brukererfaringer - NHO

NOx-fond seminar 2. og 3 oktober 2012
NOx tiltak - brukererfaringer
Erik Hennie
MARINTEK avd. Energisystemer og teknisk operasjon
Norsk Marinteknisk Forskningsinstitutt

NOx-tiltak - brukererfaringer
−
−
Kort om undersøkelsen
− Bakgrunn
− Gjennomføring
Oppsummering av undersøkelse
− SCR, Lav NOx, Gassdrift, EGR, Vannbasert
Bakgrunn:
Ønske om å vite mer om de praktiske erfaringene fra tiltakene støttet i marin sektor
(fase 1) Erfaringer som evt. kan dras nytte av i fase 2 av tiltaksstøtte (2011-2017).
Fase 2 vil bl.a. ha fokus på:
• Tiltaket er "bærekraftig" i den forstand at tiltaket er varig, er kosteffektivt, ikke
økt forbruk, ikke mer manntid for vedlikehold og operasjon av fartøy.

NOx-tiltak - brukererfaringer
Hensikt:
• Innhente brukererfaringer fra marin sektor
− implementering av tiltaket ombord
− operasjon (evt. påvirkning på maskineri)
− vedlikehold
− feil/nedetid
− opplæring
− evt. forbedringer
Gjennomføring (høst 2011/vår 2012):
• Intervju på fartøy, fortrinnsvis maskin mannskapet (1. hands informasjon)
• Web-basert spørreskjema
Utvalg av fartøy:
• SCR
− 2-3 forskjellige fartøytyper (f. eks. PSV/AHTS og fiskefartøy)

−
−
−
• EGR
−
fartøy av samme type/samme drift men vidt forskjellig rensegrad, om mulig også case med
forskjellige driftsprofiler
fartøy hvor det er stor ”variasjon” // avvik i beregnet rensegrad
forskjellige SCR leverandører
kun få alternativer
• Motor teknisk (Lav NOx)
− min. 2 forskjellige fartøytyper
−
fartøy med 100% lav NOx ombygging
• Vannbaserte tiltak
− kun få alternativer
• Gassdrift
− min. to forskjellige fartøytyper ( PSV og ferge)
− både "gas only" og DF

Oversikt over intervjuer
• SCR: Offshore fartøy: 6 (nybygg 2006 -2010)
Fiskefartøy: 3 (retrofit 2008-2009)
• EGR: Offshore fartøy: 1 (retrofit 2009)
Kranfartøy: 1 (retrofit 2009)
• Lav NOx: Offshore fartøy: 2 (retrofit 2009 -2010)
Fiskefartøy: 1 (retrofit 2008)
Annet: 1 (retrofit 2008)
• Vann-basert: Bulk fartøy: 1 (retrofit 2009)
Fiskefartøy: 1 (nybygg 2011)
• Gass: Offshore fartøy: 2 (nybygg 2003-2009)
LNG tanker: 1 (retrofit 2011)
Ferge.: 1 (nybygg 2011)
• Kat. filter: Passasjer : 1 (retrofit 2011, terminert 2011)

Oppsummering av intervjuer
• SCR
− Implementering: - SCR er tiltaket som er dominerende i antall. Intervjuene dekker
offshore fartøy og fiskefartøy. 5 forskjellige SCR leverandører.
Anlegg med fra 3000 til snart 30000 driftstimer. For offshore
fartøyene er SCR anlegg satt inn ved nybygg, mens for fiskefartøyene
retrofit.
- Stor forskjell i strategi for styring/kontroll (urea dosering basert
på kontinuerlig NOx måling versus forhånds innstilt som funksjon
av last).
- Ikke alle anlegg har system for sotblåsing, ei heller avgass bypass.
− Operasjon/drift: - Langt de fleste feil og mangler rapportert tidlig i driftsfasen. Stor
forskjell fra fartøy til fartøy både hva angår antall og type feil.
- Alt overveiende iht. forventning. Få driftsstans pga. SCR anlegget
-Noen anlegg rapportere hyppig sotblåsing

