Assignment In The Depth. Uitlaatgassen Scrubber

Assignment In The Depth Uitlaatgassen Scrubber MV. Happy Ranger

Leerling: Joep Veling Stage periode: Maart - Augustus Schip: MV Happy Ranger Mentor: Dhr Spanjer Versie 2

List of symbols and abbreviations LOA LPP HFO MGO Cst Kg m3 IMO MARPOL SECA KW MW IFO US

Length over all Length between Perpendiculars Heavy Fuel Oil Marine Gas Oil Centistokes Kilogram Kubieke meter International Maritime Organisation International Convention for the Prevention of Pollution From Ships Sulphur Emission Control Area Kilo Watt Mega Watt Intermediate fuel oil United States

Tabel 1; Lijst met afkortingen

1

Inleiding Voor mijn opleiding aan het Maritiem Instituut Willem Barentsz dient men een onderzoek te doen tijdens de tweede stage aan boord. Men dient tijdens deze tweede stage een verdiepend technisch verslag te schrijven. Tijdens deze tweede stage vaar ik aan boord van de Happy Ranger van de rederij BigLift. In dit onderzoek dient men een praktijk probleem aan boord van het stage schip te onderzoeken. Uitlaatgassen zijn een product van elke verbrandingsmotor. In deze uitlaatgassen zitten meerdere componenten. De hoofdbestandsdelen van uitlaatgassen zijn water(damp), kooldioxide en stikstof. Daarnaast zitten er nog andere bestandsdelen in maar in veel mindere maten. Dit zijn onder andere de volgende stoffen; koolwaterstoffen, koolstofoxide, fijn stof en zwaveloxide. In deze thesis is de leidraad de uitstoot van zwaveloxide. De regelgeving voor de uitstoot van zwavel wordt strenger. De uitstoot van zwavel vormt een probleem omdat dit bijdraagt aan de vorming van zure regen wat voor verzuring van de aardbodem zorgt. In deze thesis wil ik de volgende vraag beantwoorden; Is het economisch haalbaar als men de investeringskosten en levensduur van de Happy Ranger vergelijkt met de huidige brandstofkosten om aan boord van de Happy Ranger een scrubber te plaatsen om aan de nieuwe regelgeving te voldoen met betrekking tot zwavel? Deze hoofdvraag beantwoord ik aan de hand van een aantal deelvragen. Aan het eind van dit onderzoek geef ik een advies of het economisch haalbaar is om aan boord van de Happy Ranger scrubber te plaatsen.

2

Samenvatting In deze thesis staat het milieu centraal. In dit onderzoek word namelijk gekeken naar de financiële mogelijkheid om doormiddel van een scrubber installatie de uitstoot van zwavel te reduceren, zodat men op hoogzwavelige brandstof kan blijven varen. Dit omdat de regelgeving met betrekking tot de schadelijke uitlaatgas zwavel veranderd. Men mag vanaf 2020 of 2025 maximaal 0,5% zwavel uitstoten buiten de SECA gebieden, het precieze jaartal volgt uit een onderzoek wat in 2018 gepresenteerd word. Binnen de SECA gebieden veranderd de regelgeving in 2015, de maximale zwavel uitstoot word dan 0,1%. De hoofdvraag die word gesteld in dit onderzoek is als volgende; Is het economisch haalbaar als men de investeringskosten en levensduur van de Happy Ranger vergelijkt met de huidige brandstofkosten om aan boord van de Happy Ranger een scrubber te plaatsen om aan de nieuwe regelgeving te voldoen met betrekking tot zwavel? Met een scrubber installatie kan men blijven varen op hoog zwavelige brandstof terwijl de regelgeving strenger word. Hierdoor hoeft men niet over te schakelen naar laag zwavelige brandstof waardoor men op hoogzwavelige brandstof kan blijven varen en men kosten kan besparen. Het antwoord op de onderzoeksvraag volgt aan de hand van een aantal deelvragen waarin het antwoord op deze vraag word onderbouwt. De conclusie die naar voren komt uit het onderzoek is het volgende; het is economisch haalbaar om aan boord van de Happy Ranger een PureSox scrubber installatie te plaatsen. Het break even point ligt op 7 jaar. Na 7 jaar heeft men de investering in het scrubber systeem terug verdient omdat men op hoog zwavelige brandstof kan blijven varen. Dit is gebaseerd op een aanname dat de brandstof prijs ongeveer het zelfde zal blijven.

3

Inhoud List of symbols and abbreviations ........................................................................................................... 1 Inleiding ................................................................................................................................................... 2 Samenvatting........................................................................................................................................... 3 Scheepsgegevens .................................................................................................................................... 6 Onderzoeksvragen................................................................................................................................... 7 Uitlaatgassen ....................................................................................................................................... 8 Verbranding ..................................................................................................................................... 8 Hoofdbestanddelen uitlaatgassen ...................................................................................................... 9 Regelgeving ....................................................................................................................................... 12 Zwaveloxide ................................................................................................................................... 12 Huidige regelgeving ....................................................................................................................... 12 Toekomstige regelgeving............................................................................................................... 13 Overzicht regelgeving .................................................................................................................... 14 Scrubber ............................................................................................................................................ 15 Nat scrubber systeem.................................................................................................................... 16 Gas atomized scrubber .............................................................................................................. 17 Venturi scrubber.................................................................................................................... 17 Rod scrubber ......................................................................................................................... 18 Orifice Scrubber ..................................................................................................................... 18 Tower scrubber ......................................................................................................................... 19 Plate tower scrubber ............................................................................................................. 19 Soorten platen ................................................................................................................... 20 Moving bed scrubber ............................................................................................................ 20 Packed bed scrubber ............................................................................................................. 21 Tray type scrubber..................................................................................................................... 23 Baffle scrubber ...................................................................................................................... 23 Mechanically aided scrubber .................................................................................................... 24 Proces overzicht nat scrubber systeem......................................................................................... 25 Waswater systeem ........................................................................................................................ 26 Waswater ...................................................................................................................................... 27 Droog scrubber systeem ............................................................................................................... 28 Droog scrubber systeem ........................................................................................................... 29 Semi droog scrubber systeem ................................................................................................... 29

4

Materiaal ....................................................................................................................................... 30 Type scrubber ........................................................................................................................................ 31 Keuze type scrubber voor aan boord van de Happy Ranger ......................................................... 32 Aanpassingen aan boord van de Happy Ranger ................................................................................ 34 Opslag ............................................................................................................................................ 35 Productie waswater....................................................................................................................... 36 Behandeling reactie product ......................................................................................................... 36 By pass ........................................................................................................................................... 38 Break-evenpoint ................................................................................................................................ 39 Brandstof ....................................................................................................................................... 39 Hoofdmotor ............................................................................................................................... 39 Hulpmotor ................................................................................................................................. 40 Besparing ............................................................................................................................... 40 Levensduur .................................................................................................................................... 41 Investering ..................................................................................................................................... 41 Break-evenpoint ............................................................................................................................ 42 Conclusie ............................................................................................................................................... 44 Afbeeldingen ......................................................................................................................................... 45 Tabellen ................................................................................................................................................. 46 Geciteerde werken ................................................................................................................................ 47 Bijlage .................................................................................................................................................... 48 Bijlage 1; Test rapport hoofdmotor................................................................................................... 48

5

Scheepsgegevens Hieronder volgen de belangrijkste scheepsgegevens van de Happy Ranger. Ships name Call Sign Type Homeport Rederij I.M.O nummer Class Shipyard L.O.A L.P.P. Breadth Block Coefficient Gross Tonage Netto Tonage Airdraught (cranes, incl flyjib) Airdraught (accom.) Eye height

Happy Ranger P.C.E.R Heavy Lift- Cargo Tweendeck Vessel Amsterdam, The Netherlands Spliethoff/Big Lift 9139311 Lloyds, Swedish & Finnish Iceclass A1, Great lakes Fitted. The Royal Schelde, Vlissingen, The Netherlands, February 1998 138.04 meter 127.94 meter 22.80 meter 0.78 10990 5041 - actual draught 56.70 meter - draught aft 40.50 meter - draught aft 33.00 meter Normal With Bulkhead Open top 8.5 meter 9.5 meter 7 meter Single 400 ton, Tandem 800 ton

Summer draught Crane capacity Main Engine Wartsila, 9 Cilinder met een doorsnede van 46 cm. Vermogen is 8775 KW, middel langzaam lopende 4-slag motor. In bijlage 1 is het test rapport van deze motor weergegeven. Hulpmotor met Generator 4 keer een mitshubishi motor 476 KW. Met generator van Taiyo (562,5 KVA). 1 keer een asgenerator van 1250 KVA. Tabel 2; Scheepsgegevens

Hieronder is een foto van de Happy Ranger, om een indruk te krijgen met wat voor een schip dit is.

Figuur 1; Happy Ranger

6

Onderzoeksvragen Tijdens dit onderzoek beantwoord ik een aantal deelvragen waarmee ik vervolgens de hoofdvraag in de conclusie beantwoord. Hoofdvraag De volgende praktische hoofdvraag vraag wil ik tijdens dit onderzoek beantwoorden; Is het economisch haalbaar als men de investeringskosten en levensduur van de Happy Ranger vergelijkt met de huidige brandstofkosten om aan boord van de Happy Ranger een scrubber te plaatsen om aan de nieuwe regelgeving te voldoen met betrekking tot zwavel? Deze hoofdvraag beantwoord ik aan de hand van een aantal deelvragen. Deze vragen geven informatie om mijn antwoord op de hoofdvraag te kunnen beargumenteren. Dit zijn de volgende deelvragen; Deelvragen - Wat zit er in uitlaatgassen? Wat is er schadelijk aan zwavel uitstoot? - Wat is de huidige regelgeving met betrekking tot uitstoot? - Wat word de nieuwe regelgeving met betrekking tot uitstoot? - Wat is het werkingsprincipe van een scrubber? - Wat voor een type scrubbers zijn er? - Welk type scrubber is het meest geschikt aan boord van de Happy Ranger als men kijkt naar de inbouw mogelijkheid? - Wat dient men aan boord van de Happy Ranger aan te passen om deze scrubber te kunnen plaatsen? - Wat is het break-evenpoint in jaren als men een scrubber aan boord van de Happy Ranger plaatst en hier mee rekening houdt met de huidige brandstofkosten van hoog en laagzwavelige brandstof, de levensduur en de investering in de scrubber?

7

Uitlaatgassen Als men in een verbrandingsmotor brandstof verbrand dan komen er gassen vrij. Dit zijn de zogenaamde rookgassen. Deze rookgassen bevatte een aantal verschillende bestandsdelen. Echter de samenstelling van de uitlaatgassen is verschillend dit komt door de samenstelling van de brandstof en de conditie van de motor. In een verbrandingsmotor kan men verschillende soorten brandstof verbranden. De samenstelling van de uitlaatgassen hangt dus van een aantal factoren af. De samenstelling van de uitlaatgassen is erg afhankelijk van het type brandstof, wat men verbrand in de verbrandingsmotor. De volgende type brandstoffen worden aan boord gebruikt; Type

Viscositeit in cSt bij 50oC

Soortelijke massa in kg/m3

HFO (Heavy Fuel Oil, zware olie) MGO (Marine Gas Oil, gas olie)

>30

950-1020

<30

840-920

Tabel 3; Type brandstof

Hier aan boord maakt men dus gebruik van HFO en MGO. De zware olie en de gas olie kan men nog onder verdelen in hoog en laag zwavelige brandstof wat ook de samenstelling van de uitlaatgassen zal beïnvloeden. Verbranding Als men brandstof wil verbranden dan heeft men drie dingen nodig. Dit zijn de volgende drie dingen; zuurstof, warmte en brandstof. Hier onder volgt in het kort een beschrijving van het verbrandingsproces in een vier slag verbrandingsmotor; - De brandstof word in de cilinder ingespoten en verneveld. - De brandstof warmt op door de compressie. - De brandstof verdampt vervolgens. - De brandstof zal ontbranden. De variabelen in dit proces zijn de volgende; - De lucht toevoer in het verbrandingsproces. - De eindcompressie druk. - De eindcompressie temperatuur. - De mate van de verstuiving van de brandstof. - De kwaliteit van de brandstof. Na de verbranding van de brandstof in een vierslagmotor worden de gassen uitgedreven door de zuiger. De uitlaatgassen gaan nadat ze zijn uitgedreven naar de uitlaatgassenzijde van de turbine en gaan daarna langs of door de economischer en gaan vervolgens als rook de schoorsteen uit. Om een globale indruk te krijgen wat er in uitlaatgassen zit is op de volgende bladzijde een korte beschrijving van de hoofdbestandsdelen van de uitlaatgassen weergegeven.

