Emissioner fra skibe i havn

3 Beregningsgrundlag

3.1 Effektforbrug
3.2 Motorstørrelser
3.3 Emissionsfaktorer
3.3.1 Hovedmotorer
3.3.2 Hjælpemotorer
3.3.3 Oversigt over emissionsfaktorer
3.3.4 Oversigt over antagelser og beregninger

I dette kapitel gennemgås metoden til beregning af effektforbrug og emissioner. Data for trafikken i havnene gennemgås i kapitel 4.

Effektforbrug og emissionsfaktorer er vurderet primært på basis af oplysninger fra MAN B&W, ENTEC og MEET, ligesom vores egne beregninger af motorstørrelser er væsentlige.

3.1 Effektforbrug

Emissioner fra motorer er – foruden afhængighed af oliekvalitet - proportionale med motorens ydelse og dermed med skibets effektforbrug. Det er derfor af stor betydning at vurdere motoreffektforbruget ved driftsformer, der er relevante for skibe i havn. Som udgangspunkt betragter vi
Indsejlingen til kaj og manøvrer i forbindelse hermed
Ophold ved kaj
Lastning og losning

Vi har valgt ikke at adskille indsejling og manøvrer på grund af den relativt korte samlede tid, de to driftsformer udgør i sammenligning med opholdet ved kaj. I resten af rapporten bruges betegnelsen "manøvrer" om disse to driftsformer.

MEET giver med basis i en omfattende gennemgang af litteratur og undersøgelser et bud på en meget detaljeret beregningsmetode.

MEET’s metode relaterer effektforbruget i hver driftsform direkte til effekten på skibets hovedmotorer og bruger emissionsfaktorer, der er afhængige af driftsform. Efter vores opfattelse har MEET baseret sine oplysninger på gennemgang af meget store skibe, der ikke er repræsentative for vores formål, og effektforbrugene forekommer at være anslået meget højt. Da der desuden ikke er skibe, der bruger hovedmotorerne i nævneværdigt omfang, når de ligger ved kaj, vurderer vi, at denne metode ikke kan bruges.

MEET har imidlertid den oplysning, som vi ikke har fundet andre steder, at ved losning af flydende gods (olie, flydende gas etc.) bruges 0,7 kg olie per ton losset gods. Vi antager, at forbruget er det samme, hvis skibet laster flydende gods.

ENTEC har delvis samme betragtninger om forbrug relateret til hovedmotorens effekt, men omtaler også hjælpemaskineri. Der er imidlertid ingen klare informationer om, hvordan beregninger foretages. Vi kan derfor ikke gøre direkte brug af denne rapport til estimering af effektforbruget, når skibet ligger ved kaj.

MAN B&W har givet oplysninger om effektforbruget på hjælpemaskineri ved sejlads. Der er en næsten lineær sammenhæng med effekten på skibets hovedmotorer. De anslåede størrelser er ca. fem gange mindre end estimaterne i MEET. Vi har desuden fået oplyst, at effektforbruget på hjælpemaskineriet i havn er ca. 1,5 gange forbruget ved sejlads. Det skyldes angiveligt forbruget ved manøvrer i havnen. Andre kilder har oplyst, at forbruget på hjælpemaskineriet er lidt større ved sejlads på grund af behov for maskinrumsventilation og drift af pumper m.m.

Vi har valgt at sætte hjælpemaskineriets forbrug i havn til samme værdi som ved sejlads.

Tankskib under losning. Tankskibe kan have meget betydelige forbrug til drift af pumper under losning og lastning. Effektforbruget kan f.eks. udgøre ca. 30% af den installerede effekt på hovedmaskineriet

For tankskibe angiver MAN B&W, at forbruget i havn er 1,7 gange forbruget ved sejlads, hvilket skyldes forbruget ved pumpning af flydende gods. Beregninger viser, at denne metode giver en urealistisk lav værdi for effektforbruget ved pumpning. Andre kilder oplyser, at et tankskibs forbrug ved pumpning er af en størrelse, der svarer til 30% af hovedmotorernes effekt. Beregninger viser, at dette er i god overensstemmelse med MEET’s angivelse på 0,7 kg olie per ton losset. Da de statistiske oplysninger i "Skibsfarten på danske havne 2001" rummer oplysninger om flydende gods ud og ind af havnen, finder vi denne beregningsmetode særdeles anvendelig.