Oppsummering av intervjuer
• SCR – forts.
− Vedlikehold: -Skifte av filter i urea system og for NOx måler
-Jevnlig oppfølging fra service personell. Mannskap mener dette
har vært viktig for problemfri drift
- Ikke erfart økt vedlikehold eller mer driftsforstyrrelser med
driftstid
− Opplæring: -Kunne vært bedre, men "reddes" av opplæring via service
mann når denne er ombord
− Annet: - Anleggene er langt på vei fullautomatisert og mannskapet har
lite innsikt i teknologien.
- Bunkring av urea krever ekstra logistikk planlegging
- Behov for lett tilgjengelig informasjon om:
-NOx og ureaforbruk versus en "ny-tilstand"
-Utvikling av trykkfall
-Ingen NOx verifikasjonsmåling på katalysator elementer med
akkumulert driftstid.

Oppsummering av intervjuer
• SCR – forts.
− Rensegrad:
Fartøy
Teknisk
rensegrad (%)
PSV (8) 92 73
AHTS (9) 94 75
Fiske (15) 94 76
Operasjonell
rensegrad (%)
• Etter-rensing av avgass ved f.eks. SCR åpner for en strategi med å optimere
maskineri mot lavt forbruk og så lite sot / PM som mulig. Mange mener dette er en
fornuftig strategi.

Oppsummering av intervjuer
• Gassdrift DF
− Fartøy: Nybygg offshore fartøy, hele spekteret av driftstid (2003- 2011).
Ett fartøy retrofit.
− Driftsproblemer: Erfart i startfasen. Vesentlig mindre på de nyere installasjonene.
− Vedlikehold: Redusert på de nyere fartøyene
− Opplæring: Generelt fornøyd. Mulig å forbedre, spesielt for nye mannskaper
ukjent med gassdrift fra før
− Bank: Kan oppstå ved lastvariasjon i røff sjø eller ved raske lastpåslag.
Etter noe tids lavlast operasjon.
Tas automatisk hand om av deteksjonssystemet. Sjelden
automatisk overgang til diesel pga. bank
− Gass systemer: De få gasslekkasjene som er erfart har blitt handtert av dobbeltrør
system
− Annet: - HC ikke målt
- Mindre forbruk av smøreolje og renere enn dieseldrift
- Kan bunkringsprosessen forenkles Regelverk

Oppsummering av intervjuer
• Gassdrift SI
− Fartøy: Nytt fartøy med kort driftstid (

Oppsummering av intervjuer
• Motor modifikasjon - Lav NOx
− Implementering: -Retrofit utført av motorleverandør ifm. planlagt stopp
− Operasjon/drift: -Stor forskjell på hva som er erfart.
-Varierende grad av feil, særlig i tidligfasen
- Rapportert variasjon både hva angår drivstoff forbruk, røyk
(særlig på dellast), smøreoljeforbruk, avgass temperatur
− Annet: - Kontroll av oppnådd NOx red. effekt. Eksempel med urealistisk
høyt NOx nivå før modifikasjon.

Oppsummering av intervjuer
• EGR
−
−
Fellesnevner på de få anlegg som har vært/er i drift er forurensning av motor
(kompressor, luft manifold og kanaler i topplokk). Spesielt som følge av lavlast
operasjon.
Økt vedlikehold som følge
−
EGR gis best forutsetninger dersom det integreres av motorbygger sammen med
motor, gjerne fra en ny-tilstand. Dette innebære en utvikling og testfase hvor EGR
og motor optimeres sammen.

Oppsummering av intervjuer
• Vannbaserte tiltak (få anlegg)
Fuktig av ladeluft (injeksjon av vann i ladeluft fra egen evaporator):
−
−
−
−
Nybygg fra 2011, begrenset operasjonstid
Ikke så langt erfart driftsproblem
Ikke registrert endring i motor karakter eller forbruk med og uten anlegg i drift, kun noe
lavere avgasstemp.
Ingen automatisk logging av anleggets driftstid. Må loggføres av mannskap. Kunne tenke
seg flowmeter på vannforbruk.
− NOx reduksjon på over 80% (urimelig mye). Egne målinger på bla. HAM har gitt maks. 50%.
Emulsjon (vann i drivstoff)
− Eldre fartøy, emulsjons utrustning installert i 2009
−
Tilnærmet problemfri drift 2009 og 2010 . Mangelfull dokumentasjon på anleggets driftstid.
Ute av drift i 2011. Utskifting av komponenter primo 2012, justert og restartet.
− Oppgitt NOx reduksjon på ca. 20%