8

Hoofdbestanddelen uitlaatgassen Stikstof, N Stikstof bevind zich in lucht. Het is een inert gas. Dit houd in dat het niet zal reageren met andere stoffen of gassen die zich bevinden in de uitlaatgassen. Het bevind zich dus in de uitlaatgassen omdat het in de lucht aanwezig is. Zuurstof, O In de uitlaatgassen van een verbrandingsmotor is altijd zuurstof aanwezig. Dit komt omdat men voor de verbranding van brandstof zuurstof nodig heeft. Men heeft een overmaat aan lucht omdat men de lucht naast de verbranding ook gebruikt voor het spoel en koel proces van de motor. Water(damp), H2O Als men brandstof verbrand ontstaat er water(damp). Dit komt doordat de waterstoffen die zich standaard in de brandstof bevinden reageren met de aanwezige zuurstof. Voordat de brandstof word ingespoten word deze schoongemaakt in de separator om zoveel mogelijk water uit de brandstof te filteren. Echter er blijft altijd een kleine hoeveelheid water achter in de brandstof. Waardoor er in de uitlaatgassen waterdamp aanwezig is. Koolstofdioxide, CO2 Koolstofdioxide is tevens een element wat ontstaat bij de verbranding van brandstof. De vorming van koolstofdioxide door de verbranding komt tot stand door de reactie tussen de elementen van de koolstof in de brandstof en de zuurstof in de lucht. Hierdoor ontstaat er koolstofdioxide. Een mogelijke oplossing om de productie van koolstofdioxide in de uitlaatgassen te reduceren is door een lichtere fractie van brandstof te verbranden. In lichtere fracties van brandstof zit minder koolstof. Stikstofoxides, NOx Als het verbrandingsproces in de motor plaats vind bij een hoge tempratuur dan kan er stikstofoxide ontstaan wat men terug vind in de uitlaatgassen. Stikstofoxide vormt zich door een reactie tussen de zuurstof in de lucht en de stikstof in de brandstof. Als men er voor kiest om met een zware fractie van brandstof te varen zal er meer stikstof in de brandstof zitten en zal er meer stikstofoxide gevormd worden. Als er stikstofoxide in de rookgassen zit, dan heeft de verbranding aan de drie dingen voldaan. Dit zijn de volgende drie punten; de tempratuur van de verbranding moet boven de 120 ˚C zijn, er dient voldoende zuurstof aanwezig te zijn en tot slot moet de verbranding lang duren omdat het ontstaan van de stikstofoxide tijd nodig heeft. Koolwaterstoffen, CnHm De koolwaterstoffen die zich in de brandstof of smeerolie bevinden kunnen met alle stoffen in de verbrandingslucht een verbinding aangaan. Het is dus niet exact te zeggen waar de koolwaterstoffen exact uit zullen bestaan. Maar wat men wel kan zeggen is dat als men een degelijk afgestelde motor heeft, dat dan de uitstoot van koolwaterstoffen minimaal is.

9

Koolstofmonoxide, CO Koolstofmonoxide is een gas dat ontstaat bij een onvolledige verbranding van de brandstof. Een onvolledige verbranding kan ontstaan door een tekort aan zuurstof of door een slechte verstuiving van de brandstof waardoor er koolstofmonoxide ontstaat. Dit gas kan bij inademing door de mens dodelijk zijn. Vaste delen Vaste delen die zich in de uitlaatgassen bevinden worden ook wel fijn stoffen of roet genoemd. Deze fijn stoffen bestaan uit verschillende grootte en hebben een verschillende chemische samenstelling. Deze fijn stoffen ontstaan tijdens de verbranding. Men kan een zwevend deeltje tot fijn stof rekenen als het kleiner is dan 10 micrometer. Als men fijn stof in ademt dan kan dit op langere termijn schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Zwaveloxide, SOx Zwaveloxide vormt zich in de uitlaatgassen door een reactie gedurende verbranding van brandstof. Dit is een reactie tussen zuurstof in de lucht en de zwavel in de brandstof. Hierdoor ontstaat zwaveloxide. Men wil dat er tijdens de verbranding zwaveldioxide gevormd word. Het is namelijk ook mogelijk dat er zwaveltrioxide gevormd word. Zwaveltrioxide word gevormd tijdens de verbranding, als er water of een katalysator zoals vanadium aanwezig is. Dit is een direct gevaar, als zwaveltrioxide bijvoorbeeld met water in aanraking komt vormt het meteen een agressief zuur, wat het metaal aan kan tasten. De tempratuur waarbij waterdamp en zwaveltrioxide neerslaan noemt men het zuurdauwpunt. Dit is afhankelijk van zwavelgehalte van de brandstof en de luchtfactor van de motor. De corrosie die hierdoor kan ontstaan noemt men lage tempratuur corrosie. De tempratuur van de spoel lucht dient dan ook boven de 50˚ Celsius te blijven om dit te voorkomen. Men wil de uitstoot van zwaveloxide terug dringen. De voornaamste reden is dat het schadelijk is voor het milieu. Echter het is om meerdere redenen schadelijk, hieronder volgen de voornaamste drie redenen; - Zwaveloxide draagt bij aan de vorming van zure regen. Doordat de zwaveloxide in de lucht aanwezig is als gas kan het zich hechten aan de waterdamp die zich in de lucht bevind en word er dus een zuur gevormd. Als het vervolgens gaat regenen komt dus de zure regen terecht op het aardoppervlak. Dit zorgt er vervolgens voor dat het zuur in de vegetatie door kan dringen, en de bladeren en wortels aantast. Als dit gebeurd word de vegetatie vatbaar voor ziektes, verdroging en andere schadelijke invloeden. Uiteindelijk zal de vegetatie sterven. Als dit in een bosrijk gebied gebeurd kan er ontbossing plaatsvinden. - Zwaveldioxide draagt bij aan de vorming van wintersmog. Zwaveldioxide draagt bij aan de vorming van wintersmog op de volgende manier; Als het weer een tijd stabiel is en er vorst is dan word de warme lucht van de koude lucht gescheiden. Waarbij de koude lucht onder de warme lucht opgesloten zit. Door het stabiele weer blijven de beide lucht lagen intact, hierdoor zal ook de zwaveldioxide op zijn plek in de atmosfeer blijven waardoor er smog gevormd word. Wat schadelijk is bij inademing voor het menselijk lichaam.

10

- Men kan zwaveldioxide vergiftiging oplopen als men grootte hoeveelheden inademt doordat men de rookgassen met grootte mate inademt of als men water dat vervuild is met zure regen inslikt. De vergiftiging kan zich uiten in de volgende vorm; - Hartbeschadigingen. - Huidaandoeningen. - Afwijkingen aan het gehoor. - Schade aan lever, nieren en longen. - Een beperkt immuunsysteem. - Stoornissen in de spijsvertering. - Aandoeningen aan de ogen. Dit zijn de drie voornaamste redenen waarom de uitstoot van zwavel slecht is voor het milieu. Men heeft twee mogelijkheden om de uitstoot van zwavel tegen te gaan. De eerste mogelijke oplossing is om brandstof te verbranden waar minder zwavel in zit. De tweede oplossing is om de uitlaatgassen te behandelen voor dat deze in de atmosfeer terecht komen. Rookgassen De hierboven genoemde bestandsdelen van de uitlaatgassen zijn de voornaamste elementen van de rookgassen. (Wytzes, 1998)

11

Regelgeving De Nederlandse wetgeving erkent de regels van de I.M.O. Dit betekent dat men voor schepen varende onder Nederlandse vlag aan de regels van de I.M.O. moet voldoen. De I.M.O. heeft diverse regels opgesteld waaronder regels voor milieu. Deze regels zijn ondergebracht in de MARPOL regelgeving. De MARPOL bestaat uit meerdere hoofdstukken. Hieronder is een opsomming weergegeven van de verschillende soorten hoofdstukken van de MARPOL; - Bijlage I - Bijlage II - Bijlage III - Bijlage IV - Bijlage V - Bijlage VI

- Voorschriften ter voorkoming van verontreiniging door olie. - Voorschriften voor het beheersen van verontreiniging door schadelijke vloeistoffen die in bulk worden vervoerd. - Voorschriften ter voorkoming van verontreiniging door stoffen die over zee worden vervoerd in verpakte vorm. - Voorschriften ter voorkoming van verontreiniging door sanitair afval van schepen. - Voorschriften ter voorkoming van verontreiniging door vuilnis van schepen. - Voorschriften ter voorkoming van luchtverontreiniging door schepen. (I.M.O)

De laatste bijlage gaat over luchtverontreiniging. Deze regelgeving splits zich op in de verschillenden elementen die zich in de uitlaatgassen bevinden. De regelgeving met betrekking van uitstoot van uitlaatgassen is in de volgende regels opgesplitst; - Regel 12 - Regel 13 - Regel 14 - Regel 15 - Regel 16 - Regel 18

- Uitstoot van ozonafbrekende stoffen uit koelinstallaties en brandblusapparatuur. - Stikstofoxide(NOX) uitstoot van dieselmotoren. - Zwaveloxide(SOX) uitstoot van schepen. - Uitstoot van vluchtige organische stoffen uit olietanks van tankers. - Uitstoot van verbrandingsovens aan boord. - Kwaliteit van stookolie. (I.M.O)

Zwaveloxide In deze thesis ga ik verder in op regel 14, Zwaveloxide(SOX) uitstoot van schepen. Deze regelgeving is aan het veranderen. De regels met betrekking tot de uitstoot van zwavel worden strenger. Ik geef hieronder een overzicht van de huidige regelgeving met een uitleg daarbij en een overzicht van de toekomstige regelgeving met een beknopte uitleg daarbij. Huidige regelgeving De huidige regelgeving met betrekking tot de uitstoot van zwavel in de uitlaatgassen is op de volgende manier geregeld; Men heeft bepaalde gebieden de zogenaamde SECA (Sulphur Emission Control Area) gebieden waar men minder zwavel uit mag stoten, buiten deze gebieden mag men meer zwavel uitstoten. Op de volgende bladzijde volgen twee illustraties die de gebieden aangeven. De SECA gebieden streken zich uit over de volgende gebieden; - De Oost zee - Noord zee - Noord Amerika - De Verenigde Staten en de Caraїbische zee

12

Figuur 2; SECA gebied, Oostzee en de Noord zee

Figuur 3; SECA gebied, Noord Amerika en USA

Hierboven ziet men de SECA gebieden exclusief de Caraїbische zee. In deze gebieden is de maximale uitstoot van zwavel in de uitlaatgassen sinds 1 juli 2010 1 procent van de totale uitstoot. Hiervoor bedroeg de maximale uitstoot van zwavel 1,5 procent van de totale uitstoot. De uitlaatgassen mogen dus vanaf 2010 maximaal 1 procent zwavel bevatten. Buiten de SECA gebieden mag men meer zwavel uitstoten. In deze gebieden mocht men tot januari 2012 4,5 procent van de totale uitlaatgassen uitstoten als zwavel. Dit is daarna veranderd naar 3,5 procent. Dus de uitlaatgassen mogen in deze SECA gebieden maximaal 3,5 procent zwavel bevatten. Zoals men bovengenoemd heeft kunnen lezen mogen de uitlaatgassen in de zogenaamde SECA maximaal 1 procent zwavel bevatten en buiten deze SECA gebieden is dit 3,5 procent.