For krydstogtskibe antager vi, at der anvendes 30% af den installerede effekt på hjælpemaskineriet, når de ligger ved kaj. Antagelsen er baseret på samtaler med flere, der har erfaringer inden for området.

For færger antager vi, at der kun anvendes 25% af den installerede effekt på hjælpemaskineriet. Oplysninger fra COWI, som har talt med DFDS, bekræfter denne antagelse. Undtaget herfra er færger i Helsingør, der har et højt aktivitetsniveau i den korte tid, de ligger ved kaj.

Forbruget ved anløb, manøvrer og afsejling er på hovedmotorerne. Vi antager, at fragtskibe og krydstogtskibe i gennemsnit bruger ca. 25% af den installerede effekt på hovedmotorerne ved anløb af havne. Anløb af havne sker for fragtskibes og krydstogtskibes vedkommende med lav fart. Færger sejler derimod hurtigere ind og bruger derfor mere effekt. Disse oplysninger er i god overensstemmelse med MEET, der angiver et forbrug på 40% af effekten ved manøvrer (ind- og udsejling). Vi har derfor valgt at regne med 25% af den installerede effekt på hovedmotorerne for fragtskibe og krydstogtskibe og 50% for færger.

3.2 Motorstørrelser

Det er tidskrævende at finde eksakte oplysninger om installeret effekt på hovedmotorerne på alle skibe i havnene, i det omfang det er overhovedet er muligt. Derfor har vi søgt at anslå disse værdier.

Vi anslår dem på samme måde som MEET, men med fokus på skibe i en størrelsesorden, der svarer til de skibe, der kommer til danske havne.

Vi har undersøgt en gruppe af skibe, hvis type var til at identificere med de betegnelser, der er anvendt i Miljøprojekt nr. 597/2001, således at de kunne grupperes. Det drejer sig om 466 skibe, der er grupperet i
Containerskibe (329)
Bulk carriers (92)
Færger og Ro-Ro (45) - heraf ingen hurtigfærger

Ved hjælp af oplysningerne i "Dansk illustreret skibsliste" har vi opstillet skibsstørrelser angivet som bruttotonnage og den installerede effekt på hovedmotorer i et EXCEL regneark.

Sammenhængen mellem skibsstørrelse og installeret effekt på hovedmotorerne er vist i tabel 3.1.

Tabel 3.1
Sammenhænge mellem skibsstørrelser og installeret effekt

Skibstype

Ret linies ligning

Korrelationskoefficient

Bulk carriers < 20.000 BRT

y = 0,5105x + 465,56

0,76

Bulk carriers > 20.000 BRT

y = 0,1375x + 3969,5

0,95

Containerskibe – alle

y = 0,709x + 420,84

0,94

Færger og Ro-Ro skibe – alle

y = 0,7053x + 776,33

0,84

Alle skibe

y = 0,3221x + 2321

0,55


I ligningerne står x for skibets størrelse angivet som bruttotonnage.

Når det er valgt at foretage gennemsnitlige beregninger af motoreffekter ved anvendelse af ligningerne i tabel 3.1, opnås samtidig den fordel at vi kan anvende gennemsnitsværdier for skibenes størrelse inden for hver type. Det er uden betydning, om motoreffekten og siden emissionen beregnes for enkelte skibe og til sidst summeres.

3.3 Emissionsfaktorer

3.3.1 Hovedmotorer

MEET har vurderet emissionsfaktorer for hver af de tre driftsformer (sejlads, manøvrer og ophold ved kaj). Emissionsfaktorerne for sejlads er i god overensstemmelse med de emissionsfaktorer, der er anvendt i Miljøprojekt nr. 597/2001. Emissionsfaktorerne ved manøvrer er næsten identiske for de fleste parametre. For CO er faktoren dog angivet i MEET at være ca. 4 gange så høj.

For fragtskibe har vi valgt at anvende de faktorer for medium speed motorer i lastskibe, som blev anvendt i Miljøprojekt nr. 597/2001 med den modifikation, at faktoren for CO er 4 gange større. Der regnes med 1,5% svovl i olien. Dette svovlindhold er formodentlig i den lave ende for skibe som helhed. Imidlertid forventes det, at Annex 6 til MARPOL konventionen ratificeres i nær fremtid, hvorefter der SKAL anvendes olie med 1,5% svovl eller mindre i Nord- og Østersøen.

