FORBILDET: LNG-drevne Viking Lady ble sendt til klimatoppmøtet i København i 2009 for å reklamere for LNG som klimaløsning for skipsfarten. Metan-ustlippene sto ikke på agendaen da. (Bilde: Kjetil Malkenes Hovland)
STØRRELSE: Salgssjef Stian Skeie med en V20 gassmotor, den største Rolls-Royce har laget. (Bilde: Tore Stensvold)
MILJØDRONNING: Viking Lady er kronet til miljdronningen på havet med LNG-framdrift og brenselcelle-eksperiment. Bildet falmer når klimaregenstykket for metanutslipp tas med. (Bilde: Tore Stensvold)
BEDRE KLIMAPROFIL: Sea-Cargo bygger to LNG-dreven fraktskip for trafikk langs norske-kysten og til kontinentet. Skipet kan gå 10 dager mellom hver LNG-bunkring. (Bilde: Rolls-Royce)

Verre klimautslipp fra LNG-motorer

  • Industri

Lean burn LNG-motor:

  • Forkammermotor med to-trinns forbrenning utviklet av tidligere Ulstein Bergen, p.t. Rolls-Royce, som enkelt forklart skjer ved at en tennplugg antenner en tennvillig gassblanding i et lite forkammer.
  • Den kraftige tennenergien i forkammeret antenner den magre gassblandingen i hovedforbrenningsrommet.
  • Resultatet er en forbrenning ved forholdsvis lav temperatur som igjen forårsaker en lav NOx-andel og høy ytelse og virkningsgrad.
  • Elektrisk virkningsgrad er over 40 prosent og NOx-andelen 250 mg/Nm3.

Kilde: Energilink

Dual Fuel LNG-motor:

  • DF-motorer går på gass, som antennes av diesel som komprimeres og antennes i et forkammer. Dieseleksplosjonen antenner gassen i hovedkammeret. (Ingen tennpluggger).
  • DF-motoren kan gå på bare diesel dersom det er nødvendig. Flere rederier velger DF-motor slik at skipet kan settes i trafikk hvor som helst, uten tanke på logistikk og LNG-terminaler.
  • DF-motoren dekker også behov for "take me home"-motor, det vil si et ekstra framdriftssystem i tilfelle havari på gassdel.


LNG-motorer i skip er lansert som redningen for skipsfartens miljøprofil. LNG-motorer har 25–30 prosent lavere CO2-utslipp enn diesel- eller tungoljedrevne motorer.

Minus

Fra noen skip kan klimaeffekten være 20 prosent verre med LNG-motor, viser beregninger Klima- og forurensningsdirektoratet har gjort for Teknisk Ukeblad.

De helseskadelige NOx- og SOx-utslippene reduseres imidlertid kraftig.

I en rapport fra Marintek dokumenteres det at LNG-motorene ikke klarer å forbrenne all gassen. Dermed slippes større mengder metan ut i atmosfæren.

Metan er per tonn 21 ganger kraftigere drivhusgass enn CO2, per tonn. Klimaeffekten fra metan regnes om til CO2-ekvivalenter.

Forskningsdirektør Per Magne Einang ved Marintek ved en kinesiskbygget LNG-motor, bygget etter marinteks spesifikasjoner
Halvert REN GASS: Forskningsdirektør Per Magne Einang ved Marintek jobber for å få ned metamnutslipp fra LNG-motorer ytterligere. Tore Stensvold

Halvert

Med dagens LNG-motorteknologi kan overgang fra olje til gass som drivstoff bidra til en forverring av klimautslippene.

Nye og bedre motorer er under utvikling og produksjon. De første installeres i nye skip i år.

De har metanutslipp som er om lag halvparten av motorene brukt i Marintek-rapporten.

Les også: Minimal CO2-effekt av gassferger





Kjent problem

Norge er pionerer på gasskipsområdet med 20 skip i drift eller under bygging. Dette er sett på som et viktig klimatiltak i shippingmiljøet.

Norske myndigheter valfarter Europa rundt og lovpriser LNG som skipsfartens grønne frelse.

– Motorprodusentene er klar over problemet. Det er rent teknisk. Det finnes hulrom i sylinderens topp og fôringer der gassen ikke forbrennes. Det er også noe gass som slippes ut uforbrent i skiftet mellom innsprøyting av gass og utsug av eksos, opplyser Dag Stenersen, prosjektleder i Marintek.

FØRSTE FOR DOF: Skandi Gamma er  DOF-rederiets første LNG-drevne forsyningsskip. Det 95 meter lange og 200 meter brede forsyningsskipet er bygget av STX Søviknes.
Oppdrag KLIMATRUSSEL: Skandi Gamma grå på LNG, men har dual fuel-motorer med dårlig klimaprofil på grunnav metanutslipp. Harald M. Valderhaug/STX

Oppdrag

Marintek-rapporten "Emisson factors for CH4, NOx, particulates and black carbon for domestic shipping in Norway" er skrevet på oppdrag fra Klima- og forurensningsdirektoratet (Klif).

Rapporten er ment som faktagrunnlag for beregning av de nasjonale utslipp til luft som Klif og Statistisk sentralbyrå (SSB) utarbeider.

Der skilles det på tre typer fartøy: Offshore supplyskip, ferjer og kystvakt.