Toekomstige regelgeving De regelgeving veranderd continue, ook met betrekking tot de uitstoot van rookgassen. De veranderingen met betrekking tot de uitstoot van zwavel zijn het volgende; - In de SECA gebieden mogen de uitlaatgassen vanaf januari 2015 maximaal 0,1 procent zwavel bevatten, dit is momenteel 1 procent. - Buiten de SECA gebieden wil men de maximale uitstoot van zwavel ook verlagen. In 2018 komt er vanuit de I.M.O. een onderzoek uit naar de haalbaarheid van de reductie van de zwavel uitstoot. Hierin word mede de beschikbaarheid bekeken voor laagzwavelige brandstof op grootte schaal en de reductie methodes. Als in dit onderzoek naar voren komt dat men de zwavel uitstoot kan reduceren en er genoeg reductie methodes zijn om dit te kunnen waarborgen dan word de maximale uitstoot van zwavel in 2020 buiten de SECA gebieden terug gebracht naar 0,5 procent. Als en nog niet genoeg alternatieven zijn dan word de regelgeving in 2025 aangepast. Dit is momenteel 3,5 procent. (I.M.O)

13

Overzicht regelgeving De regels met betrekking tot de uitstoot van zwavel zijn hieronder weergeven in een grafiek en in een tabel. Over de aanpassing van de regelgeving buiten de SECA gebieden moet men nog een uitspraak doen, of dit word ingevoerd in 2020 of in 2025. Grafiek overzicht regelgeving

Figuur 4; Overzicht regelgeving (AlfaLaval)

Tabel overzicht regelgeving SECA Gebieden Momenteel 1,0 procent zwavel uitstoot Vanaf 2015 0,1 procent zwavel uitstoot

Buiten de SECA Gebieden Momenteel 3,5 procent zwavel uitstoot Vanaf 2020 - 2025 0,5 procent zwavel uitstoot

Tabel 4; Overzicht regelgeving

14

Scrubber Een scrubber systeem zorgt ervoor dat de uitstoot van schadelijke stoffen wordt verminderd. Onder deze schadelijke stoffen bevinden zich onder andere de volgende stoffen; zwavel, stikstof, zoutzuur, ammoniak en fijn stof. Door het scrubber systeem kan een groot deel van deze stoffen worden verwijderd uit de uitlaatgassen. Er zijn twee werkingsprincipes van scrubber systemen. Namelijk een droog en een nat scrubber systeem. Maar het basis principe van beide systemen is gebaseerd op absorptie en adsorptie. De algemene werking van een scrubber is als volgende; de uitlaatgassen gaan door het scrubber systeem voordat ze in de buitenlucht komen. Als de gassen door het scrubber systeem gaan wordt er waswater toegevoegd of een droge substantie wat vervolgens met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen reageert. Uiteindelijk verlaten er twee verschillende producten de scrubber, namelijk de resterende uitlaatgassen en het reactie product met de schadelijke uitlaatgassen. Het resultaat van het reactie proces word vervolgens opgevangen en de resterende uitlaatgassen gaan de uitlaat uit. Het resultaat van het reactie proces wordt vervolgens behandeld of opgeslagen. Doorgaans zijn de scrubbers ontworpen om meerdere schadelijke stoffen uit de uitlaatgassen te filteren. In dit hoofdstuk vind men uitleg over het natte en het droge scrubber systeem. Deze twee scrubber methodes hebben verschillende soorten werkingsmethodes. Een aantal van deze systemen die veel gebruikt worden, zijn hieronder toegelicht. Diverse systemen die hieronder worden toegelicht kunnen ook in combinatie gebruikt worden. Hieronder volgt eerst een uitleg over het natte scrubber systeem en daarna volgt een uitleg over het droge scrubber systeem. In het hierop volgende hoofdstuk; type scrubber, kijk ik welk type scrubber het beste geplaats kan worden aan boord van de Happy Ranger. Dit type scrubber volgt uit een van de onderstaande benoemde scrubber systemen. Bij deze keuze word rekening gehouden met onder andere de volgende aspecten; de regelgeving waar aan deze moet voldoen, de kosten van het systeem, de opvang/behandeling van het waswater, de ruimte die het scrubber systeem in neemt. Aan de hand van deze aspecten word het best passende scrubber systeem gekozen.

15

Nat scrubber systeem Het natte scrubber systeem omvat een aantal verschillende methodes. Maar het systeem werkt doordat men de uitlaatgassen nat maakt met de scrubber vloeistof waardoor de schadelijke stoffen worden geabsorbeerd. De scrubber vloeistof bestaat uit water met een alkalisch(basisch) product erin. Een veel gebruikt alkalisch product voor scrubber vloeistof is kalk en kalksteen. Verder word er nog natriumcarbonaat als alkalisch product in het waswater gebruikt. Een product is alkalisch als het een PH waarde heeft die hoger is dan 7. De hoeveelheid toe te voegen alkalisch product aan het scrubber systeem hangt af van de alkaniteit van het alkalisch product. Het contact van de uitlaatgassen met het water kan zijn doordat de uitlaat gassen besproeid worden of dat deze gedwongen worden om door een bak met water te gaan of doormiddel van een andere methode. Het waswater wat opgevangen wordt met de schadelijke stoffen erin. Wordt opgeslagen of behandeld. Aan het einde van dit hoofdstuk vind men meer informatie over de opslag en of behandeling van het waswater. Er zijn vier veel gebruikte natte scrubber systemen. Dit zijn de volgende; - Gas atomized scrubber. - Tower scrubber. - Mechanical added scrubber. - Tray type scrubber. Deze vier methodes hebben ook weer verschillende systemen of kunnen gecombineerd zijn met elkaar. Op de volgende bladzijde volgt een uitleg bij deze vier systemen.

16

Gas atomized scrubber Dit zijn alle type scrubbers die gebruik maken van de versnelling van de uitlaatgassen, dit door de uitlaatgassen door een vernauwing te dwingen. Hier zijn drie veel voorkomende uitvoeringen van. Namelijk de volgende drie scrubber systemen; - Ventruri scrubber. - Orifice srubber. - Rod scrubber. Hieronder volgt een korte beschrijving van deze drie systemen. Venturi scrubber Met een venturi scrubber is het mogelijk om de schadelijke stoffen en vaste delen uit de uitlaatgassen te wassen door gebruik te maken van waswater. Voornamelijk word deze scrubber gebruikt om vaste delen uit de uitlaatgassen te verwijderen. Doordat de uitlaatgassen aan de bovenkant door de vernauwing de venturi in gaan. Ontstaat er een snelheidsverhoging van de uitlaatgassen. Aan het begin van de venturi ontstaat er een druk verlaging, een vacuüm hierdoor kan men het waswater aanzuigen. Door de versnelling van de uitlaatgassen word het waswater vernevelt in kleine druppels. Door de verneveling kan er een betere reactie plaats vinden. Het waswater gaat een reactie aan met de zwaveloxide in de uitlaatgassen. Tijdens deze reactie slaat de zwaveldioxide neer. Dit komt in het water terecht. De grootte vaste delen in de uitlaatgassen komen onderin in de scrubber terecht. De rest van de uitlaatgassen gaat van de venturi buis naar de cyclonic separator. Door de snelheid van de uitlaatgassen en de vorm van de separator ontstaat er een draaiende beweging van de uitlaatgassen waardoor deze het resterende deel van het waswater met de schadelijke stoffen tegen de wand worden geslingerd en het Figuur 5; Venturi scrubber waswater kan worden opgevangen om daarna te kunnen behandelen of om het te kunnen afgeven. Hiernaast is een afbeelding weergegeven van een venturi scrubber met een separator daarnaast. De afmetingen van deze scrubber verschillen. Dit is afhankelijke van de hoeveelheid te wassen uitlaatgassen. (technology, 2009)

Figuur 6; Venturi scrubber

17

Rod scrubber Een rod srubber wat vrij vertaald in het Nederlands een staaf scrubber betekend. Heeft het volgende werkingsprincipe; De uitlaatgassen gaan de scrubber in, de gassen worden vervolgens gedwongen tussen de staven door te gaan. Deze staven worden besproeid met waswater. Doordat de gassen door de vernauwing zijn gedwongen komen ze in contact met het was water wat word mee gezogen door de snelheid van de uitlaatgassen, door het meezuigen van de waswater word het door het effect van de staven fijner verneveld. Waardoor er een betere reactie kan plaats vinden. Hierna vind de reactie tussen het waswater en de uitlaatgassen plaats. Daarna word het waswater naar de cyclonic separator geleid. Het waswater met de schadelijke uitlaatgassen word vervolgens opgevangen en opgeslagen en of Figuur 8; Rod scrubber behandeld. (Agency, 2002) Orifice Scrubber Een orifice srubber wat vrij vertaald in het Nederlands een opening scrubber betekend. Is een scrubber die de uitlaatgassen dwingt door een bad met waswater te gaan. Hieronder zijn twee type orifice scrubbers weergeven. De uitlaatgassen gaan aan de bovenkant of in het midden de scrubber in. Vervolgens worden de uitlaatgassen door de vorm van de scrubber door het bad met waswater gedwongen. Door de snelheid van de uitlaatgassen ontstaan er kleine druppels. Deze kleine druppels reageren met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. Vervolgens gaan de uitlaatgassen en het waswater door een hindernis waar de waswaterdruppels met de schadelijke stoffen neerslaan. En worden opgevangen om te worden behandeld of te worden opgeslagen. (Agency, 2002)

Figuur 7; Orifice srubber

18

Tower scrubber Een tower scrubber oftewel een toren scrubber. Is een scrubber waarbij de uitlaatgassen onder in de scrubber de toren ingaan en er aan de bovenkant behandeld uit komen. De tower scrubber word voornamelijk gebruikt voor het verwijderen van schadelijke gassen uit de uitlaatgassen. De tower scrubber kent diverse variaties. Hieronder worden de drie veel voorkomende tower scrubbers uitgelegd. Plate tower scrubber Een plater tower scrubber werkt doormiddel van het zelfde werkingsprincipe als een baffle scrubber, dit is een tray type scrubber. De uitlaatgassen gaan de scrubber in aan de onderkant. De platen met kleine gaten erin worden besproeid met waswater. Tevens word vanaf de bovenkant waswater toegevoegd, wat de platen nat maakt en zorgt voor de afvoer van het schadelijke reactie product. Als de uitlaatgassen dan vervolgens door de kleine gaten in de platen gaan, word door de snelheid het waswater fijn verneveld en kan de reactie tussen de zwaveloxide en het waswater plaats vinden. Voor een plate tower scrubber zijn er diverse soorten platen met een verschillend werking principes. Op de volgende bladzijde zijn een aantal van de verschillende platen weergeven.