For krydstogtskibe anvender vi faktorer for medium speed motorer i passagerskibe med den modifikation, at faktoren for CO er 4 gange større. Der regnes med 0,5% svovl i olien.

3.3.2 Hjælpemotorer

For hjælpemotorer har MAN B&W leveret oplysninger for egne motorer, som anvendes i udstrakt grad. Emissionen angives at være afhængig af belastningen af motoren. Tilsvarende angiver MEET værdier for forskellige motorstørrelser og belastning. Ud fra disse værdier har vi valgt emissionsfaktorerne i tabel 3.2 som repræsentative for de betragtede skibe. For hjælpemotorernes vedkommende er faktorerne gældende for ca. 50% belastning.

For hjælpemotorerne på fragtskibe antager vi, at svovlindholdet i olien er 1,0%, mens det for krydstogtskibe sættes til 0,05%. For krydstogtskibe gælder i høj grad, at rederierne er meget opmærksomme på problematikken om forurening fra skibene.

3.3.3 Oversigt over emissionsfaktorer

Betragtninger i ovenstående afsnit er samlet i tabel 3.2.

Tabel 3.2
Oversigt over anvendte emissionsfaktorer

Skibstype ®
Motortype ®

Fragtskibe

Krydstogtskibe og færger

Hovedmotor

Hjælpemotor

Hovedmotor

Hjælpemotor

Parameter ¯

1,5% svovl

1,0% svovl

0,5% svovl

0,05% svovl

g/kWh

g/kWh

g/kWh

g/kWh

NOx

12

11

12

11

CO

6,0

1,0

6,0

1,0

Kulbrinter

0,50

0,50

0,50

0,50

CO2

600

600

600

600

SO2

6,0

4,0

2,0

0,20

Partikler

0,44

0,22

0,24

0,22


3.3.4 Oversigt over antagelser og beregninger

I tabel 3.3 har vi samlet alle de antagelser, vi har gjort, sammen med de beregningsmodeller, der er anvendt.

Tabel 3.3
Oversigt over antagelse og beregninger

Skibstype

Driftsform

Parameter

 

Tankskib

Ved kaj

Hjælpemaskineri

Effektforbrug beregnet som: 0,0185* hovedmotorens størrelse +183,14

Tid

Vurderet på grundlag af oplysninger fra Køge og København

Manøvrer

Hovedmotor kW

Beregnet som 0,5105* bruttotonnage +465,56. Bruttotonnage beregnet som gennemsnit for alle skibe af denne type i havnen.

Belastning 25%

Tid

Skøn – 0,5 time per anløb

Pumpning

Energiforbrug

0,7 kg olie (3,5 kWh) per ton losset gods

Emissionsfaktorer

Som for hovedmotor – tabel 3.2

Svovl i olie

Som for hovedmotor – tabel 3.2

Bulkcarrier

Ved kaj

Hjælpemaskineri

Som for tankskibe, dog er den lineære sammenhæng mellem bruttotonnage og hovedmotorens effekt for containerskibe:

0,709*bruttotonnage+420,84

Tid

Manøvrer

Hovedmotor

Tid

Containerskibe

Ved kaj

Hjælpemaskineri

Tid

Manøvrer

Hovedmotor

Tid

Færger

Ved kaj

Hjælpemaskineri

Vurderet ud fra kendskab til konkrete færger (ca. halvdelen af de betragtede færger).

Belastning 25%

Tid

Skønnet for de enkelte havne

Manøvrer

Hovedmotor

Vurderet ud fra kendskab til konkrete færger (ca. halvdelen af de betragtede færger).

Belastning 50%

Tid

Skønnet for de enkelte havne

Krydstogtskibe

Ved kaj

Hjælpemaskineri

Vurderet ud fra kendskab til konkrete skibe (ca. en trediedel af de betragtede skibe).

Belastning 30%

Tid

Konkrete oplysninger fra Københavns Havn

Manøvrer

Hovedmotor

Vurderet ud fra kendskab til konkrete skibe (ca. en trediedel af de betragtede skibe).

Belastning 25%

Tid

Skønnet for Københavns Havn