respektivt for Odin Sydfyen og Kattegat) må man altså påregne væsentlige investeringer i infrastruktur. Batteridrift Der er typisk to måder at anvende batterier på til drift af færger. En færge kan være 100% batteridrevet, og der ikke er nogen dieselmotor til fremdrift af færgen (undtagen af sikkerhedsmæssige årsager). Hvis batteriet oplades af fornybare energikilder, som fx vindkraft, opnås der 100 % reduktion af CO2, NOX og SOX. Der er indenfor nærmere fremtid planer om, at investere i denne type batterikonstellation på færger flere steder i Danmark. Den anden metode, er at anvendelse af et hybridsystem, hvor der både er en dieselmotor og et batteri installeret på færgen. Ved hybridsystemet opererer motoren hele tiden ved den mest effektive belastning, og overskydende energi lagres på batteriet, når færgen sejler langsommere eller ligger i havn og derved ikke har brug for al den producerede energi. Når færgen har brug for mere energi, end motoren leverer, hentes den nødvendige energi fra batteriet. Ved brug af hybridsystemet reduceres brændstofforbruget og der opnås en renere og mere effektiv forbrænding, som reducerer Grøn profil for kommunale skibe 11

udledningen af CO2 ca. 15-18% 3, og reducerer NOX og SOX. Scandlines har på nuværende tidspunkt taget hybridløsningen i brug på nogle af deres danske færger. 3.2.4 Operationelle metoder Slow steaming Slow steaming er en af de lavt hængende frugter i rækken af emissionsreducerende teknologier. Det er en operationel metode der indebærer, at farten sættes ned. Derved sparer man brændstof, og der opnås derved reduktioner både i CO2, NOX og SOX. Metoden er effektiv, da brændstofforbruget er proportionelt med motoreffektforbruget i tredje potens. Dvs. at hvis man reducerer farten med 5%, vil man kunne opnå 9,8% reduktion af brændstofforbrug. Figur 1 viser sammenhængen mellem motorbelastning og brændstofforbrug for henholdsvis mekanisk og elektronisk kontrollerede totakts motorer (IMarEST, 2010). For fire-takts motorer vil kurven ligge ca. 5% højere. Den mindre belastning af motor ved reduceret fart kan medføre, at forbrændingen bliver ufuldstændig, og der vil forekomme en relativ stigning af emissioner. Hvor stor emissionsstigning der er tale om er dog afhængig af motortypen og hvor langt uden for optimal belastningsområde motoren opererer. Grundlæggende vil emissionen af NOX og SOX stige jo lavere procent af MCR (motoren maksimale ydelse) der opereres på. Den relative stigning i emissioner opvejes dog af det minskede brændstofforbrug, selvom den totale reduktionen ikke er så optimal, som den kunne være. For at opnå optimal forbrænding skal motorer justeres (de-rating/de-tuning), så den passer til det nye driftsniveau, og der skal installeres elektronisk styring af brændstofpumper i stedet for mekaniske. Man Diesel og Turbo har oplyst, at der med tuning af motor ikke i sig selv kan opnås reduktioner i CO2-udledning, der opfylder kravet der træder i kraft i 2015 om 10 % CO2 reduktion for nye skibe. FIGUR 1 SPECIFIC FUEL CONSUMPTION OF MECHANICALLY CONTROLLED AND ELECTRONICALLY CONTROLLED DIESEL ENGINES Hvis man ønsker at overholde samme sejlplan, vil den længere rejsetid skulle opvejes af effektiviseringer af af- og pålæsning. 3.3 Bløde ikke-teknologiske virkemidler De tekniske muligheder for at reducere emissioner er ofte relativt synlige for ejer eller operatør. Omend der bestemt kan være økonomiske udfordringer, så er den umiddelbare barriere ofte i højere grad manglende adgang til opdateret viden om ny teknologi end det er vanskeligheder med at løse tekniske forhold. Skibsoperatører med en vilje til at engagere sig i initiativer til reduktion af udslip har stor glæde af de faglige selskaber og ikke mindst spydspidsprojekter f.eks. via eksisterende partnerskaber, som er effektiv vidensdeling. Præstationen på miljøområdet øges typisk i et samarbejde mellem vidensinstitutioner, eksterne konsulenter og virksomhedens egne ressourcer og der er til stadighed interesse i at indgå i disse samarbejder og netværk. Ny teknologi og viden er ofte formidlet og støttet gennem diverse programmidler og der kan fokuseres på at: 3 12 Grøn profil for kommunale skibe

få opdateret (også mere international information) i de faglige netværk, øge mulighederne for fast-track projekter på aktuelle skibe. Samarbejde med ligesindede firmaer kan også give bedre forretningsmuligheder og mindske investeringsbyrden gennem at: dele udgifter til essentiel kundskab, som ellers ville blive afholdt af det enkelte firma, forhandle fælles indkøb af for eksempel alternative brændsler, og indgå fælles serviceaftaler for vedligeholdelse af ny teknologi. Endelig kan det lette overgangen til grønnere operationer på danske færger, hvis der udvikles en fælles standard og rapportering hvor operatører kan sammenligne deres egne operationer med naboens. Benchmarking er et kerneelement i systemer til performancemonitering og vil bidrage til at identificere optimeringspotentialer med hensyn til brændstofeffektivitet, installering af udslipsreducerende teknologier, osv. Standarden kunne f.eks. udvikles under det kommende færgesekretariat som er planlagt oprettet i foråret 2014. Grøn profil for kommunale skibe 13

