Nye tider med lavt svovlindhold i skibsbrændstoffer

Kursen væk fra svovlemissioner

Det er almindeligt at beskrive de nye IMO-bestemmelser som indvarslingen af en ny tid med reduceret svovlemission, men i virkeligheden starter industriens ære for svovlreduktion efter 2020.

Svovl er et naturligt forekommende stof, som findes i alle fossile brændstoffer. Tilstedeværelsen af svovl er afgørende for alt levende, men i form af svovloxider (SOx) i høje koncentrationer i atmosfæren kan det forårsage mange alvorlige sundheds- og miljøproblemer.

Indtil nu har shippingbranchen været en af de største udledere af SOx - i 2007 udledte skibene 15 mio. ton SOx, hvilket svarer til ca. 5-8 % af emissionen på verdensplan. Men dette vil ændre sig snart.

IMO begyndte at regulere skibsfartens miljøpåvirkning med MARPOL 73/78 (det International konvention om forebyggelse af forurening fra skibe, 1973 som blev opdateret med protokollen fra 1978).

Derefter i 2005 trådte Bilag VI til konventionen i kraft og begrænsede for første gang niveauerne af svovloxid (SOx) og nitrogenoxid (NOx) i skibes emissioner. Med hensyn til SOx var den første globale grænseværdi 4,50 % m/m (masse/masse) svovl i brændselsolie. Derudover fastlagde bilag VI også emissionskontrolområder (ECA), et begrænset antal begrænsede zoner omkring flere større befolkningscentre, hvor svovlgrænsen var meget lavere.

I 2012 blev den globale grænse sænket til 3,50 % m/m. Endelig i 2015 blev grænsen for ECA-zonerne reduceret til 0,10 %. I 2020 forbliver ECA-grænsen konstant, mens den globale grænse falder til 0,50 %.

På trods af bekymringer om, at både skibs- og raffineringsindustrien har brug for mere tid til at forberede sig på ændringen, har IMO for nylig bekræftet, at grænsen på 0,50 % ikke vil blive udskudt, og at alle skibe skal overholde den fra 1. januar 2020 eller blive pålagt strenge sanktioner, herunder at blive erklæret uegnet til drift på havet.

Den nye ære for brændstof med lavt svovlindhold

Mens ændringerne i det sidste årti eller deromkring allerede har påvirket de forskellige brændstoffer, der er tilgængelige over hele verden, drives størstedelen af flåden stadig på tung brændselsolie.

De nye regler, som reducerer det nuværende svovlindhold med 85 %, vil imidlertid sætte gang i mere mærkbare forandringer, end industrien nogensinde har oplevet. Operatører uden ajourført indsigt i brændstofparametre og de tilhørende håndteringskrav risikerer store omkostninger og problemer.

På Lloyd's List Business Briefing bemærkede deltagerne for nylig, at selv om der ikke er nogen koordineret tilgang fra raffinaderierne, er det klart, at industrien er på vej mod en fremtid med mange forskellige typer brændstoffer.

Hvis vi ser nærmere på fremtidsudsigterne, forventes brændstofferne efter 2020 at fordele sig på fem hovedkategorier:

• Brændselsolie med ultra-lavt svovlindhold (ULSFO), maks. 0,10 %
• Brændselsolie med meget lavt svovlindhold (VLSFO), maks. 0,50 %
• Tung brændselsolie, maks. 3,50 %
• LNG (flydende naturgas)
• Andre

ULSFO 0,10 % S

En række nye brændstoffer, der er kommet på markedet for at opfylde ECA-kravene på 0,10 % svovlindhold, vil fortsat blive anvendt. Disse typer brændstoffer er for det meste rene destillater. Men de kunne også være hybrider, dvs. gasolie blandet med restolie. Generelt fungerer disse brændstoffer godt sammen med standardmotoropsætninger, selv om de muligvis kræver ændringer af driften. For eksempel har destillaterne relativt lave viskositetsniveauer, som kræver omhyggelig administration. Nogle af de nye hybrider anvender også produkter, der ikke traditionelt anvendes til marine formål, hvilket giver en usikkerhed omkring stabilitet, kompatibilitet og kontaminering. På grund af den potentielt høje efterspørgsel efter disse brændstoffer kan marinsektoren komme i konkurrence med andre industrier, og disse brændstoffer vil være en dyr løsning.

VLSFO 0,50 % S

Raffinaderier vil altid have behov for at anvende deres rester proaktivt. Det er muligt at blande egnede restprodukter med destillater med lavt svovlindhold for at skabe brændstof af godkendt kvalitet. Disse blandinger kan indeholde op til 40 % restprodukt, men holder sig stadig under 0,50 % svovlindhold. Dette indebærer dog en stor risiko for ustabilitet og kan muligvis ikke tåle at blive blandet med andre brændstoffer ombord.

