| dc.description.abstract | Sjøfarten i dag står for rundt 3 prosent av totale klimagassutslipp i verden. Gjennom Parisavtalen har Norge forpliktet seg til å følge en nasjonal plan for hvordan vi som nasjon skal kutte klimagassutslippene. I dag går de fleste sjøfartøy enten på tung fyringsolje eller diesel. For å redusere klimagassutslippene er det avgjørende å legge alternative løsninger for drivstoff på bordet. Ammoniakk og hydrogen brukt som drivstoff er utgangspunktet karbonfrie fordi de ikke slipper ut CO2-e under bruk. Av den grunn blir disse to drivstoffene sett på som to løsninger til å redusere klimagassutslipp sett at produksjonen av drivstoffene baserer seg på fornybare energikilder.
Videre viser prognoser at ammoniakk blir sett på som fremtidens drivstoff innenfor skipsfart. Grunnen er at ammoniakk har høyere energitetthet enn hydrogen, og er derfor lettere å lagre samt transportere enn hydrogen når det er flytende. I tillegg kan ammoniakk bli brukt i en forbrenningsmotor og kan bidra til å redusere behovet for å bytte ut hele fartøyet.
Problemstillingen i denne oppgaven lyder følgende:
Kan ammoniakk som drivstoff i skip bidra til å redusere klimagassutslipp? Hvilken produksjonsmetode av ammoniakk fører til minst klimagassutslipp? Er ammoniakk som drivstoff et bedre alternativ enn hydrogen sett i lyset av klimagassutslipp? Vil ammoniakk slippe ut mindre klimagasser i forhold til diesel?
For å svare på problemstillingen er energikjedeanalyse benyttet. Dette er en metode som gjør det mulig å beregne det totale energiforbruket gjennom ulike delprosesser til en energikjede. På denne måten er det mulig å finne det totale energibruket fra energikjeden fra eksempelvis utvinning av energikilde til bruk i skip. Metodetilnærmingen for det totale energibruket kalles også WTP, som står for well-to-propeller. Ved å beregne energibruken kan man videre beregne klimagassutslippet for energikjedene, som er hovedfokuset i denne oppgaven. Videre er det syv forskjellige energikjeder som blir analysert.
Tre av energikjedene benytter seg av ammoniakk som drivstoff i en forbrenningsmotor, tre benytter seg av hydrogen som drivstoff i en brenselcelle og en benytter seg av diesel i en forbrenningsmotor. To av både ammoniakk, - og hydrogenkjedene baserer seg på vannelektrolyse som benytter seg av strøm fra enten vindkraft eller kullkraft. I tillegg er det en ammoniakk, - og hydrogenkjede som tar utgangspunkt i dampreformering av naturgass. De to sistnevnte energikjedene har i tillegg tilført energi i form av norsk strømmiks. Energikjedene har derfor WTP delt i to, hvor tilført energi heter WTPel. WTPprimær menes med utslippet fra den primære energikilden. På bakgrunn av at det er lite kunnskap om ammoniakk, er drivstofforbruket for alle drivstoffene basert på estimater for samme type bulkskip.
Resultatene fra denne oppgaven viser at ammoniakk og hydrogen produsert gjennom vannelektrolyse drevet av vindkraft kan bidra med å redusere klimagassutslippene betraktelig sammenlignet med diesel. Videre er ammoniakk det drivstoffet av de sistnevnte alternativene som har lavest utslipp. Hvis ammoniakk, - og hydrogen produserer gjennom dampreformering av naturgass vil det ikke ha en betydelig reduksjon på ut utslippene i forhold til diesel. På den annen side har både diesel og dampreformering av naturgass betraktelig mindre utslipp enn vannelektrolyse drevet av kullkraft. Dette forteller oss at den tilførte strømmen til vannelektrolyse er avgjørende om produksjonsmetoden til ammoniakk og hydrogen er utslippsvennlig i henhold til utslipp målt i CO2-e. | |
| dc.description.abstract | Shipping today accounts for around 3 percent of total greenhouse gas emissions in the world. Through the Paris Agreement, Norway has committed to follow a national plan for how we as a nation will reduce greenhouse gas emissions. Today, most seagoing vessels run on either heavy fuel oil or diesel. In order to reduce greenhouse gas emissions, it is crucial to put alternative solutions for fuel on the table. Ammonia and hydrogen used as fuel are basically carbon-free because they do not emit CO2 while driving. For that reason, these two fuels are seen as two solutions to reduce greenhouse gas emissions given that the production of the fuels is based on renewable energy sources.
Furthermore, forecasts show that ammonia is viewed as the fuel of the future within shipping. The reason for this is that ammonia has a higher energy density than hydrogen and is therefore easier to store and transport than hydrogen when it is liquid. In addition, ammonia can be used in an internal combustion engine and can help reduce the need to replace the entire ship.
The objectives for this assignment reads as follows:
Can ammonia as fuel in ships help reduce greenhouse gas emissions? Which production method of ammonia leads to the least greenhouse gas emissions? Is ammonia as a fuel a better alternative than hydrogen in the light of greenhouse gas emissions? Will ammonia emit less greenhouse gasses compared to diesel?
To answer the objectives, energy chain analysis is used. This is a method that makes it possible to calculate the total energy consumption through various sub-processes of an energy chain. In this way, it is possible to find the total energy use from the energy chain from, for example, the extraction of energy sources used in ships. The method approach for the total energy use is also called WTP, which stands for well-to-propeller. By calculating the energy use, one can further calculate the greenhouse gas emissions for the energy chains, which is the main focus of this thesis. In this assignment, there are seven different energy chains considered.
Three of the energy chains use ammonia as fuel in an internal combustion engine, three use hydrogen as fuel in a fuel cell and one uses diesel in an internal combustion engine. Two of both the ammonia and hydrogen chains are based on electrolysis of water generated by either wind power or coal power. In addition, there is an ammonia and hydrogen chain based on steam reforming of natural gas. The last two energy chains have also added energy in the form of a Norwegian electricity mix. The energy chains therefore have WTP divided in two, where added energy is called WTPel. WTPprimary means the emissions from the primary energy source. On the basis that there is little knowledge about ammonia, the fuel consumption for all fuels is based on estimates for the same type of bulk carrier.
The results from this thesis show that ammonia and hydrogen produced through electrolysis of water powered by wind power can contribute to significantly greenhouse gas emissions reduction compared to diesel. Furthermore, ammonia is the fuel with the lowest emissions. If ammonia and hydrogen are produced through steam reforming of natural gas, there will not be a significant reduction in emissions compared to diesel. On the other hand, both diesel and steam reforming of natural gas have considerably less emissions than water electrolysis powered by coal power. This shows that the current supplied to a water electrolysis is decisive if the production method of ammonia and hydrogen is emission friendly in terms of CO2-e. | |