4. Gevinster og omkostninger I afsnit 2 identificerede vi to eksempelfærger hhv. en større og en mindre kommunalfærge, og i afsnit 3 opstillede vi nettolister med teknologier, som kan bruges til at realisere forskellige miljømålsætninger. I forlængelse heraf har vi opgjort omkostningerne og gevinsterne, der er forbundet med at implementere teknologierne for de to eksempelfærger. Det skal indskærpes, at der er tale om eksempelberegninger, som ikke er valideret i praksis på de udvalgte eksempelfærger og at de enkelte teknologiers anvendelighed forholder sig til typen af færge (lille og stor færge med udgangspunkt i maskinstørrelse og sejlafstand). De enkelte teknologiers direkte anvendelighed på de to eksempelfærger er ikke undersøgt. Eksempelberegningerne giver en indikation af de omkostningsniveauer, der er forbundet med de forskellige teknologier for færger i de to grupper. Valget af optimal teknologi og omkostningerne herved vil dog altid bero på en konkret vurdering af den enkelte færge. 4.1 Tilgang Vi har vurderet teknologierne ud fra en budgetøkonomisk skyggepris, dvs. vi betragter størrelsen af investerings- og driftsomkostningerne i forhold til den reducerede emission set over teknologiens levetid 4. Beregningerne er foretaget med antagelse af at begge eksempelfærger har samme emissionsprofil (emissionsfaktorer er benyttet, der knytter sig til medium speed motorer) for at kunne sammenligne forskelle mellem de fleste store og små færger med store og små motorer. 5 I analysen har vi taget udgangspunkt i et årligt afkastkrav på 10%. For hver teknologi opgør vi de budgetøkonomiske omkostninger, der er forbundet med at reducere mængden af emission med 1 kg. Det gør vi for begge eksempelfærgerne. For nogle teknologier har vi fundet negative skyggepriser. Det betyder, at der vil være driftsøkonomiske besparelser over tid forbundet med at implementere teknologien. For at få en indikation af, om det ud fra et samfundsøkonomisk perspektiv giver en gevinst at investere i de relevante teknologier, har vi sammenhold de budgetøkonomiske omkostninger med enhedsomkostningerne for emissioner, se (DTU Transport, 2013). Man skal dog være opmærksom på, at dette ikke giver det samlede billede af de samfundsøkonomiske effekter men kun en indikation. 4 Bemærk, at der ikke er tale om en samfundsøkonomisk skyggepris, som er baseret på de samfundsøkonomiske omkostninger og gevinster, og derfor fx også omfatter værdien af reduktion af andre luftemissioner. 5 I virkeligheden har Kattegat en low speed motor, hvilket ikke er typisk for større færger og reduktionen af NOx emission vil være højere. Som konsekvens vil det for netop Kattegat færgen betyde, at skyggeprisen er lavere end angivet. dvs. omkostningen forbundet med at reducere mængden af emission med et kg er lavere. 14 Grøn profil for kommunale skibe

TABEL 7 ENHEDSPRISER FOR LUFTEMISSION I 2013, 2013-PRISER, [KR./KG] Emission By Land Klima (CO2) 0,16 0,16 Svovl (SOX) 238 205 Nitrogenoxider (NOX) 52 52 Kilde: (DTU Transport, 2013) Hvis den budgetøkonomiske enhedsomkostning for en teknologi er lavere end den tilhørende enhedsomkostning, indikerer det, at samfundets gevinster ved at implementere teknologien er større end de omkostninger, kommunen har ved installationen. Vær igen opmærksom på, at vi sammenholder kommunale omkostninger med gevinster for hele samfundet. Nogle af teknologierne bidrager til at reducere flere emissioner. Her bør man have de samlede gevinster med i betragtningen og ikke alene fokusere på reduktionen af en enkelt emission. 4.2 Teknologier målrettet CO 2-reduktion Vi har identificeret en række teknologier, som egner sig til reduktion af CO2-emission, og vi præsenterer de budgetøkonomiske skyggepriser i tabel 8. TABEL 8 BUDGETØKONOMISKE SKYGGEPRISER, [KR./KG] Odin Sydfyen (Lille færge) Kattegat (Stor færge) LNG uden forsyningsinfrastruktur 2 Negativ Biodiesel 3 6 0-1 SCR/Biodiesel 6 10 1-2 Slow steaming (motor ikke modificeret) Negativ Negativ Slow steaming (motor modificeret) Negativ Negativ De budgetøkonomiske enhedspriser i tabellen skal ses i forhold til en enhedspris for CO2-emission på 0,16 kr./kg, jf. tabel 7. Husk, at vi sammenholder samfundsøkonomiske gevinster med kommunale omkostninger. Derfor bør sammenligningen kun bruges som en indikator og ikke som et strengt kriterium for, hvilke teknologier man bør overveje. Der er en indikation af, at for små færger kunne slow steamning være en mulighed, som man bør undersøge nærmere. For store færger er der ikke billede af en klart foretrukket teknologi. Grøn profil for kommunale skibe 15