Figuur 9; Plate tower scrubber

Als men de efficiëntie van de scrubber wil vergroten dan kan men er voor kiezen om de gaten in de platen kleiner te maken en men meer gaten per plaat maakt. Hierdoor gaat de efficiëntie van de scrubber omhoog echter de druk over het systeem daalt.

Aan de bovenkant van de scrubber zit net als bij de baffle scrubber een fan om het waswater met de schadelijke stoffen die zich nog in de uitlaatgassen bevinden te verwijderen. Het resterende deel van het reactie product slaat neer door de bewegende beweging van de fan. Het waswater met de schadelijke stoffen verlaat de scrubber aan de onderkant, dit kan worden behandeld of worden opgeslagen. De schone uitlaatgassen verlaten de scrubber aan de bovenzijde. (Agency, 2002)

19

Soorten platen De platen die in de scrubber zitten kunnen per scrubber verschillen. Er zijn vier veel voorkomende soorten platen, namelijk de volgende; - Sieve plate. - Impingement plate. - Buble-cap plate. - Valve plate. Hieronder worden deze platen stuk voor stuk uitgelegd. - De Sieve plate is een plaat met alleen maar gaatjes erin. De uitlaatgassen komen aan de onderkant door de plaat en komen in contact met het waswater wat fijn verstuift door de snelheid van de uitlaatgassen waardoor men een betere reactie krijgt tussen het waswater en de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. Dit patent heeft als voordeel ten opzichte van andere platen dat de gaten in de scrubber minder snel verstopt raken. - De Impingement plate werkt volgens het zelfde principe als de Sieve plate. Met als toevoeging dat door de vorm van de plaat er meer fijne druppels met waswater ontstaan. Hierdoor ontstaat er een betere mixing tussen de uitlaatgassen en het waswater. -De Buble-cap plate is een geavanceerdere plaat. Dit komt door dat er een mechanisme in de buble plate zit. Dit mechanisme zorgt voor een mixing van de uitlaatgassen met het waswater. Door de caps op de plaat komen de uitlaatgassen langer in contact met het waswater. Het nadeel van deze plaat is dat deze gevoelig is voor verstoping. - De valve plate werkt volgens het volgende principe; de uitlaatgassen komen van onder de plaat in de kleine gaatjes waar ze een klep omhoog duwen welke het gat bedekt. De klep beweegt heen en weer met de uitlaatgassenstroom. De klep is beperkt in zijn slag hoogte door de constructie waarmee deze bevestigd zit, zie illustratie. Hierdoor ontstaat als het ware een beweegbare vernauwing. Door deze beweging ontstaat er een goede contact tijd tussen het waswater en de uitlaatgassen. Het nadeel van deze plaat is dat er ten opzichte van de andere platen vrij snel corrosie optreedt, en deze duurder is. De meest voorkomende platen zijn de Sieve plate en de impingement plate omdat deze geen bewegende delen bevatten en goedkoper zijn ten opzichten van de andere platen. (Agency, 2002)

Figuur 10; Overzicht veel voorkomende platen

20

Moving bed scrubber Een moving bed scrubber werkt op het principe van een plate tower scrubber. Echter er is een verschil, de platen in de scrubber zijn vervangen door losse materialen. Dit rond vormig materiaal zorgt ervoor dat de uitlaatgassen in contact komen met het waswater. Onderaan de pagina zijn een aantal van deze pakking materialen weergegeven. Doordat dit materiaal van boven af besproeid word met waswater is het pakking materiaal vochtig. De uitlaatgassen komen van onderin de pakking laag in. Door het losse materiaal in de pakking laag zorgt de snelheid van de uitlaatgassen voor een was effect omdat het losse materiaal beweegt. Door deze beweging ontstaat er een goed contact tussen het waswater en de uitlaatgassen. Deze scrubber is ook geschikt voor uitlaatgassen met vaste delen omdat er geen doorgangen zijn die verstopt kunnen raken. Zoals bij de plate tower scrubber. Op de moving bed scrubber zijn diverse variaties. Echter het werkingsprincipe met de pakking laag blijft Figuur 11; Moving bed scrubber het zelfde. Hiernaast ziet men een aantal verschillende pakking materialen die in de packing laag zitten. De grootte van het pakking materiaal verschilt. Over het algemeen is de grootte van het pakking materiaal tussen de 0,6 tot 10 centimeter. De keuze tussen het pakking materiaal hangt af van de te filteren uitlaatgassen. (Agency, 2002)

Figuur 12; Pakking matriaal

21

Packed bed scrubber Een packed bed scrubber is een scrubber die werkt volgens het zelfde principe als een moving bed scrubber met als verschil dat deze scrubber niet gebruik maakt van bewegende delen in het pakking bed. Het pakking bed bestaat uit een vaste laag materiaal. Deze laag zorgt net als bij de moving bed scrubber dat het waswater een goede reactie aan kan gaan met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. Deze scrubber maakt net als de moving bed scrubber gebruik van een filter om de uitlaatgassen met schadelijke stoffen te verwijderen uit de uitlaatgassen. Er zijn diverse soorten filters. Onderaan deze pagina staan twee veel gebruikte filters. De chevron blade filter en de mesh pad filter. Figuur 13; Packed bed scrubber

De chevron blade filter is een filter dat gebruik maakt van v-vormige strippen die de waswaterdruppels met schadelijke stoffen tegenhoud. De mesh pad filter maakt gebruik van een filter constructie met diverse mazen erin. Door de mazen gaan de schone uitlaatgassen naar buiten en het waswater met daarin de schadelijke stoffen blijft achter in het filter. Het neergeslagen waswater met schadelijke stoffen word afgevoerd om te worden opgeslagen of te worden behandeld. (Agency, 2002)

Figuur 14; Chevron filter en Mesh pad filter

22

Tray type scrubber Een tray typer scrubber is een scrubber die veel weg heeft van een tower type scrubber. Het verschil is dat het dit type scrubber over het algemeen gebruik maakt van schotten op de platen. Hieronder is een tray type scrubber systeem uitgelegd.

Baffle scrubber Een baffle scrubber wat in het Nederlands een schoten scrubber betekent is een nat scrubber systeem. Dit systeem is goed geschikt voor de verwijdering van schadelijke vaste stoffen uit de uitlaatgassen. De gassen gaan onderin de scrubber in. De platen die in de scrubber zitten worden besproeid met waswater. Dit waswater blijft door de schoten boven de gaten in de platen. Onderaan bladzijde is een illustratie van de schoten weergegeven. Door de snelheid van de uitlaatgassen word het waswater wat tussen de schoten staat verneveld. Door deze verneveling word het waswater verneveld in kleine druppels en kunnen ze een betere reactie aangaan met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. Figuur 15; Doorsnede Baffle scrubber

Als het waswater verneveld is en een reactie heeft aangegaan met de schadelijke stoffen dient het reactieproduct in de scrubber te blijven. De grootte vaste delen in de uitlaatgassen zullen tegen de wand van de scrubber komen, en naar het afvoer systeem in de scrubber gaan. De resterende schadelijke stoffen die een reactie hebben aangegaan met het waswater worden uit de uitlaatgassen stroom verwijderd door de ventilator boven in de scrubber. Deze ventilator zorgt ervoor dat de resterende delen tegen de wand van de scrubber neerslaan, en vervolgens via de afvoer kunnen worden afgevoerd. Het afgevoerde waswater word opgeslagen of kan behandeld worden. De schone uitlaatgassen verlaten de scrubber aan de bovenkant. Hiernaast is een uitvergroting van de platen in combinatie van de schotten weergeven. De uitlaatgassen komen dus van onder door de kleine gaten en komen in contact met het waswater. Waardoor de zwaveloxide een reactie aangaat met het waswater. Figuur 16; Platen en schotten binnen in de scrubber De mate van reiniging van de uitlaatgassen hangt af van de hoeveelheid platen in de scrubber. (technology, 2009)

23

Mechanically aided scrubber De mechanically aided scrubber is een scrubber die gebruik maakt van een motor. De uitlaatgassen worden aangezogen. De uitlaatgassen worden voordat ze het huis van de pomp ingaan besproeid met waswater. Daarna gaan de uitlaatgassen het pomp huis in, hierin worden ze versneld door de rotor welke word aangedreven door de motor. Door deze versnelling worden de uitlaatgassen en het waswater door het pomp huis heen geslingerd. Door deze versnelling word het waswater verneveld. Hierdoor kunnen de uitlaatgassen een goede reactie aangaan met het waswater. Door de snelheid slaat het reactie product met het waswater met de schadelijke delen uit de uitlaatgassen neer. En verlaten de schone uitlaatgassen de Figuur 17; Mechanically aided scrubber scrubber. Het nadeel van de scrubber is dat deze niet geschikt is voor grootte hoeveelheden uitlaatgassen. Tevens is deze scrubber niet ideaal voor het verwijderen van schadelijke gassen uit de uitlaatgassen omdat de verblijf van de uitlaatgassen te kort is. Hierdoor kan er geen goede reactie plaats vinden tussen het alkalische materiaal en de schadelijke gassen. Echter de scrubber is wel geschikt voor het verwijderen van vaste delen uit de uitlaatgassen. (Agency, 2002)

24

Proces overzicht nat scrubber systeem Een nat scrubber systeem heeft dus de volgende onderdelen; - Een scrubber om de uitlaatgassen te kunnen reinigen. - Het tweede component dat aanwezig is, is een systeem wat zorgt voor de productie en de toevoer van het waswater. - Het derde component dat aanwezig is, is een systeem dat er voor zorgt dat het waswater opgeslagen en of behandeld word nadat het heeft gereageerd met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. De beschrijving van dit systeem volgt in de volgende paragraaf. Hieronder is een illustratie weergegeven van een nat scrubber systeem. De uitlaatgassen gaan de scrubber in, aan de linkerkant van de illustratie. Deze worden vervolgens behandeld met het waswater en de schone uitlaatgassen verlaten aan de bovenkant de scrubber. Het waswater word onderaan de scrubber opgevangen en word behandeld of opgeslagen. (Agency, 2002)

Figuur 18; Overzicht nat scrubber systeem

25

Waswater systeem Om in een nat scrubber systeem de schadelijke stoffen uit de uitlaatgassen te wassen heeft men drie soorten waswater systemen. Dit zijn namelijk de volgende; een open systeem of een gesloten systeem of een combinatie van deze. Het verschil in deze twee systemen is dat men in open waswater systeem gebruik maakt van de alkaniteit van zeewater als alkalisch product. Bij een gesloten systeem gebruikt men als alkalisch product, chemicaliën opgelost in gedemineraliseerd water. Het voordeel van een open systeem is dat men altijd zeewater voorradig heeft, hierdoor is het dus goedkoper in gebruik omdat men geen chemicaliën hoeft aan te schaffen. Het nadeel van dit systeem is dat de alkaniteit van het zeewater niet overal even hoog is en soms niet toereikend genoeg is om aan de emissie eisen te kunnen voldoen. Het gesloten scrubber systeem maakt gebruik van waswater dat bestaat uit gedemineraliseerd water met chemicaliën daarin opgelost. De chemicaliën die doorgaans worden toegevoegd als alkalisch product zijn natriumcarbonaat, kalk of kalksteen. Het voordeel van dit systeem is dat men altijd de juiste alkaniteit in het waswater heeft om een constante was efficiëntie te kunnen waarborgen. Het nadeel van dit systeem is dat dit duurder is. Daarnaast kan men nog gebruik maken van een combinatie van deze twee systemen. Als men in een gebied is waar de alkaniteit van het zeewater hoog genoeg is dan kan men deze gebruiken als alkalisch product. Als men dan vervolgens in een gebied is waar de alkaniteit van het zeewater te laag is dan kan men het gesloten waswater systeem gebruiken. Hierdoor heeft men altijd het gewenste niveau tegen een gunstig financieel aspect. In de volgende paragraaf volgt een toelichting over de algemene behandeling van het waswater van het gesloten systeem nadat het heeft gereageerd met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen.

