Pilot E-midler setter fart på ammoniakkskip

Viridis Bulk Carriers har allerede syv potensielle kunder som ønsker å benytte nullutslipps ammoniakkskip til frakt av sine varer langs norskekysten og til og fra havner i Nord-Europa.

Med støtte fra Innovasjon Norge og Norges forskningsråd via Pilot E-programmet er målet å utvikle konseptet for et bulkskip på 5000 dødvekttonn. Pilot E-midlene skal bidra til at de tekniske og kommersielle avklaringene er kommet så langt at et skip kan settes i bestilling mot slutten av 2022 og settes i drift mot slutten av 2024 eller tidlig 2025.

Skalerbart

På teknisk side samarbeider Viridis Bulk Carrier med blant andre Kongsberg Maritime og Sintef Ocean. Skipskonseptet har fått navnet «Flexbulk – NH3 Power». Med utgangspunkt i 5000-tonneren er ideen å kunne skalere opp og ned i størrelse for å dekke det meste av bulkskipssegmentet i Nord-Europa, det vil si alt fra 1000 dvt og opp til 10.000 dvt.

Viridis Bulk Carriers er et joint venture mellom Amon Maritime, Navigare Logistics og Mosvold rederi. Rederiet tar sikte på å bygge og operere ammoniakkdrevne bulkskip i nærskipsfart. Partnerskapet ble etablert i forbindelse med tilbudet på Green Bulk-prosjektet i Grønt skipsfartsprogram. Felleskjøpet Agri og Heidelberg Cement ville tilby en 15-årskontrakt med et rederi som kunne tilby nullutslipps bulkskip. Egil Ulans Rederi vant kontrakten og skal bruke en ABC-motor som skal gå på hydrogen.

Kundene vil ha nullutslipp

Gjennom utvikling av konseptet oppdaget Viridis Bulk Carriers i tett dialog med befraktere et stort markedspotensial for ammoniakkdrevne skip. Rederiet har derfor inngått intensjonsavtale med syv selskaper med stort behov for bulktransport og ser ammoniakk som et framtidig nullutslipps drivstoff.

De syv er Elkem, Vestkorn, BioMar, Franzefoss Minerals, Yara, Saltimport, Viken AT Market. Ifølge Viridis har de syv befrakterne et underliggende «short sea» bulkvolum på 20 millioner tonn per år, fordelt på ca. 5000 skipninger, tilsvarende 100 skip i operasjon.

Samarbeid på vareflyt

En viktig oppgave i prosjektet er å se på mest mulig optimal bruk av skip for å dekke kundenes transportbehov og sørge for last begge veier og minst mulig ballastetapper, det vil si uten last. Det vil også være med på å avgjøre designkriterier samt energi- og effektbehov og hvor stor motor det er behov for.

Kommersiell direktør Karl Arthur Bræin sier til TU at skipstypen kan gå inn og konkurrere i et marked på over 3000 skip i Europa. De fleste er svært gamle og trenger utskifting. I Norge er gjennomsnittsalderen på nærskipsflåten rundt 30 år. Bræin sier at erfaringene fra nærskipsmarkedet kan overføres til større skip og havgående fartøyer.

Motorvalg

Sintef Ocean er med og bistår i kvalifisering og analyser av motoralternativer. Forskningsleder Anders Valland sier til TU at så å si alle de store og seriøse motorleverandører innen totakts- og firetaktsmotorer jobber med utvikling av ammoniakkversjoner. For bulkskip i nærskipsfart er medium speed firetaktsmotorer, enten høytrykk eller lavtrykk, mest aktuelt. Blant motorprodusentene er både Wärtsilä og Bergen Engines i gang med utvikling og testing.

– Det er liten tvil om de får det til, det er mer snakk om praktiske løsninger og eventuell innblanding av andre drivstoff for å hjelpe til med tenning, sier Valland.

Ammoniakk er ikke så lettantennelig som marint drivstoff eller hydrogen. Det er derfor aktuelt å blande inn enten natur- eller biogass, diesel eller hydrogen til pilottenning. Noe av nøkkelen for motorprodusentene er derfor å finne de beste alternativene som sikrer høy motorytelse, god energiutnyttelse og lite eller ingen utslipp.