4.3 Teknologier målrettet SO X-reduktion I tabel 9 præsenterer vi de budgetøkonomiske skyggepriser for teknologier, der er målrettet reduktion i SOX-emission. TABEL 9 BUDGETØKONOMISKE SKYGGEPRISER, [KR./KG] Odin Sydfyen (Lille færge) Kattegat (Stor færge) LNG uden forsyningsinfrastruktur 586 651 Negativ Biodiesel 3.390 3.593 388 495 SCR/Biodiesel 5.605 7.878 948 1.815 Slow steaming (motor ikke modificeret) Negativ Negativ Slow steaming (motor modificeret) Negativ Negativ Scrubber 1.925 2.052 245 261 Igen sammenholder vi de budgetøkonomiske skyggepriser i tabellen med enhedsprisen for SOXemission på 205-238 kr./kg, jf. tabel 7. For den lille færge er slow steaming eneste teknologi, som umiddelbart vil være velbegrundet set i forhold til enhedsprisen for SOX. For den store færge er der flere teknologier, som kunne være værd at overveje. 4.4 Teknologier målrettet NO X-reduktion Slutteligt ser vi på teknologier, der er målrettet NOX-emission. I tabel 10 har vi præsenteret de budgetøkonomiske skyggepriser for teknologier, målrettet reduktion i NOX-emission. TABEL 10 BUDGETØKONOMISKE SKYGGEPRISER, [KR./KG] Odin Sydfyen (Lille færge) Kattegat (Stor færge) LNG uden forsyningsinfrastruktur 23 35 Negativ SCR/Biodiesel 39 52 7 12 Slow steaming (motor ikke modificeret) Negativ Negativ Slow steaming (motor modificeret) 10 Negativ SCR 14 26 4 8 Den samfundsøkonomiske enhedspris for NOX er 52 kr./kg. For både den lille og den store færge finder vi, at de kommunale omkostninger opgjort pr. kg reduceret emission er lavere end den samfundsøkonomiske omkostning ved emissionen. Det gælder for alle teknologierne. 16 Grøn profil for kommunale skibe

5. Referencer Danish Maritime Authority. (2012). North European LNG Infrastructure Project - A feasibility study for an LNG filling station infrastructure and test of recommendations. Danmarks Statistik. (20. August 2013). SKIB31: Indenrigs færgetransport efter færgerute og enhed. Hentet fra Stastikbanken.dk: http://www.statistikbanken.dk/statbank5a/default.asp?w=1920 DTU Transport. (26. August 2013). DTU Data- og Modelcenter. Hentet fra Transportøkonomiske Enhedspriser: http://www.modelcenter.transport.dtu.dk/publikationer/transportoekonomiske- Enhedspriser Friis, A. (2002). Ship Design Part 1. Technical University of Denmark, Department of Mechanical Engineering, Coarsta, Martitime and Structural Engineering. Hajbabaei, M. (2012). Evaluation of the Impacts of Biodiesel and Second Generation Biofuels on NOx Emissions for CARB Diesel Fuels. Environ. Sci. Technol. IMarEST. (2010). Reduction Of Ghg Emissions From Ships. Marine Environment Protection Committee. Institute of Marine Engineering, Science and Technology. Litehauz. (2013). Technical review - catalogue of reduction technologies. Grøn profil for kommunale skibe 17

Bilag 1 Færger og færgeruter Med udgangspunkt i (Danmarks Statistik, 2013) har vi opbygget en database over danske færger og færgeruter. Vi har suppleret databasen med data fra de enkelte færgers hjemmesider og med informationer indsamlet gennem telefonisk kontakt til relevante medarbejdere i de enkelte kommuner. I de tilfælde, hvor længden af færgeruterne ikke har været tilgængelig, har vi opmålt ruten vha. Google Earth, så der er tale om cirkaopmålinger. I den samlede database har vi identificeret 39 kommunale færgeruter, som er relevante i forhold til de tilgængelige teknologier. Det er de 39 færgeruter, som danner grundlag analysen. I tabel 11 præsenterer vi de 39 ruter med udvalgte nøgletal. TABEL 11 RELEVANTE RUTER OG UDVALGTE NØGLETAL (PR. ÅR) Rute Dobbeltture Passagerer (1,000) Person-km (1,000) Biler (1,000) Assens-Baagø 1.662 21 128 3.378 Ballebro- Hardeshøj 10.239 273 546 161.301 Bandholm-Askø 2.791 39 313 19.066 Branden-Fur 26.280 721 721 286.986 Bøjden-Fynshav 3.351 356 4.988 139.990 Esbjerg-Fanø 14.762 1.690 6.760 334.248 Feggesund overfart 13.886 137 137 71.113 Fejø-Kragenæs 6.408 159 478 83.435 Femø-Kragenæs 2.284 45 587 19.883 Frederikshavn- Læsø Fåborg- Avernakø-Lyø 1.453 263 7.363 70.531 2.213 77 918 16.240 Fåborg-Søby 1.613 79 1.420 33.663 Grenaa-Anholt 249 28 1.331 1.339 Hals-Egense 26.636 268 268 136.372 Havnsø-Sejerø 1.670 81 1.456 31.748 Holbæk-Orø 3.530 95 663 24.474 Hov-Samsø 2.576 385 8.078 130.026 Hov-Tunø 680 48 814 504 Hundested- Rørvig Hvalpsund- Sundsøre 5.881 323 1.938 111.222 10.024 129 259 72.057 18 Grøn profil for kommunale skibe