26

Waswater Het waswater wat met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen een reactie product vormt, word in het scrubber systeem opgevangen. Men kan er voor kiezen om het reactie product van het gesloten systeem te behandelen. Het reactie product van het open systeem kan hoeft men niet op te slaan en kan men meteen overboord af voeren. De hoeveelheid alkalisch materiaal wat men toevoegt aan het waswater hangt van de volgende aspecten af; - Het zwavelgehalte van de brandstof. - De hoeveelheid brandstof consumptie. - Aan welke eisen men moet voldoen met betrekking tot de emissie regels. - Type scrubber Met bovengenoemde aspecten moet men rekening houden als men de hoeveelheid toe te voegen alkalisch materiaal wil bepalen. De volgende reactie vind plaats tussen het alkalische product in het waswater en de zwaveloxide in de uitlaatgassen; Er zijn een aantal reacties als men gebruik maakt van kalk als alkalisch product, de voornaamste reactie die plaats vind is de volgende;

Er zijn een aantal reacties als men gebruik maakt van natriumcarbonaat als alkalisch product, de voornaamste reactie die plaats vind is de volgende;

Het reactie product word opgevangen in de scrubber en afgevoerd. Men kan ervoor kiezen om dit reactie product te behandelen en te neutraliseren zodat er weinig sludge overblijft. Of men kan er voor kiezen om het waswater op te slaan en aan de wal af te geven. Doorgaans word er voor gekozen om het waswater met het reactieproduct te behandelen. Behandeling van het waswater Als men ervoor kiest om in een gesloten system het gereageerde reactie product te behandelen dan kan men dit filteren door gebruik te maken van een separator. In dit systeem blijft het reactie product aan boord en kan worden afgevoerd als sludge. Het water wat uit het waswater word gefilterd kan men overboord afvoeren. Dit systeem dient te voldoen aan de regels van de IMO, wash water criteria annex VI. In een open scrubber systeem maakt men gebruik van de alkaniteit van het zeewater. Het zeewater neutraliseert de zwavel uit de uitlaatgassen, dit reactie product kan men zonder het te behandelen overboord afvoeren. (AlfaLaval)

27

Droog scrubber systeem Een droog scrubber systeem maakt gebruik van de absorptie en adsorptie van de uitlaatgassen. De absorptie en adsorptie komen tot stand door het toevoegen van een alkalisch product in de uitlaatgassen stroom. Het alkalische product wat doorgaans word toegevoegd is kalk of natriumcarbonaat. Er zijn een aantal droge scrubber systemen. Echter in de verschillende soorten scrubber systemen zijn twee vaste componenten aanwezig. Het eerste component dat aanwezig is, is het systeem dat het alkalische materiaal aan de uitlaatgassen toegevoegd zodat er een reactie met de schadelijke delen in de uitlaatgassen kan plaats vinden. Het tweede component dat aanwezig is, is het systeem wat het reactie product tussen het alkalische materiaal en de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen verwijderd. Het reactie product is een vast zout. Het vaste zout word opgeslagen en aan de wal afgegeven. Een droog scrubber systeem is alleen geschikt voor het verwijderen van schadelijke gassen uit de uitlaatgassen. Als men ook de vaste delen uit de uitlaatgassen wil verwijderen dan dient men een extra systeem hiervoor te plaatsen. Doorgaans word dan gebruik gemaakt van een weefsel filter. Er zijn een aantal manieren om de uitlaatgassen in contact te brengen met het alkalische product. Men kan er voor kiezen om het alkalische product rechtstreeks te injecteren in de uitlaatgassen stroom. Of men kan er voor kiezen om gebruik te maken van een reactie kamer, in deze ruimte word het alkalische materiaal geïnjecteerd. Vervolgens worden de uitlaatgassen en het reactie product tussen het alkalische materiaal en de schadelijke stoffen uit de uitlaatgassen gefilterd waardoor het reactie product achter blijft en kan worden opgevangen. De schone uitlaatgassen gaan vervolgens de schoorsteen uit. Naast een droog scrubber systeem is er ook nog een semi droog scrubber systeem. Hierbij word het alkalische product opgelost in het water, wat men ook wel slurry noemt. Dit word vervolgens geïnjecteerd in de uitlaatgassen. Welke dan vervolgens een reactie aangaat met de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen en een vast zout vormt. Door de hitte van de uitlaatgassen verdampt het resterende water van de slurry en blijft er een vast zout over. Dit vaste zout wat het reactie product is kan worden opgevangen en worden opgeslagen, en worden afgegeven aan de wal. Dit semi droge scrubber systeem heeft als voordeel ten opzichte van het droge scrubber systeem dat de gassen een betere reactie aan kunnen gaan met een vloeistof dan met een vaste stof zoals het droge alkalische materiaal. Het nadeel van dit scrubber systeem is dat de verstuivers waarmee de slurry in de uitlaatgassen geïnjecteerd word duurder zijn dan de gene van het droge scrubber systeem. Hiertegen over staat dan ook dat het rendement van een semi droog scrubber systeem hoger is. Dit komt mede door dat men de uitlaatgassen koelt, door het toevoegen van water, hierdoor kan er ook een betere reactie plaatsvinden tussen het alkalische product en de schadelijke stoffen in de uitlaatgassen. Op de volgende bladzijde is een overzicht weergegeven van een droog scrubber systeem en een semi droog scrubber systeem.

28

Droog scrubber systeem De uitlaatgassen die uit de motor komen kunnen op verschillende plaatsen geïnjecteerd worden met het alkalische materiaal. Namelijk op de volgende plaatsen, meteen na de motor in het uitlaatgassen stuk, of in een reactie ruimte. Het alkalische materiaal word vanuit de opslag tank naar de bovengenoemde plaatsen gebracht met behulp van een fan. Als de uitlaatgassen een reactie hebben aangegaan met het alkalische materiaal en een vast zout hebben gevormd dan dient dit te worden opgevangen. Dit gebeurd doormiddel van een filter. De schone uitlaatgassen gaan vervolgens de schoorsteen uit en het reactie product blijft achter om te worden opgeslagen en te worden afgegeven. (Agency, 2002)

Figuur 19; Overzicht droog scrubber systeem

Semi droog scrubber systeem Een semi droog scrubber systeem maakt gebruik van water waar het alkalische product in is opgelost. Dit is omdat zoals eerder is genoemd gassen een betere reactie aangaan met een vloeistof dan met een vaste stof. Het water wat overblijft in de uitlaatgassen na de reactie word uit de uitlaatgassen gefilterd. Een semi droog scrubber systeem maakt doorgaans gebruik van spray dryer absorber. Op de volgende bladzijde is een overzicht weergegeven van een semi droog scrubber systeem. De spray dryer absorber is hiernaast weergegeven. In de spray dryer absorber worden de uitlaatgassen in cirkel beweging gebracht door de rotor boven aan de scrubber. De uitlaatgassen worden zo beter verspreid in de scrubber en worden dan besproeid met de slurry. De schadelijke stoffen die een reactie aan gaan met de slurry vormen een vast zout. Dit word onderaan de scrubber afgevoerd. De uitlaatgassen verlaten dan vervolgens de scrubber aan de onderkant, deze bevat nog delen van de slurry, dit word er vervolgens uit Figuur 20; Spray dryer absorber gefilterd.

29

Hieronder is een overzicht weergegeven van een semi droog scrubber systeem. De uitlaatgassen gaan de spray dryer absorber in. Een deel van het reactie product word aan de onderkant opgevangen. Het resterende reactieproduct en het water van de slurry worden uit de uitlaatgassen stroom gefilterd. Vervolgens verlaten de schone uitlaatgassen het filter en blijft het reactieproduct, het vaste zout, achter in het filter. Aan de linkerkant van het overzicht van het scrubber systeem ziet men de installatie waar de slurry word samengesteld. De samenstelling van de slurry hangt af van de soort uitlaatgassen en de hoeveelheid. Figuur 21; Overzicht semi droog srubber systeem

Nadeel Het nadeel van een droog scrubber systeem is dat het over het algemeen niet de gewenste was efficiëntie haalt om aan de emissie eisen te kunnen voldoen. Als men wel een droog/semi droog scrubber systeem heeft wat aan de eisen voldoet dan is dit duurder dan een nat scrubber systeem. (Agency, 2002) Materiaal Het deel van het scrubber systeem dat in aanraking komt met zwavel dient te zijn gemaakt van roest vrij staal. Dit komt omdat het reactie product uit het scrubber systeem zwavelzuur bevat. Het materiaal wat het beste geschikt is tegen zwavelzuur is roest vrij staal. De delen van het natte en droge scrubber systeem die in aanraking komen met het waswater en het reactie product uit het scrubber systeem zullen dus worden gebouwd met roest vrij staal. De overige delen van het scrubber systeem kunnen worden gebouwd van normaal staal. Het nadeel hiervan is dat roest vrij staal duurder is dan gewoon staal, echter men heeft dan wel een systeem dat in theorie niet meer kan lekken. Men dient wel op de kwaliteit van het roest vrij staal te letten om dit te kunnen garanderen.

30

Type scrubber Zoals men in het voorgaande hoofdstuk Scrubber heeft kunnen lezen zijn er dus diverse type scrubbers om uitlaatgassen te kunnen wassen. Men heeft de keuze tussen een droog en een nat scrubber systeem. Bij deze keuze voor het type scrubber systeem houdt ik rekening met onder andere de volgende aspecten; de regelgeving waar aan deze moet voldoen, de kosten van het systeem, de opvang/behandeling van het waswater, de ruimte die het scrubber systeem in neemt en wat men aan boord moet aanpassen om de scrubber te kunnen plaatsen. Aan de hand van deze aspecten word het best passende scrubber systeem gekozen. In dit hoofdstuk kijk ik welk scrubber systeem het meest geschikt is aan boord van de Happy Ranger als men kijkt naar de inbouw mogelijkheid en of dit type scrubber geschikt is om aan de nieuwe regelgeving te voldoen van maximaal 0,1 procent zwavel uitstoot. Uit het voorgaande hoofdstuk is gebleken dat men met een droog/semi droog scrubber systeem over het algemeen niet de gewenste was efficiëntie haalt, om aan de emissie eisen te kunnen voldoen. Hierdoor valt de keuze voor een droog scrubber systeem af. Het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger zal dus een nat scrubber systeem zijn. Men heeft de keuze uit vier verschillende natte scrubber systemen. Dit zijn de volgende; - Mechanical added scrubber. - Gas atomized scrubber. - Tower scrubber. - Tray type scrubber. Hieronder worden alle vier de type scrubbers in overweging genomen. De mechanical added scrubber valt af. Dit is omdat deze niet optimaal is voor het verwijderen van schadelijke gassen omdat de verblijf tijd tussen het waswater en de schadelijke gassen niet lang genoeg is om een goede reactie aan te gaan. Tevens is deze scrubber niet geschikt voor grootte hoeveelheden uitlaatgassen. De gas atomized scrubber maakt gebruik van een versnelling van de uitlaatgassen door de vorm van de constructie. Dit type scrubber is geschikt voor het verwijderen van zowel vaste delen als voor het verwijderen van schadelijke gassen uit de uitlaatgassen. Deze scrubber word over het algemeen gebruikt om vaste delen uit de uitlaatgassen te verwijderen. De tower scrubber en de tray type scrubber lijken in het werkingsprincipe op elkaar. Deze scrubber systemen zijn geschikt voor grotere hoeveelheden uitlaatgassen stromen. Het nadeel van deze systemen is dat de pakking die zorgt voor het contact van de schadelijke gassen met het waswater verstopt kan raken. Men dient daarom van te voren de juiste keuze te maken in de platen die men gebruikt voor de verneveling van het waswater waardoor deze in contact komt met de schadelijke uitlaatgassen.