Første kystfraktskip med LNG framdriftsmotor er bestilt av NSK Shipping som har langtidskontrakt på frakt av fiskefôr for BioMarin. Lengde: 69,9 meter
Bredde: 16 meter
Dypgang: 9,8 meter
Hovedmotor: Rolls-Royce C26:33L6PGas på 1620 kW
Framdrift: Motor koblet til propell med en konvensjonell løsning med gir og akselgenerator
Redundans:  Hjelpemotor ¿ ¿take-me-home¿ ved hjelp av dieselgeneratorsett mot akselgenerator
LNG-tank: 90 m3
Verft: Tersan, Tyrkia
LNG og/eller diesel FØRSTE MED FOR: Dette skipet bygges nå i Tyrkia og får nyeste generasjon LNG-motor med lave utslipp. NSK Shipping

LNG og/eller diesel

Det er to typer LNG-motorer på markedet. Enten ren gassdrift (lean burn), eller Dual Fuel (DF), med henholdsvis norske Rolls-Royce i Bergen og finske Wärtsilä som produsenter.

Japanske Mitsubishi leverte den første LNG-motoren i bruk i Norge, og en kinesisk motorprodusent har en gassmotor. I mai lanserte dansk-tyske MAN BW sin første LNG-motor.

I Marinteks rapport pekes det på at offshore supplyskip alle har DF-motorer, mens ferjene og kystvaktskip bruker lean burn-motorer.

Ifølge Marintek har DF-motorene dobbelt så høye metanutslipp som lean burn-motorene. DF-motorene har et utslipp på 80 kg CH4 (metan) per tonn LNG, mens lean burn-motorene i dag har et utslipp på 44 kg CH4 per tonn LNG.

Målt etter arbeid motorene gjør (gram metan per kilowattime), er bildet så å si det samme. Lean burn har en metan utslippsfaktor på 8,5 g CH4/kWh, mens DF-motorene har en faktor på 15,6 g CH4/kWh.

De tre LNG-drevne passasjerfergene til Tide Sjø. De trafikkerer Nesodden-Aker Brygge på en 15-årskontrakt fra 2009, med opsjon på 2 x 5 år. Tidekongen, Tidedronningen, Tideprinsen
Fleksibel JAPANER: De tre LNG-drevne passasjerfergene til Tide Sjø, Tidekongen, Tidedronningen og Tideprinsen, som går i Oslofjorden, har lean burn-motorer fra Mitsubishi. Tide

Fleksibel

Wärtsiläs kombimotor har det store fortrinn at den kan gå på både diesel og gass. Det gir fleksibilitet og en innebygget redundans dersom noe skulle skje med gassystemet eller tanken går tom.

Ulempen er at den finske motoren verken er en optimal dieselmotor eller ekstremt god gassmotor. Det betyr noe høyere utslipp enn en ren gassmotor og litt lavere effektivitet.

– Driftsprofilen på motorene vil avgjøre utslippsmengden. Ved lavlast, det vil si 30–20 prosent, vil metanutslippene fra DF-motorene være høye. Da kan det være gunstig å skifte til diesel, om vi ser på CO2-ekvivalenter. Ulempen er at NOx-, SOx- og partikkelutslippene øker, påpeker Stenersen.





Design: Rolls-Royce UT 776 CDG 
Lengde: 96 meter 
Bredde: 20 meter 
Dødvekttonn: 4.750 
Verft: STX Europe, Brevik (skrog fra Braila, Romania)
Negativ effekt NY GENERASJON: Island Offshore bygger to PSV-er som får lean burn-motorer med bedre klimaprofil. To skip leveres med ny generasjon Rolls-Royce-motorer. Harald M. Valderhaug

Negativ effekt

Sjefingeniør Eilev Gjerald i klima- og energiseksjonen i Klif har på vegne av Teknisk Ukeblad regnet ut ulike CO2-ekvivalenter av LNG-motorer, ut fra ulike scenarier og faktorer.

Beregningene viser at en ideell LNG-motor vil ha 30 prosent lavere utslipp målt i CO2-ekvivalenter enn en tilsvarende tungoljemotor. Sammen med 80–85 prosent reduksjon av NOx- og SOx-utslipp og så å si null partikkelutslipp, er miljøgevinsten stor, både globalt og lokalt.

Imidlertid er det ikke en ideell verden, og Klifs utregning viser at dagens ferjer med lean burn-motorer har et utslipp omregnet i CO2-ekvivalenter som er om lag det samme som ved bruk av diesel eller marin olje, altså et nullsumsspill for klimaets del.

Verre er det for offshore supplyskip med Dual Fuel-motorer. Deres utslipp i CO2-ekvivalenter kan være så mye som 30–40 prosent høyere enn om de gikk på diesel eller marin olje.

Les også: Anbefaler LNG-skip

Usikkerhet

Sjefingeniør Gjerald påpeker imidlertid at flere faktorer spiller inn og at gjennomsnittsberegninger er basert på data som i dag brukes i det nasjonale utslippsregnskapet.

– Det er usikkerhet i beregningene, avhengig av metanfaktor, CO2-faktor og spesifikt forbruk. Skipenes driftsprofil er svært viktig, påpeker Gjerald.

Høyere brennverdi

Klif påpeker at LNG-motorer i skip er en klar fordel for det lokale miljøet og at de negative klimatallene gjelder for førstegenerasjons LNG-teknologi.

LNG har en høyere brennverdi enn diesel eller marin olje, det vi si mer energi per tonn.

Med 15 prosent redusert drivstofforbruk vil klimagassutslippene reduseres med om lag 10 prosent. Med 25 prosent lavere forbruk, reduseres klimagassutslippene med om lag 20 prosent.

Les også: Reduserer metanutslippet med 70 prosent

Rolls-Royce: Slik skal metan fjernes