Rute Dobbeltture Passagerer (1,000) Person-km (1,000) Biler (1,000) Kalundborg- Samsø Kalundborg- Aarhus 919 155 6.337 46.186 1.158 142 12.625 77.633 Kleppen-Venø 19.200 237 237 116.964 Køge-Rønne 365 57 9.753 17.823 Næssund overfart 13.820 83 167 37.130 Rudkøbing- Marstal Rudkøbing- Strynø Sjællands Odde- Ebeltoft Sjællands Odde- Aarhus Snaptun- Endelave 1.859 157 2.663 50.548 2.418 64 509 16.563 1.960 700 29.381 244.560 2.796 1.203 56.542 454.967 1.041 55 1.657 17.444 Stigsnæs-Agersø 5.227 102 306 38.633 Stigsnæs-Omø 2.613 50 699 18.442 Stubbekøbing- Bogø Svendborg- Skarø-Drejø Svendborg- Ærøskøbing 1.291 26 79 3.534 1.497 41 811 16.799 1.975 293 6.745 71.922 Søby-Fynshav 1.311 64 1.082 23.657 Thyborøn-Agger 5.553 140 280 60.460 Tårs-Spodsbjerg 6.185 425 6.377 182.340 Aarø-Aarøsund 6.517 139 139 44.980 Grøn profil for kommunale skibe 19

I tabel 12 og tabel 13 har vi samlet udvalgte nøgletal for de 52 færger som betjener de 39 ruter. I tabel 12 har vi samlet de små færger og i tabel 13 de store færger. TABEL 12 RELEVANTE FÆRGERUTER (SMÅ FÆRGER) OG UDVALGTE NØGLETAL. Rute Skib Rederi Byggeår Motoreffekt [kw] Rutelængde [km] Aarø- Aarøsund Aarø Aarø Færgefart (Haderslev Kommune) 1999 480 1 Assens-Baagø Baagø- Færgen Assens-Baagø Færgen Aps. 1976 254 7 Ballebro- Hardeshøj Bitten Clausen Hardeshøj - Ballebro Færgefart (Sønderborg Kommune) 2001 602 2 Bandholm- Askø Askø Lolland Færgefart (Lolland Kommune) 1993 452 6 Bøjden- Fynshav Spodsbjerg Færgen 1972 882 14 Bøjden- Fynshav Thor Sydfyn Færgen 1978 1.177 14 Bøjden- Fynshav Bøjden- Fynshav Frigg Sydfyn Færgen 1984 1.280 14 Odin Sydfyn Færgen 1982 1.280 14 Branden-Fur Sleipner-Fur Fursund Færgefart (Skive Kommune) Branden-Fur Mjølner-Fur Fursund Færgeri (skive kommune) 1996 458 0.5 2011 772 0,5 Esbjerg-Fanø Sønderho Færgen 1962 235 3 Esbjerg-Fanø Fenja Færgen 1998 863 3 Esbjerg-Fanø Menja Færgen 1998 863 3 20 Grøn profil for kommunale skibe

Rute Skib Rederi Byggeår Motoreffekt [kw] Fåborg- Avernakø-Lyø Rutelængde [km] Faaborg III Ø-færgen A/S 2012 748 8 Fåborg-Søby Skjoldnæs Ærøfærgerne 1979 442 20 Feggesund overfart Sallingsund I/S Mors-Thy Færgefart 1958 157 0,8 Feggesund overfart Feggesund I/S Mors-Thy Færgefart 2012 736 0,8 Fejø- Kragenæs Christine Lolland Færgefart (Lolland Kommune) 2002 740 3 Femø- Kragenæs Femøsund Lolland Færgefart (Lolland Kommune) 1996 618 14 Frederikshav n-læsø Ane Læsø ex Vesborg Færgeselskab et Læsø K/S 1995 1.770 28 Frederikshav n-læsø Margrethe Læsø Færgeselskab et Læsø K/S 1996 2.800 28 Grenaa- Anholt Anholt Grenå - Anholt Færgefart (Norddjurs Kommune) Hals-Egense Egense Hals-Egense Færgefart (Aalborg Kommune) 2003 1.290 50 1955 187 0,5 Hals-Egense Hals-Egense Hals-Egense Færgefart (Aalborg Kommune) 1961 670 0,5 Havnsø- Sejerø Sejerøfærgen Færgeselskab et Bjergsted (Kalundborg Kommune) 1998 2.552 19 Grøn profil for kommunale skibe 21