31

Keuze type scrubber voor aan boord van de Happy Ranger Het scrubber systeem wat het best geschikt is aan boord van de Happy Ranger is een nat scrubber systeem. Het type scrubber wat het meest geschikt is een tower scrubber of een tray type scrubber. Men dient in overweging te nemen wat voor een platen men in het scrubber systeem wil gebruiken. Alfalaval levert scrubber systemen voor de scheepvaart. Deze bieden een compleet tower scrubber systeem aan. De naam van het scrubber systeem is het PureSOx scrubber systeem. Dit systeem is een hybrid scrubber systeem. Zoals men in de paragraaf waswater systeem heeft kunnen lezen is dit een systeem dat gebruik maakt van een gesloten waswater systeem gecombineerd met een open waswater systeem. Met het scrubber systeem van Alfalaval is het mogelijk om zowel de uitlaatgassen van de hulpmotoren als de hoofdmotor door de zelfde scrubber te laten gaan en te behandelen. De grootte van het scrubber systeem hangt af van het totale vermogen van de te behandelen motoren. Men dient ervan uit te gaan dat men een scrubber systeem dient te hebben dat een motor vermogen van 9727 KW moet kunnen behandelen. Dit motor vermogen is gebaseerd op het vermogen van de hoofdmotor en 2 hulpmotoren van de Happy Ranger. Dit is namelijk de bedrijfssituatie tijdens het manoeuvreer bedrijf. Hieronder is een tabel weergegeven waar men bij elk motor vermogen de afmetingen van de scrubber kan aflezen. Men dient dus een scrubber te hebben die 10 MW motorvermogen aan kan. In onderstaande tabel ziet men een overzicht weergegeven van de PureSox scrubber afmetingen. Men ziet dat als men aan het scrubber systeem dient te kiezen dat de hoeveelheid uitlaatgassen aan kan van motor vermogen van 12 MW.

Tabel 5; Afmetingen scrubber systeem

Men ziet dat men de scrubber nodig heeft die 12MW motorvermogen aan kan. De afmetingen van de scrubber zijn de lengte, de hoogte en de diameter van de toren. Deze afmetingen van de scrubber kan men aflezen uit bovenstaande tabel. Hiernaast is een illustratie weergegeven van het scrubber systeem. (AlfaLaval)

Figuur 22; Scrubber systeem

32

De afmetingen van de scrubber die uit de bovenstaande tabel volgen zijn de volgende; 5,8 × 8,1 meter (lengte × hoogte). Dit is te groot om in de machinekamer te kunnen plaatsen. Mijn voorstel is dan ook om deze scrubber aan de buitenkant van de schoorsteen te plaatsen. Op de illustratie hiernaast is een scrubber weergegeven die aan de buitenkant van een schip is geplaatst. Figuur 23; Scrubber (Filancia)

Hieronder is een illustratie weergegeven voor de mogelijke locatie voor de scrubber. Men heeft twee voor de hand liggende mogelijkheden waar men de scrubber kan plaatsen. Men kan er voor kiezen om de scrubber aan bakboord boven de vrijevalboot te plaatsen. Dit is in de illustratie aangegeven als mogelijkheid 1. Dit heeft als bijkomend voordeel dat men met het gewicht van de scrubber aan bakboord heeft. Hierdoor kan men het gewicht van de kranen aan stuurboord deels kan compenseren. Zodat men hiervoor minder ballast water voor hoeft mee te nemen. De tweede mogelijkheid is om de scrubber recht achter de schoorsteen te plaatsen, aan de achterkant. Dit is aangegeven in de illustratie als mogelijkheid 2. Dit heeft als bijkomend voordeel dat men minder hoeft aan te passen aan de bestaande scheepsituatie. Dit komt doordat men de scrubber installatie kan ondersteunen met het onderliggende web frame van de spiegel. Mijn voorkeur gaat uit om de scrubber aan de achterkant van het schip te plaatsen omdat men minder aan de bestaande constructie hoeft aan te passen. Hierdoor is de plaatsing aan de achter kant ook goedkoper.

Figuur 24; Mogelijke locatie voor de scrubber aan boord van de Happy Ranger

In het volgende hoofdstuk word toegelicht wat men verder nodig heeft om het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger te kunnen laten functioneren.

33

Aanpassingen aan boord van de Happy Ranger Om een scrubber systeem aan boord van een schip te plaatsen dient men te kijken wat men nodig heeft om dit systeem te kunnen laten functioneren. Om de PureSOx scrubber aan boord van de Happy Ranger te plaatsen dient men een aantal dingen aan boord aan te passen en aan boord te plaatsen. Men dient onder andere rekening te houden met het volgende; - De productie van het waswater(inclusief het gedemineraliseerd water). - De opslag van het alkalische product. - De opslag van het waswater. - Hoe men het waswater of het alkalische product aan de scrubber toevoert. - De opslag van het waswater met het reactieproduct nadat het uit het scrubber systeem komt. - De mogelijke behandeling van dit waswater. - De stroom toevoer aan al deze systemen. - By pass mogelijkheid. Hieronder ziet men een schema weergegeven van het PureSOx scrubber systeem. In het geval van de Happy Ranger komt de scrubber aan de buitenkant van de schoorsteen in verband met de ruimte.

Figuur 25; Overzicht PureSox scrubber systeem (AlfaLaval)

Op de volgende bladzijde worden alle boven genoemde punten waar men op dient te letten bij het plaatsen van een scrubber systeem behandeld. Per punt word gekeken hoe dit gerealiseerd kan worden aan boord van de Happy Ranger.

34

Opslag Men dient voor de werking van het scrubber proces een aantal dingen aan boord te kunnen opslaan. Men dient voor de werking van het PureSOx systeem een aantal dingen aan boord op te kunnen slaan, men moet hierbij denken aan de volgende producten; - De opslag van het alkalische product. - De opslag van het gedemineraliseerd water voor het waswater. - De opslag van het reactie product nadat het uit de scrubber komt. - De opslag van de sludge nadat het reactie product is schoon gemaakt door het separator systeem. Men kan gebruik maken voor de opslag van deze vloeistoffen van de zij tanken. Namelijk van zij tank zes aan stuurboord en aan bakboord. Hieronder is in een schematische tekening de locatie van deze 2 tanken weergeven. Deze tanken kan men gebruiken omdat deze doorgaans niet gebruikt worden en zich vlakbij de machinekamer bevinden. Men kan zij tank zes aan stuurboord op delen in twee tanken. Men kan dan vervolgens het alkalisch product in een deel van zij tank zes aan stuurboord opslaan, echter men dient deze tank wel van een speciale coating te voorzien. In het andere gedeelte kan men extra gedemineraliseerd water opslaan. In zij tank zes aan bakboord kan men het reactie product opslaan. De sludge die overblijft nadat het reactie product is schoon gemaakt dient men op te slaan in een te plaatsen sludge tank vanwege de regelgeving met het af geven van chemicaliën in bepaalde landen. De locatie van de te plaatsen sludge tank is op het 2nd tweendeck aan bakboord. Het leiding werk en de tank dient van roest vrij staal te zijn. De locatie van deze tank is weergegeven in de paragraaf behandeling reactie product.

Figuur 26; Locatie zij tanken

35

Productie waswater Het scrubber water wat men gebruikt voor het wassen van de uitlaat gassen dient men aan boord te produceren. Men dient het alkalische product te bunkeren van de wal in het geval van het gesloten scrubber systeem. Het alkalische product word naar een meng tank verpompt waar men het gedemineraliseerd water toevoegt tot de juiste verhouding. Het gedemineraliseerd water en het alkalische product kan men opslaan in de bakboord zij tank nummer 6. In deze meng tank word het waswater opgeslagen en als men het in de scrubber nodig heeft dan word het naar de scrubber toe verpompt. De meng tank kan men plaatsen op het 3nd tweendeck aan stuurboord. De tank en het leidingwerk hiervan dienen te zijn gemaakt van roest vrijs staal. Hieronder is een illustratie weergegeven, met een foto en een schematische tekening ter verduidelijking. De productie van het gedemineraliseerd water aan boord is genoeg om ook het scrubber systeem van water te kunnen voorzien. (AlfaLaval)

Figuur 27; Locatie meng tank

Behandeling reactie product Het reactie product van het gesloten systeem dient men nadat het uit de scrubber komt te behandelen of op te slaan. Alfalaval levert een reiniging systeem hiervoor. De afmetingen van dit reinigingssysteem zijn gebaseerd op het motor vermogen. In onderstaande tabel ziet men dat de afmetingen van het systeem 2,5 meter bij 2,5 meter( lengte × breedte) zijn. Het behandelingssysteem bestaat uit een separator en een aantal filters. Hieronder ziet men het systeem van AlfaLaval weergegeven.

Tabel 6; Afmeting schoonmaak systeem

36

Hiernaast is een illustratie weergegeven van het reinigingssysteem van AlfaLaval. Dit systeem voldoet aan de eisen die opgesteld zijn door de IMO wash water criteria annex VI. (AlfaLaval)

Figuur 28; Schoonmaak systeem

Men kan dit systeem toevoegen in de al bestaande separator kamer, op het 2nd tweendeck. Hieronder is een foto weergegeven van de separator kamer aan boord van de Happy Ranger. De separator voor het waswater systeem kan men plaatsen op de plek aangegeven op de foto.

Figuur 29; Mogelijke plek extra separator aan boord van de Happy Ranger

Deze plek heeft als nadeel dat men het reinigingssysteem niet prefab kan plaatsen in verband met de ruimte. Als men het reinigingssysteem prefab wil plaatsen wat mijn voorkeur heeft in verband met de kosten besparing dan kan men het systeem aan bakboord plaatsen op het 2nd tweendeck. Deze plek is hieronder weergeven met een schematische tekening en een foto van deze locatie.

Figuur 30; Locatie separator en sludge tank

De meest geschikte positie voor de separator en de sludge tank is op het 2nd tweendeck aan bakboord.