Oppsummering av intervjuer
• Generelle betraktninger:
− Mangel på NOx verifisering etter noe driftstid, kun verifikasjon på "nytt" anlegg
−
−
−
−
−
HC måling på gassdrift
Viktighet av opplæring og motivasjon av mannskap
Mannskap bør gis mulighet til å "oppdage" et signifikant avvik i rensegrad
Viktighet av å involvere motorprodusent, spesielt ved retrofit tiltak. Tiltaket som en
integrert utprøvd pakke.
Krav om et minimum av dokumentasjon av "NOx reduksjons effektivitet" før implementering
permanent i fullskala
− Kan rapportering NOx–fond / Toll og Avgift forenkles
−
Flere av mannskapene synes det var ok å bli spurt/hørt

Interviews findings: Summary and comments
SCR:
• Information gathered from the interviews has not uncovered severe weaknesses of a general character.
Where initial start-up faults/problems are encountered they are solved together with the system
supplier.
• For a well-tuned plant the NO x reduction efficiency is according to what the supplier specifies.
• Some installations have reported high pressure drop across the catalyst even when running frequent
soot blasting. The amount of soot and particulate from the engine is certainly of importance (i.e. from
transient operation) when it comes to clogging. The catalyst soot oxidizing capacity (V 2 O 5 ), module size
(cross section of flow channel in catalyst element) and urea quality are other parameters.
• The initial training of the crew can be improved. A close follow-up from the supplier, as to some degree
practiced today, is recommended.
• Solutions to help the crew in a simple way to check or monitor the SCR system performance should be
looked into.
• It is not possible to define a definite lifespan of a catalyst element as it depends quite much on the
overall operating conditions. Figures given by suppliers are typically 10000 - 20000 operating hours.
There is still an open question regarding the actual efficiency of the catalyst as a function of number of
operating hours. A survey, by measure, on selected SCR plants with considerable time in operation, is
recommended. Valuable information about marine SCR capability and sustainability could then be
added.

Gas fuel engines:
• The crew on gas driven vessel is in general satisfied with their machinery. The problems
encountered initially on some of the first vessels are now claimed to be solved.
• To compare gas only and the dual fuel vessels is not meaningful as the gas only vessel
interviewed was brand new with only a few running hours. The two concepts are in a way
complementary as they cover a wide range of marine applications. As gas engines together
with mechanical drive are now offered the range of applicability also increases.
• Gas operation is regarded as sustainable not only because of the significant with NO X
reduction but also for reducing harmful emissions such as SO X , PM, and CO 2 . The
technology may in addition last the whole lifespan of the vessel.
• It is recommended to continue development on engine transient control in order to increase
margin to knock and reduce methane slip.
• Verification measurement on vessels should also include THC measurements.

Low NOX modification:
• There are varied experiences from the different vessel interviewed, all with modifications
done as retrofit. The problems reported are to some degree surprising as the technology
used is mature and well proven. A factory delivered low NO X diesel engine is probably more
trouble free.
• Low NO X modification has a potential as NO X reduction measure, even if the efficiency is
limited to about 20-30%. It is a technology based on design and tuning which is meant to
last over the lifespan of the engine. A premise is that the fuel consumption does not suffer
significantly due to the modification.

EGR:
• To fully utilize the potential the EGR system has to be a well-tuned integrated part of the
actual type of engine, developed and tested by engine makers.
• The main challenge with EGR is the particulate matter (PM) and contamination of the engine.
A PM optimized combustion and filtration is essential.

Water based technologies:
• The number of vessels with such technologies is low and the information gathered from the
interviews is thus not a proper basis for definite conclusions.
• The vessel with water emulsion claims about 20% NO X reduction (amount of water
unknown), however without any documented effect on fuel consumption. The plant has also
from time to time been out of operation.
• The vessel with HAM claims an unrealistically high NO X reduction efficiency, which should
be documented together with water and also fuel consumption.
• None of the vessels have a record on operating hours of the system (run in proper
condition). Some tracking should be possible.