Rute Skib Rederi Byggeår Motoreffekt [kw] Hou-Tunø Tunøfærgen Hov-Tunø Færgefart (Odder Kommune) Rutelængde [km] 1993 442 14 Hundested- Rørvig Nakkehage* Hundested - Rørvig Færgefart 1955 221 6 Hundested- Rørvig Skansehage* Hundested - Rørvig Færgefart 1959 224 6 Hvalpsund- Sundsøre Kalundborg- Samsø Mary Hvalpsund - Sundsøre Færgefart (Skive Kommune) Kyholm Danske Færger A/S Kleppen-Venø Venø Færgen Venø Færgefart (Struer Kommune) Næssund overfart Rudkøbing- Strynø Snaptun- Endelave Næssund Mors - Thy Færgefart (Morsø Kommune) Strynø Strynø - Rudkøbing Færgefart (Langeland Kommune) Endelave Endelave Færgefart (Horsens Kommune) 2006 588 2 1998 2.940 45 2010 512 0,3 1964 154 1 2013 736 7 1996 1.272 17 Søby-Fynshav Skjoldnæs Ærøfærgerne 1979 442 20 Stigsnæs- Agersø Agersø III Agersø - Omø Færgerne (Slagelse Kommune) 2012 748 3 Stigsnæs- Omø Stubbekøbing -Bogø Svendborg- Ærøskøbing Omø Agersø - Omø Færgerne (Slagelse Kommune) Ida Bogø - Stubbekøbing Overfarten (Vordingborg Kommune) 2004 734 3 1959 154 2 Ærøskøbing Ærøfærgerne 1999 1.980 24 22 Grøn profil for kommunale skibe

Rute Skib Rederi Byggeår Motoreffekt [kw] Svendborg- Ærøskøbing Rutelængde [km] Marstal Ærøfærgerne 1999 1.980 16 Svendborg- Skarø-Drejø Tårs- Spodsbjerg Tårs- Spodsbjerg Thyborøn- Agger Højestene Rederiet Højestene (Svendborg Kommune) 1997 748 15 Lolland Færgen 2012 4.100 14 Langeland Færgen 2012 4.100 14 Kanalen Thyborøn Færgefart (Lemvig Kommune) 1975 610 2 * Ny færge i 2013 (pers. comm. Hans Otto Kristensen) TABEL 13 RELEVANTE FÆRGERUTER (STORE FÆRGER) OG UDVALGTE NØGLETAL Rute Skib Rederi Byggeår Motoreffekt [kw] Rutelængde [km] Hou-Samsø Kanhave Færgen 2009 5.000 20 Kalundborg- Aarhus Kattegat Kattegatruten A/S 1996 11.700 85 Kalundborg- Aarhus* Dolphin Jet Kattegatruten A/S 2004 32.800 85 Køge-Rønne Hammerode Færgen 2005 8.640 170 Køge-Rønne Dueodde Færgen 2005 8.640 170 Sjællands Odde-Aarhus Sjællands Odde-Ebeltoft Sjællands Odde-Ebeltoft Max Mols Mols Linien 1998 28.800 72 KatExpress1 Mols Linien 2009 36.000 72 KatExpress 2 Mols Linien 2013 36.000 72 * Nedlagt den 12. oktober, 2013. Grøn profil for kommunale skibe 23

Bilag 2 Bruttoliste over teknologier Bruttolisten er blevet udviklet på baggrund af en lang række studier, videnskabelige udgivelser og større teknologi-reviews og repræsenterer en væsentlig samling af resultater fra den tilgængelige litteratur. Referencer til de enkelte reduktionspotentialer og kan findes i den tekniske rapport (bilag til denne rapport). TABEL 14 BRUTTOLISTE TECHNOLOGIER: ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER. NA= NO INFORMATION AVAILABLE. Technology NOX SOX CO2 Biofuel -47.1 to -1.6% 20 100% 40-85%* Dimethyl Ether (DME) 35% - 95%* Fuel cells/hydrogen < 100% 100% 20-100% Liquefied Natural Gas (LNG) 60-90% 90-100% 22.5% Batteries - Renewable energy from shore (REFS) 100% 100% 100% Batteries - Hybrid Follow fuel consumption reducion Solar energy 8-17% 8-17% 8-17% Ultra Low Sulfur Diesel Fuel (ULSDF) - 90% - Wind power 10-35% 10-35% 10-35% Wave power NA NA NA 24 Grøn profil for kommunale skibe