Logistikk

Sintef Ocean bidrar også med energi- og logistikkoptimalisering. Forskningsinstitusjonen har allerede flere modeller og verktøy som benyttes til å optimalisere både skipsdesign og energibehov for rådende vær- og vindforhold på seilingsruter, basert på målinger av vind, bølger, strøm og sesongvariasjoner.

Markedssjef for maritim, Trond Johnsen, opplyser at Sintef Ocean skal lage en ny modell for Flexbulk-prosjektet. Kort fortalt skal Sintef Ocean utvikle en optimeringsmodell for logistikksystemet som må ta hensyn til skipets rekkevidde i ulike værforhold og alternative ammoniakk-knutepunkt.

Viridis og partnerne er også med på å finne en løsning for bunkring og terminal for ammoniakk. I september ble Azane Fuel Solutions tildelt 89 millioner kroner via Grønn Plattform til å utvikle og bygge bunkringsterminaler som er fleksible og kan ta imot og distribuere både nedkjølt og trykksatt ammoniakk (NH₃) der det er behov. Azane Fuel Solutions ble dannet i sommer som et felles prosjekt mellom Econnect Energy (tidligere LNG Connect) og Amon Maritime. Karl Arthur Bræin mener derfor at de stiller med en komplett løsning som bidrar til å løse det evige høna-og-egget-problemet.

Parallelt med de tekniske og kommersielle løsningene jobber prosjektet tett med DNV og Sjøfartsdirektoratet for å tilfredsstille klasse- og flaggstatskrav. Regelverket er ikke helt på plass, men utvikles parallelt. En ammoniakkhåndbok ble publisert tidligere i år.

Trekker lasset sammen

Viridis-partneren er svært fornøyd med hvordan norske myndigheter stiller opp og bidrar til at norske selskaper kan ligge i front med utviklingen av nye nullutslippsløsninger.

– Vi er stolte og glad for at både myndigheter, befraktere og teknologipartnere er med på vår visjon om nullutslippsskip. Det er mange som ønsker å ta et krafttak for å få ned utslipp. Det er slik samfunnet beveger seg framover i riktig retning og gir norsk teknologi et forsprang, sier Bræin.

Ammoniakk

Ammoniakk (NH₃) som drivstoff har store fordeler framfor hydrogen (H₂). Ammoniakk er giftig, men håndteres i dag som kommersiell vare og fraktes rundt på en rekke skip. Yara benytter ammoniakk som råstoff til sin gjødselproduksjon og opererer en flåte på11 ammoniakktankere. Per i dag produseres det meste av ammoniakk og hydrogen ved reformering av naturgass. Da slippes det ut store mengder CO₂. Skal ammoniakk være et nullutslipps alternativ, må den framstilles ved hjelp av fornybar energi, det vil si vind-, sol- eller vannkraft.

Mens hydrogen må kjøles ned til -253 grader for å bli flytende og redusere volumet til 1/600-del, blir ammoniakk flytende ved -33 grader Celsius. En utfordring for skipsdesignere er imidlertid at ammoniakktankene trenger tre ganger mer plass enn en tilsvarende energimengde i diesel.

– Skipsdesignere i Kongsberg Maritime er svært dyktige og finner gode løsninger, sier Bræin.

I front

Dersom norske selskaper lykkes i å få et solid fotfeste innen teknologi og løsninger for ammoniakk som drivstoff og kan produserer store mengder grønn (fornybar) ammoniakk, er markedspotensialet enormt.

Det produseres ca. 150 millioner tonn ammoniakk årlig i verden, i hovedsak fra nitrogen i atmosfæren, vanndamp og hydrogen fra reformering av naturgass.

Hvis alle havgående skip (deep sea shipping) kan bytte til ammoniakk som drivstoff, vil det kreve lag 500–600 millioner tonn ammoniakk per år. Det vil si tre-fire ganger så mye som dagens globale ammoniakkproduksjon.

Skipsmotorleverandørene jobber med ombyggingssett slik at det i teorien kan være mulig for de fleste skip å kunne brenne ammoniakk.

Det foregår også utvikling av brenselceller som kan benytte ammoniakk til produksjon av elektrisitet om bord på skip. Blant annet jobber Clara Venture Labs (tidligere CMR Prototech) ved datterselskapet Alma i Bergen med faststoff brenselcelle (Solid Oxide FC). Det skjer blant annet i forbindelse med ombygging av Eidsviks forsyningsskip Viking Energy til nullutslippsskip i 2024.