37

Stroom Het algehele scrubber systeem van PureSOx heeft een geschat stroom verbruik van 1,5 procent van het motor vermogen wat men wil wassen. Het motor vermogen van de hoofdmotor is 8775 KW. Verder heeft men maximaal nog 2 hulpmotoren bijstaan deze zijn samen goed voor een motor vermogen van 952 KW. Dit geeft een totaal motor vermogen van 9727 KW. Hieruit volgt dat men met de vuistregel kan zeggen dat het PureSOx scrubber systeem een geschat stroomverbruik heeft van 146 KW. (AlfaLaval) Als het schip in zee bedrijf is dan kan men het scrubber systeem voorzien van stroom door de as generator. Dit brengt geen extra kosten met zich mee, omdat de stroom al word opgewekt door de as generator en men in normaal zee bedrijf meer stroom opwekt dan men nodig heeft. Als het schip in manoeuvreer bedrijf is, heeft men de as generator in gebruik voor de boegschroef en staat deze niet op het scheepsnet zoals tijdens het zee bedrijf. De as generator kan men dan niet gebruiken voor het scrubber systeem. Men dient dan gebruik te maken van een hulpmotor voor de stroom voorziening van het scrubber systeem. Tijdens het manoeuvreer bedrijf staan er twee generatoren op het net. Hiervan kan men het scrubber systeem ook van stroom voorzien. Men hoeft geen extra generator voor het scrubber systeem te starten. Men dient alleen extra stroom op te wekken als men vaart in manoeuvreer bedrijf. Echter ik neem aan dat de kosten die hieraan verbonden zijn te verwaarlozen zijn. Dit omdat men relatief weinig in manoeuvreer bedrijf vaart. By pass Men dient op het scrubber systeem een by pass te hebben zodat men het scrubber systeem buiten werking kan stellen. Men dient het scrubber systeem buiten werking te kunnen stellen van wege de volgende redenen; - Onderhoud. - Reparatie aan het systeem in het geval van dat er iets niet na behoren werkt. - Regelgeving. Voor elk type scrubber systeem is er een onderhoud systeem. Soms dient men dan de scrubber uit te schakelen en onderhoud te plegen. Men dient dan over te schakelen naar laag zwavelige brandstof als men zich in een SECA gebied bevind. Dit geld het zelfde als men bepaalde reparaties aan het systeem dient te doen. Men dient het scrubber systeem tevens van een by pass te voorzien van wege de regelgeving. Men heeft niet overal dezelfde eisen met betrekking tot zwavel uitstoot, zoals men heeft kunnen lezen in het hoofdstuk regelgeving. Hieronder is de tabel met het overzicht van de regelgeving weergegeven. SECA Gebieden Momenteel 1,0 procent zwavel uitstoot Vanaf 2015 0,1 procent zwavel uitstoot

Buiten de SECA Gebieden Momenteel 3,5 procent zwavel uitstoot Vanaf 2020 - 2025 0,5 procent zwavel uitstoot

Tabel 7; Overzicht regelgeving

Buiten de SECA gebieden hoeft men tot 2020 of 2025 de scrubber installatie niet in werking te hebben. Als men met brandstof vaart die maximaal 3,5 procent zwavel bevat.

38

Break-evenpoint In dit hoofdstuk bekijk ik wat het break-evenpoint is van de Happy Ranger in jaren als men een scrubber aan boord plaatst. In dit break-evenpoint neem ik de volgende punten mee; - De huidige brandstofkosten. - De levensduur van de Happy Ranger. - De investering in het scrubber systeem. Hieronder word per punt behandeld in wat voor een mate het bijdraagt aan het break-evenpoint. Brandstof Om het break-evenpoint voor de Happy Ranger uit te rekenen met betrekking tot de brandstof prijs ga ik uit van de huidige brandstof prijs. De hoofdmotor aan boord van de Happy Ranger maakt gebruik van IFO 380 brandstof. De hulpmotoren draaien op MGO. Hieronder is een tabel weergegeven van de actuele brandstof prijzen in drie verschillende steden. De laagzwavelige brandstof bevat op dit moment maximaal 1 procent zwavel. De prijzen van de hoogzwavelige brandstof zijn gebaseerd op brandstof met maximaal 3,5 procent zwavel in de brandstof. Als men naar de regelgeving kijkt dan ziet men dat de brandstof binnen de SECA gebieden in 2015 0,1 procent zwavel mag bevatten. De prijs van de brandstof zal dan ook alleen maar stijgen. Haven Rotterdam Houston Singapore Brandstof IFO 380 hoog zwavel $ 605 $ 590 $ 603 IFO 380 laag zwavel $ 612 $ 637 $ 685 MGO hoog zwavel $ 909 $ 1021 $ 930 MGO laag zwavel $ 909 $ 1017 $ 959 Prijs van 22-7-2013. Prijzen zijn in US dollar per Meter/Ton (Bunkerworld.com, 2013) Tabel 8; Actuele brandstof prijzen

Hoofdmotor De Happy Ranger vaart gemiddeld 240 dagen per jaar. Per dag verbruikt de Happy Ranger 25 m/t brandstof. Dit komt neer op een totaal verbruik van 6000 m/t per jaar. Uit bovenstaande tabel kan men de prijzen voor de brandstof van de volgende steden aflezen; Rotterdam, Houston en van Singapore. De prijzen van de brandstof verschillen. Ik neem voor de brandstof prijs van hoog en laag zwavelige brandstof het gemiddelde van de drie boven genoemde steden. Gemiddelde brandstof prijs IFO 380 hoog zwavel; 600 US dollar per meter/ton. Gemiddelde brandstof prijs IFO 380 laag zwavel; 645 US dollar per meter/ton. Met een scrubber systeem kan men dus op hoogzwavelige brandstof blijven varen. Men kan dan 45 US Dollar per meter/ton besparen. De brandstof kosten van de Happy Ranger per jaar zijn in onderstaande tabel weergegeven. Brandstof IFO 380 hoog zwavel IFO 380 laag zwavel

6000 ton per jaar × 600 $ m/t 6000 ton per jaar × 645 $ m/t

Jaar bedrag in US dollar 3,6 miljoen 3,87 miljoen

Jaar bedrag in euro 2,77 miljoen 2,97 miljoen

Tabel 9; Brandstof kosten zware olie Happy Ranger

39

Men ziet dat het verschil in brandstof kosten per jaar 2,0 ton in euro verschillen. Dit prijs verschil is gebaseerd als men continue op hoog zwavelige brandstof vaart. Echter men is niet altijd in een SECA gebied. Dus de brandstof kosten besparing zullen lager zijn, omdat men zonder scrubber systeem buiten een SECA op hoog zwavelige brandstof zal varen tot 2020 of 2025. Het verschil in brandstof kosten is gebaseerd op de huidige brandstof prijs. Ik verwacht dat de laag zwavelige brandstof prijs zal stijgen, omdat deze vanaf 2015 steeds minder zwavel mag bevatten. Dus vanaf 2015 is 2 ton in euro een reëel bedrag dat men per jaar bespaart aan brandstof kosten, tot 2015 zal het verschil lager zijn. Hulpmotor Het scrubber systeem dat ik heb uit gekozen is ook geschikt om de uitlaatgassen van de hulpmotoren aan boord van de Happy Ranger te behandelen. Men kan dus tijdens haven/manoeuvreer bedrijf op hoogzwavelige MGO draaien. De Happy Ranger maakt 125 dagen per jaar gebruik van de hulpmotoren. Het gezamenlijk brandstof verbruik van de hulpmotoren is 2,5 ton per dag. Dit komt neer op een totaal verbruik per jaar van 312,5 ton brandstof. Uit de tabel van de vorige bladzijde kan men de prijzen voor de brandstof voor MGO aflezen. De prijzen van de brandstof verschillen per stad. Ik neem voor de brandstof prijs van hoog en laag zwavelige brandstof een gemiddelde prijs tussen deze steden. Gemiddelde brandstof prijs MGO hoog zwavel; 953 US dollar per meter/ton. Gemiddelde brandstof prijs MGO laag zwavel; 961 US dollar per meter/ton. Met een scrubber systeem kan men dus op hoogzwavelige brandstof blijven varen. Men kan dan 8 US Dollar per meter/ton besparen. De brandstof kosten voor MGO van de Happy Ranger per jaar zijn in onderstaande tabel weergegeven. Brandstof MGO hoog zwavel MGO laag zwavel

312,5 ton per jaar × 953 $ m/t 312,5 ton per jaar × 961 $ m/t

Jaar bedrag in US dollar 2,97 ton 3 ton

Jaar bedrag in euro 2,287 ton 2,31 ton

Tabel 10; Brandstof kosten MGO Happy Ranger

Men ziet dus dat het verschil tussen hoog en laag zwavelige MGO 2300 euro per jaar zijn. Besparing De totale brandstof kosten besparing per jaar zijn dus 2,023 ton euro per jaar. Als men gebruik maakt van een scrubber installatie en vaart met hoogzwavelige brandstof. Ik ga dan uit van de huidige brandstof prijs en dat men altijd op hoogzwavelige brandstof vaart. Echter men is niet altijd in een SECA gebied. Dus de brandstof kosten besparing zullen lager zijn, omdat men zonder scrubber systeem buiten een SECA op hoog zwavelige brandstof zal varen tot 2020 of 2025. Echter vanaf 2015 mag de laagzwavelige brandstof in SECA gebieden nog maar 0,1 procent zwavel bevatten, wat zal resulteren in een stijging van de brandstof kosten. Dus vanaf 2015 is 2,023 ton in euro een reëel bedrag dat men per jaar bespaart aan brandstof kosten, tot 2015 zal het verschil lager zijn.

40

Levensduur De levensduur van het schip bepaald een belangrijke rol of de investering in een scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger een goede keuze is. De standaard levensduur die de Spliethoff groep, waar rederij BigLift onder valt, stelt voor haar schepen is 30 jaar. De Happy Ranger is in 1998 in de vaart gekomen. Dit zou betekenen dat het schip onder BigLift tot 2028 vaart. Het schip vaart dus nog 15 jaar bij de rederij BigLift. Investering De investering kosten die men moet maken om een scrubber installatie aan boord te kunnen plaatsen kan men niet vrij vinden. De investering kosten die men moet maken aan boord van de Happy Ranger om een scrubber te kunnen plaatsen neem ik aan. Dit bedrag neem ik aan op 1 miljoen euro. Dit bedrag baseer ik op de investering die men aan boord van een ander schip heeft gedaan. Dit is het schip de Plyca van rederij Transfennica, deze rederij maakt tevens deel uit van de Spliethoff groep. Het scrubber systeem wat men aan boord van de Plyca heeft geplaatst, is voor twee hulpmotoren en twee hoofdmotoren met een totaal vermogen van 28 MW. De kosten voor dit systeem bedroegen ongeveer 3 miljoen euro. De investeringskosten voor het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger neem ik aan op een bedrag van 1 miljoen euro (1,32 miljoen US dollar) voor een scrubber systeem van 10 MW. Dit investeringsbedrag neem ik aan met de volgende redenen; - Aan boord van de Happy Ranger plaatst men de scrubber achterop het schip, in plaats van zoals aan boord van de Plyca in de schoorsteen. Hierdoor hoeft men niets te veranderen aan de bestaande scheepsconstructie en zal men kosten besparen. - De installatie aan boord van de Happy Ranger is kleiner dan aan boord van de Plyca hierdoor zullen de kosten voor de installatie ook lager zijn. - Aan boord van de Happy Ranger hoeft men minder aan te passen aan de scheepssituatie omdat men gebruik maakt van bestaande tanken aan boord, aan boord van de Plyca heeft men extra tanken moeten plaatsen. Hierdoor neem ik de investeringskosten aan boord van de Happy Ranger aan op 1 miljoen euro. In deze investeringskosten is de tijd dat men stil ligt om de scrubber in te bouwen, en niet kan varen, niet mee gerekend. Ik neem aan dat het inbouwen van het scrubber systeem 4 weken zal duren. Op de Plyca heeft het inbouwen van het scrubber systeem 6 weken geduurd. Ik neem aan dat het 4 weken zal duren omdat men aan boord van de Happy Ranger de scrubber installatie aan de buitenkant van het schip plaatst en aan boord van de Plyca is deze in de schoorsteen geplaats. Aan boord van de Plyca heeft men veel aan moeten passen aan de bestaande scheepsituatie. De dag prijs van de Happy Ranger ligt rond de 12 duizend euro. Als men een maand stil ligt kost dit 360 duizend euro(4,68 ton US dollar). Dit moet men ook mee nemen in de investeringskosten die men moet maken. De totale investeringskosten voor het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger zijn 1,36 miljoen euro.