TABEL 15 BRUTTOLISTE TECHNOLOGIER: UDSTØDNINGSBEHANDLING, MODIFIKATION AF FORBRÆNDING, SAMT OPERATIONELLE METODER Technology NOX SOX CO2 Efterbehandlingsteknologier af udstødning Diesel Particle filter (DPF) 0% 0% -3.5% Exhaust Gas Recirculation (EGR) 35-80% 0-19% -1-3% Plasma Assisted Catalytic Reduction (PACR) 80-97% - - Scrubber Low Sulfur (SLS) Yes, No 90-95%* -3% Scrubber High Sulfur (SHS) Yes, No 90-95%* -3% Selective Catalytic Reduction (SCR) <95% 0 NR Selective Non Catalytic Reduction (SNCR) 50% - - Modifikation af forbrænding Combustion Air Saturation System (CASS) 30-60% - - Direct Water Injection (DWI) 42-60% - -2-0% Fluidized Bed Combustion (FBC) - - - Humid Air Motors (HAM) 30 70% - - Internal Engine Modifications - Slide Valves 30% - 0% Intercooler Recuperative gas turbine (ICR) - - - Limestone - 50-60% - Water in Fuel (WIF) 20-55% Yes 0% Operational measures Slow steaming(c) (no derating/re-tuning) - - 7-25% Slow steaming(c) (with derating/re-tuning) - - 7-30% Grøn profil for kommunale skibe 25

Bilag 3 Plots over færger 26 Grøn profil for kommunale skibe

Bilag 4 Technical review Catalogue of reduction technologies Litehauz 2013 Grøn profil for kommunale skibe 27

Technical review Catalogue of reduction technologies This technical review is the appendix 2 to the report Grøn Profil for Kommunale Færger (Green Profile for Municipal Ferries). It considers air emission technologies and their applicability to Danish ferries. It reviews abatement technologies and presents cost calculations for installment, operation and the associated reduction potential for the respective technologies. Danish Environmental Protection Agency Picture: Kai W. Mosgaard

1 LITEHAUZ December 2013 ABBREVIATIONS... 2 1 INTRODUCTION... 3 2 LONG LIST... 4 3 SHORT LIST CRITERIA... 6 3.1 Existing Regulation on Air Emissions for Ships Trading in Danish Waters... 6 3.1.1 Regulation of NOx... 6 3.1.2 Regulation of SOx... 7 3.1.3 Ozone Depleting Substances... 7 3.1.4 CO 2 emissions... 7 3.2 Technology Availability... 8 3.3 Short List of Technologies... 9 3.3.1 NOx Reduction Technologies... 9 3.3.2 SOx Reduction Technologies... 9 3.3.3 CO 2 reduction technologies... 10 3.3.4 Other emission parameters... 10 3.3.5 Operational measures... 10 4 TECHNOLOGY DESCRIPTION AND COST... 12 4.1 Selective Catalytic Reduction (SCR)... 12 4.2 Exhaust Gas Recirculation (EGR)... 13 4.3 Scrubbers... 14 4.4 Biofuel... 14 4.5 Liqified Natural Gas (LNG)... 16 4.6 Slow steaming... 17 5 ADDITIONAL TECHNOLOGIES... 19 5.1 Battery power... 19 5.1.1 Current status in Denmark... 20 5.1.2 International experience... 21 5.2 Internal enigne modifications... 22 6 SOFT INSTRUMENTS FOR ENHANCING ENVIRONMENTAL PERFORMANCE... 24 7 EXAMPLES OF TECHNOLOGY APPLICATION... 25 7.1 Choice of ferries... 25 7.2 Feasibility of technologies for example ferries... 26 7.3 Cost Calculations... 27 7.4 Emission reductions... 28 8 REFERENCES... 31 APPENDIX A - LONG LIST... 36 APPENDIX B PLOT OF FERRIES... 40

2 LITEHAUZ December 2013 Abbreviations BC B20 B100 CAPEX CASS CO 2 DME DWI DPF ECA EEDI EGR FBC GHG HAM HFC HFO ICR IEM- ADV IEM- SV IMO LNG MARPOL MDO MEPC MCR MW NA NECA NOx NR ODS OPEX PACR PM REFS SCR SECA SEEMP SFOC SHS SLS SOx SNCR SSDR ULSD VOC WIF Black carbon Conventional fuel blended with 20% biodiesel 100% biofuel Capital expenditures Combustion Air Saturation System Carbon dioxide Dimethyl ether Direct Water Injection Diesel particulate filters Emission control area Energy Efficiency Design Index Exhaust Gas Recirculation Fluidized Bed Combustion Green House Gases Humid Air Motors Hydrofluorocarbons Heavy fuel oil Intercooler Recuperative gas turbine Internal engine Modifications - Advanced Internal engine Modifications - Slide Valves International Maritime Organization Liquefied Natural Gas International Convention for the Prevention of Pollution From Ships Marine distillate oil Marine Environment Protection Committee Maximum Capacity Rating Megawatt Not available Nitrogen oxides Emission Control Area Nitrogen oxides Not reported Ozone Depleting Substances Operating expenditures Plasma assisted Catalytic Reduction Particulate matter Renewable Energy from Shore Selective catalytic reduction Sulphur Oxide Emission Control Area Ship Energy Efficiency Management Plan Specific fuel oil consumption Scrubber High Sulphur Scrubber Low Sulphur Sulphur oxides Selective Non Catalytic Reduction Slow- steaming de- rating Ultra- low sulphur diesel Volatile organic compound Water in Fuel systems or Water in Fuel Emulsions

3 LITEHAUZ December 2013 1 Introduction This technical report is the appendix 2 to the report Grøn profil for kommunale skibe (Green profile for municipal ships). It considers air emission technologies and their applicability to Danish ferries. It reviews abatement technologies and presents cost calculations for instalment, operation and the associated reduction potential for the respective technologies.

4 LITEHAUZ December 2013 2 Long List A number of scientific articles and reviews have been investigated to produce a long list of abatement technologies for reducing emissions to air in ships. The long list is presented in Table 2. The technologies on the Long List are given colour codes according their ability to generate reductions beyond the current compliance level, see Table 1. Category 1 is the category where the largest reductions are achieved. In this category the technologies comply with more than what is or will be required. The technologies, which fall into category 4 reduce emissions but not enough to comply with the existing or upcoming regulations, e.g. CO 2 has to be reduced by 10% by 2015. Category 2 and 3 fall in between. In general, no regulations regarding Particulate matter (PM), Black carbon (BC), Volatile organic compounds (VOC), or Green House Gasses (GHGs) (except CO 2 ) exist, and categorisation of these compounds have been decided based on what is realistic with the available technology. Reduction of emissions of noise to air or water has not been a part of the study. A full long list with references is given in the Appendix. Table 1 Color codes for long list technologies, where green Cat. 1 is the Cat. 1 Cat. 2 Cat. 3 Cat. 4 best category and orange Cat. 4 is the category with the lowest reductions achieved. NOx 80% (comply with Tier III) 50-80% (comply with Tier II) 20-50% (comply with Tier II) >0-20% (does not comply with Tier II) SOx >90 % 60-90 % 40-60% >0-40 % CO 2 >30% 20-30% 10-20% >0-10% PM >80% 60-80% 25-60% >0-25% BC >80% 60-80% 30-60% >0-30% VOC >80% 60-80% 30-60% >0-30% GHG >50% 30-50% 10-30% >0-10% For all emissions, red indicates an increase in emissions or no change.

5 LITEHAUZ December 2013 Table 2 Long List of reduction technologies (R= retrofit, N= newbuild), simplified version. The full long list with references is presented in Appendix A. NR = not reported Technology Post engine technologies Fuel savings (%) VOC (%) NOx (%) SOx CO 2 (%) GHG (%) PM (%) BC (%) Availa ble <5 years Retofit newbui ld Diesel Particle filter (DPF) - - 0 0-3.5-85 85-99 No R & N Exhaust Gas Recirculation (EGR) - 4-35 - 80 0-19 - 1-3 - 40-58 0 Yes N Plasma Assisted Catalytic Reduction (PACR) - - 80-97 - - - - - No - Scrubber Low Sulfur (SLS) - - Yes, No 90-95 (a) - 3-75 (a) - 80 37.5 Yes R & N Scrubber High Sulfur (SHS) - - Yes, No 90-95 (a) - 3-75 (a) - 80 60 Yes R & N Selective Catalytic Reduction (SCR) - - < 95 0 NR - 25-45 >35 Yes R & N Selective Non Catalytic Reduction (SNCR) - - 50 - - - - - Yes R & N Fuel switching Biofuel - - - 47.1 to - 1.6 20-100 40-85 (d) - 25 - Yes R & N Dimethyl Ether (DME) - - 35-95 (d) - 97 - No R & N Fuel cells/hydrogen - < 100 100 Liquefied Natural Gas (LNG) - 50 10 (e) - 90 90-100 22.5 20-100 - 100 100 No - 0-25 (b) < 99 93.5 Yes R & N Batteries Renewable energy from shore - - 100 100 100 - - - Yes R & N Batteries Hybrid (f) - - Follow fuel consump tion Follow fuel consum ption Follow fuel consum ption - - - Yes R & N Solar energy Few % - - - 1-2 - - - NR R & N Ultra Low Sulfur Diesel Fuel (ULSDF) - - - 90 - - - - NR R & N Wind power 5-20 - - - - - - - NR R & N Wave power Limited - - - - - - - NR - Combustion modification Combustion Air Saturation System (CASS) - - 30-60 - - - - - No - Direct Water Injection (DWI) - - 42-60 - - 2-0 - < 50 - Yes R & N Fluidized Bed Combustion (FBC) - - - - - - - - No - Humid Air Motors (HAM) - - 30-70 - - - < 50 - NR R & N Internal Engine Modifications - Slide Valves - 50 30-0 - 80 25 Yes R & N Intercooler Recuperative gas turbine (ICR) 25-30 - - - - - - - NR N Limestone 50-60 NR - Water in Fuel (WIF) - - 20-55 Yes 0-30 70 Yes R & N Operational measures Slow steaming (c) (no derating/re- tuning) 7-25 7-25 - 30-0 Yes R & N Slow steaming (c) (with derating/re- tuning) 7-30 7-30 0-30 Yes R & N a Only stated for scrubber in general b) Risk of methane slip c) Engine load reduced from 100% to 40%. d) If produced from biomass e) Some dual fuel systems only 10-15%, f) Reduction potential is dependent on specific configuration of system