41

Break-evenpoint Met de gegevens uit de vorige paragraven kan men de volgende vraag beantwoorden; Wat is het break-evenpoint in jaren als men een scrubber aan boord van de Happy Ranger plaatst en hier mee rekening houdt met de huidige brandstofkosten van hoog en laagzwavelige brandstof, de levensduur en de investering in de scrubber? Hieronder volgt een overzicht van de kosten, daarna volgt het break-evenpoint. Brandstof De besparing aan brandstof kosten is 2,023 ton in euro als men gebruik maakt van een scrubber installatie als men continue op hoog zwavelige brandstof vaart. Tot 2015 is deze besparing in brandstof kosten te hoog. Vanaf 2015 is dit een reëel bedrag omdat de regelgeving in de SECA gebieden strenger word en de kosten van de laagzwavelige brandstof zullen stijgen. Vanaf 2020 of 2025 mag men wereldwijd nog maar 0,5 procent zwavel uitstoten en in de SECA gebieden 0,1 procent. Dit zal resulteren in een stijging van de brandstof kosten. Investering De totale investering in een scrubber installatie aan boord van de Happy Ranger is 1,36 miljoen euro. Levensduur De te verwachte levensduur van de Happy Ranger is 30 jaar. Het schip is in 1998 in de vaart genomen. Het schip vaart naar verwachting dus nog 15 jaar bij rederij BigLift. Break-evenpoint Het tot stand komen van het break-evenpoint in jaren van de Happy Ranger is als de brandstof kosten besparing gelijk zijn aan het investeringsbedrag in het scrubber systeem. Hieronder is in tabel een overzicht weergegeven van deze bedragen; Investering scrubber systeem Stil lig tijd Totale investering

1 miljoen euro 3,6 ton euro 1,36 miljoen euro

Besparing brandstof kosten 2014 Besparing brandstof per jaar vanaf 2015

1 ton US Dollar 2,023 ton US Dollar

Tabel 11; Overzicht besparing/investeringskosten

Hieruit volgt dus dat de totale investering die men dient te maken voor het plaatsen van een scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger 1,36 miljoen euro is. De besparing die men maakt door te blijven varen op hoog zwavelige brandstof in plaats van laag zwavelige brandstof zijn het volgende; Het eerste jaar zal men zoals eerder is aangenomen 1 ton in euro’s besparen. De daarop volgende jaren zal de besparing 2 ton in euro zijn, zoals eerder is aangenomen, in het hoofdstuk Break-evenpoint, brandstof. Hieruit volgt een break-evenpoint. Dit is als volgend;

Hieruit volgt;

42

Het break-evenpoint in jaren voor het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger is 7 jaar. Dus in 2020 heeft men het scrubber systeem terug verdient als men in 2013/2014 het scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger zal plaatsen. Grafische weergaven break-evenpoint Hieronder is een grafiek weergegeven ter verduidelijking van het break even point. De groene lijn geeft de financiële situatie weer als men een scrubber plaatst aan boord van de Happy Ranger. De rode lijn is de financiële situatie als men geen scrubber plaatst. Dit break-evenpoint is er op gebaseerd dat de brandstofprijzen gelijk blijven. Dit ziet men ook terug in de weergaven van de grafiek. De groene lijn begint bij 1,36 miljoen euro omdat men dit bedrag moet investeren in jaar nul. In het eerste jaar bespaart men een ton en daarna bespaart men 2,023 ton euro per jaar. Als men doorvaart met hoogzwavelige brandstof in plaats van laagzwavelige brandstof. Als men dit uitzet in een grafiek dan ziet men dat men na ongeveer zeven jaar door het nul punt van de x-as gaat. Dit is het punt waarop men geld gaat verdienen aan de investering in een scrubber installatie. De rode lijn begint bij nul en geeft de kosten weer van het verschil van het varen op hoog en laagzwavelige brandstof. Men ziet dat men na 15 jaar ongeveer 3 miljoen euro heeft uit gegeven aan laagzwavelige brandstof. Tegen een winst die men behaalt na de investering in het scrubber systeem van 1,5 miljoen euro.

Figuur 31; Grafiek Break even point

Het break-evenpoint wat uitgezet is in bovenstaande grafiek, is er op gebaseerd dat de brandstof prijzen gelijk blijven. Als de brandstof prijzen stijgen dan krijgt men een ander break-evenpoint. Het break-evenpoint zal dan eerder in de tijd plaats vinden. De rode lijn in de grafiek zal dan steiler zijn evenals de groene lijn. De groene lijn zal dan eerder door de x-as gaan. Men heeft dan eerder de investering terug verdient, en men kan dan meer winst uit de investering behalen. Als de brandstof prijzen zullen dalen is dit precies omgekeerd, waardoor men later de investering terug zal verdienen. Echter het is zeer onwaarschijnlijk dat de brandstof prijzen zullen dalen.

43

Conclusie In deze thesis wil ik de volgende onderzoeksvraag beantwoorden; Is het economisch haalbaar als men de investeringskosten en levensduur van de Happy Ranger vergelijkt met de huidige brandstofkosten om aan boord van de Happy Ranger een scrubber te plaatsen om aan de nieuwe regelgeving te voldoen met betrekking tot zwavel? Ik denk dat het economische haalbaar is om een scrubber systeem aan boord van de Happy Ranger te plaatsen om aan de nieuwe regelgeving te voldoen. Dit heeft de volgende redenen; Het is economisch haalbaar om een scrubber te plaatsen als men een nat scrubber systeem van PureSox plaatst van het merk Alfalaval. Het voordeel dat men met het PureSOx scrubber systeem zal hebben is dat men vanaf 2015 2,023 ton in euro brandstof kosten kan besparen. Dit omdat men op hoog zwavelige brandstof kan blijven varen, en niet hoeft over te gaan op laag zwavelige brandstof. Dit levert dus een besparing in brandstofkosten op van 2 ton in euro op per jaar. Deze besparing zal in de loop der jaar stijgen, omdat de brandstof prijs alleen maar zal stijgen. Als men het PureSox scrubber systeem van Alfalaval aan boord van de Happy Ranger plaatst dan hoeft men relatief weinig aan te passen aan de bestaande scheepssituatie. Wat zal resulteren in lagere investeringskosten. Het break even point van de installatie ligt rond de 7 jaar. Men heeft dus de investering Deze investering heeft men in 7 jaar terug verdient. De levensduur van de Happy Ranger is 30 jaar. Het schip is nu 15 jaar oud. Dus als men dit jaar het scrubber systeem zal plaatsen zal men nog 7 jaar winst kunnen behalen uit het scrubber systeem. Echter er is een overweging die men moet meenemen voordat men de investering maakt. Dit is de volgende; Deze investering heeft echter wel een groot risico waar men rekening mee dient te houden. De huidige brandstof prijs zal stijgen, echter de vraag is of er na 2020 nog hoogzwavelige brandstof te verkrijgen is. Dit met het oog op de verandering van de emissie eisen. Men mag in 2020 of 2025 wereldwijd nog maar 0,5 procent zwavel uitstoten en in de SECA gebieden 0,1 procent vanaf 2015. De vraag is dus of hoogzwavelige brandstof na 2020 nog word aangeboden, omdat de vraag naar hoog zwavelige brandstof waarschijnlijk zal afnemen.

44

Afbeeldingen Figuur 1; Happy Ranger ........................................................................................................................... 6 Figuur 2; SECA gebied, Oostzee en de Noord zee ................................................................................. 13 Figuur 3; SECA gebied, Noord Amerika en USA..................................................................................... 13 Figuur 4; Overzicht regelgeving (AlfaLaval) ........................................................................................... 14 Figuur 5; Venturi scrubber..................................................................................................................... 17 Figuur 6; Venturi scrubber..................................................................................................................... 17 Figuur 7; Orifice srubber........................................................................................................................ 18 Figuur 8; Rod scrubber .......................................................................................................................... 18 Figuur 9; Plate tower scrubber .............................................................................................................. 19 Figuur 10; Overzicht veel voorkomende platen .................................................................................... 20 Figuur 11; Moving bed scrubber ........................................................................................................... 21 Figuur 12; Pakking matriaal ................................................................................................................... 21 Figuur 13; Packed bed scrubber ............................................................................................................ 22 Figuur 14; Chevron filter en Mesh pad filter ......................................................................................... 22 Figuur 15; Doorsnede Baffle scrubber................................................................................................... 23 Figuur 16; Platen en schotten binnen in de scrubber ........................................................................... 23 Figuur 17; Mechanically aided scrubber ............................................................................................... 24 Figuur 18; Overzicht nat scrubber systeem........................................................................................... 25 Figuur 19; Overzicht droog scrubber systeem ...................................................................................... 29 Figuur 20; Spray dryer absorber ............................................................................................................ 29 Figuur 21; Overzicht semi droog srubber systeem................................................................................ 30 Figuur 22; Scrubber systeem ................................................................................................................. 32 Figuur 23; Scrubber (Filancia) ................................................................................................................ 33 Figuur 24; Mogelijke locatie voor de scrubber aan boord van de Happy Ranger ................................. 33 Figuur 25; Overzicht PureSox scrubber systeem (AlfaLaval) ................................................................. 34 Figuur 26; Locatie zij tanken .................................................................................................................. 35 Figuur 27; Locatie meng tank ................................................................................................................ 36 Figuur 28; Schoonmaak systeem ........................................................................................................... 37 Figuur 29; Mogelijke plek extra separator aan boord van de Happy Ranger........................................ 37 Figuur 30; Locatie separator en sludge tank ......................................................................................... 37 Figuur 31; Grafiek Break even point ...................................................................................................... 43 Figuur 32; Test rapport hoofdmotor ..................................................................................................... 48

45

Tabellen Tabel 1; Lijst met afkortingen .................................................................................................................. 1 Tabel 2; Scheepsgegevens ....................................................................................................................... 6 Tabel 3; Type brandstof........................................................................................................................... 8 Tabel 4; Overzicht regelgeving .............................................................................................................. 14 Tabel 5; Afmetingen scrubber systeem ................................................................................................. 32 Tabel 6; Afmeting schoonmaak systeem............................................................................................... 36 Tabel 7; Overzicht regelgeving .............................................................................................................. 38 Tabel 8; Actuele brandstof prijzen ........................................................................................................ 39 Tabel 9; Brandstof kosten zware olie Happy Ranger ............................................................................ 39 Tabel 10; Brandstof kosten MGO Happy Ranger .................................................................................. 40 Tabel 11; Overzicht besparing/investeringskosten ............................................................................... 42

46

Geciteerde werken Bunkerworld.com. (2013, 07 22). Opgeroepen op 07 22, 2013, van www.bunkerworld.com/price Agency, E. P. (2002). Scrubber Systems Operation Review. North Carolina State University: Industrial Extension Service. AlfaLaval. (sd). PureSox. DNV. (sd). Marpol Brochure. Filancia, A. (sd). Wärtsilä scrubbers certified to combat SOx emmisions. Marine in detail, 1. I.M.O. (sd). Marpol. technology, S. i. (2009). Wet Scrubber Application Guide. 11. Wytzes, H. (1998). Brandstof Smeermiddelen Matrialen. Urk: Gorter.

47

Bijlage Bijlage 1; Test rapport hoofdmotor

Figuur 32; Test rapport hoofdmotor

48

49