6 LITEHAUZ December 2013 3 Short List Criteria The technologies on the long list are evaluated with regards to reduction potential, maturity and uptake time. In order to be shortlisted: The reduction potential will have to exceed the required compliance levels in existing regulation (and near future compliance requirements, i.e. SOx in 2015, Tier III NOx reduction in 2016 and CO 2 reduction in 2015) The technology needs to be commercially available and implementable within a five- year timeframe. Internal Engine Modifications (IEM) are also included on the short list, though it is not possible to be in compliance with Tier III from application of EIM methods. IEM will allow vessels built before 2000 to comply with Tier I, as recently required by the Danish Ministry of Transport. 1 3.1 Existing Regulation on Air Emissions for Ships Trading in Danish Waters The existing and planned regulations on air emissions, for ships trading in Danish waters, are governed by the IMO International Convention for the Prevention of Pollution from Ship (MARPOL 73/78), which entered into force in May 2005. MARPOL comprises six Annexes with Annex VI covering the prevention of air pollution from ships. There is a number of specific provisions in MARPOL relating to the area to which the regulation applies (e.g. within or outside of 12 nm, in special areas, in ports with reception facilities) and to the timing of the implementation as governed e.g. by the ship s year of build and size class. The emission parameters, which are regulated comprise: nitrogen oxides (NOx), sulphuric oxides (SOx), ozone depleting substances ODS and CO 2. There is currently no direct regulation in Denmark concerning particulate matter (PM) 2 in emissions from ships or volatile organic compounds (VOC) 3 as well as green house gasses (GHG) apart from those covered under ODS, SEEMP and EEDI (see section 3.1.4). 3.1.1 Regulation of NOx NOx reduction from shipping is addressed in Regulation 13 under MARPOL Annex VI. The regulation applies a three- levelled tiered approach, where compliance requirements with Tier I and Tier II are already in force. Tier III requirements will enter into force in 2016, however the compliance date is subject to a technical review (to be concluded 2013) and could be delayed. Tier III applies for ships operating in NOx Emission Control Areas (NECAs) that fall under the following categories: 1) built on or after the 1st of January 2016, 2) of 400 gross tonnage or above and 3) with an engine power output of more than 130 kw. 1 Ships operating on Bøjden- Fynshav and Ballen- Kalundborg 2 PMs are indirectly addressed under SOx regulation. 3 Except for tankers under MARPOL Annex VI

7 LITEHAUZ December 2013 The Danish waters comprise parts of the OSPAR and HELCOM areas (North Sea and Baltic Sea 4 ). The OSPAR and HELCOM areas do not have NECA status, though work is being undertaken to apply for such in both areas. There is at this point no affirmative information on when and if the status for these areas will change in the near future following the discussion of NECAs at MEPC 65 in May 2013. In 2009, MEPC approved an application from USA and Canada to designate North American waters as SECA and NECA from 2016. 3.1.2 Regulation of SOx SOx reduction is addressed in Regulation 14 under MARPOL Annex VI. The emission requirements are linked to the sulphur content in fuels. From 2012 is the sulphur content limit in fuels globally <3.5% and from 2010 <1% in SOx Emission Control Areas (SECAs). Both the North Sea and the Baltic Sea have status as SECA (from 2007 and 2006, respectively (IMO, 2013b)). Specifically, ships at berth in EU harbours and in canals have been regulated since 2010 and must comply with a 0.1% sulfur limit (EU directive 2005/33/EC, 2005). The same sulfur content limit of 0.1% will apply also for SECA waters in 2015. 3.1.3 Ozone Depleting Substances The use of ODS is addressed in Regulation 12 under MARPOL Annex VI and applies to all equipment not permanently sealed. Installation of equipment containing ODS (except HCFCs) on ships constructed on or after May 19th 2005 is prohibited. HCFCs will be prohibited on ships constructed on or after 2020. Coming EU legislation will from 2014 strengthen ODS regulation on EU flagged ships prohibiting service on equipment containing ODS, though still allowing the equipment to stay on board. 3.1.4 CO 2 emissions Regulation of CO 2 emissions is included in MARPOL Annex VI under the Energy Efficiency Design Index (EEDI) and the Ship energy Efficiency Management Plan (SEEMP). The regulation applies to all new ships constructed on or after 1 st of January 2013 as well as for existing ships, which undergo a major conversion. EEDI regulates new ships to be more energy efficient (less polluting) with regards to design, equipment and engines. The EEDI provides a specific figure for an individual ship design, expressed in grams of carbon dioxide (CO 2 ) per ship s capacity- mile 5 (Resolution MEPC.212(63), 2012). The EEDI requires step- wise improvements to the 4 The Baltic Sea are in the context of HELCOM understood as also comprising Kattegat and Belt Sea 5 For bulk carriers, tankers, gas tankers, ro- ro cargo ships, general cargo ships, refrigerated cargo carrier and combination carriers deadweight is to be used as capacity. For passenger ships and ro- ro passenger ships, gross tonnage should be used as capacity. For containerships, 70 per cent of the deadweight is used as capacity