Tung brændselsolie (HFO) med skrubbere

Selvom IMO-bestemmelserne er angivet som svovlindhold i brændstoffet, anses skibe for at opfylde kravene, hvis de har installeret reduktionsteknologi til at "skrubbe" svovlet fra deres udstødningsgasser. Skrubbere, der allerede er i drift, har vist sig i stand til at håndtere et højt indhold af svovl i brændstof. De giver operatørerne mulighed for at fortsætte med at bruge de billige restbrændstoffer, som er velkendte og lettilgængelige på markedet. Selv om de ikke egner sig til alle skibe, vil de være en attraktiv mulighed for mange.

LNG

Svovlindholdet i LNG ligger langt under den lovbestemte grænse, og dets rene brændingsegenskaber gør det til et attraktivt valg. I praksis udelukker omkostningerne ved ombygning, fremstilling, transport og opbevaring (både på land og ombord) det som en realistisk mulighed for de fleste operatører. LNG er for det meste metan – en kraftig drivhusgas – så potentielle lækager er en væsentlig miljømæssig udfordring. Brændende LNG frigiver desuden mere kuldioxid, end mange mennesker er klar over. I øjeblikket er der kun ca. 200 LNG-drevne skibe på havet eller i ordre. Dette tal vil vokse støt med bygningen af nye skibe og ExxonMobil anslår, at 12 % af det brændstof, som vil blive anvendt i 2040, vil være gas. Med andre ord kan LNG blive fremtidens vigtigste skibsbrændstof, men det ligger årtier fremme.

Andre

En række andre typer brændstoffer er også begyndt at indgå i blandingen. Disse omfatter biobrændsel – også kendt som FAME (fedtsyremethylether), der er udvundet af affaldsplastik, methanol – og andre nye typer, der endnu ikke findes på markedet. Nogle af disse brændstoffer har egenskaber, der er problematiske for brug på havet, såsom høj risiko for mikrobiel vækst. Ikke desto mindre er biodiesel svovlfri og har relativt høj smøreevne. Disse typer brændstoffer forbliver for dyre til at være et attraktivt valg alene, men de kan være nyttige ved blanding med andre brændstoffer for at reducere svovlindholdet.

Udfordringer med levering

Overgangen til standarden på 0,50 % svovlindhold vil blive brat – som nævnt ovenfor vil kravene være strenge fra allerførste dag. På den måde vil den største indledende udfordring ikke primært være til søs, men i forsyningskæden, hvor bunkerprammene skal rengøres og klares, og tankene fyldes med kompatibelt brændstof.

Ikke desto mindre forventes det ikke, at tilgængeligheden af brændstoffer med lavt svovlindhold er det største problem for skibsrederne. Deres største hovedpine vil være at forudse tilgængeligheden af de forskellige typer brændstoffer og vide, hvordan de kan bruges hver for sig og i kombination med andre brændstoffer. Som Lloyd's Register-brændstofspecialisten Tim Wilson forklarer:

Skibsrederne skal indse risikoen, hvis de ikke forbereder sig på en måde, hvor deres brændstofstyring er tydeligt defineret og tager højde for den enorme variation af brændstofblandinger, de vil møde fra en bunker til den næste. De risikerer at løbe store risici i skibsdriften.

Ustabilitet

Et brændstof betragtes som stabilt, hvis det generelt bevarer dets materialeegenskaber over tid. Ustabile brændstoffer undergår kemiske forandringer på kort sigt, som kan forårsage alvorlige problemer i driften.

I ustabile destillater kan umættede kulbrinter oxidere til forskellige harpiks-, gummi- og laktyper.

I ustabile restbrændstoffer har asfaltstoffer og andre aromatiske polære carbonhydridmolekyler tendens til at klumpe sig sammen og danne tykt slam i lagertankene. Dette slam er klæbrigt og meget viskøst.

Et skib, der bruger ustabile brændstoffer, kan få problemer med tilstoppede filtre, separatorer og rør. Hvis brændstofpumperne bliver overbelastede, kan der opstå problemer med tænding og forbrænding og risiko for permanent skade på stempler, stempelringe og cylinderforinger. I ekstreme tilfælde kan hoved- og hjælpemotorer standse, hvilket udgør en alvorlig fare for skibet og dets besætning.

Inkompatibilitet

Selv om to eller flere brændstoffer kan være stabile i sig selv, kan de sammen udgøre en ustabil blanding. Dette kaldes inkompatibilitet.

For eksempel vil en blanding af HFO og VLSFO sandsynligvis skabe en ustabil olie. På samme måde kan ULSFO'er have kompatibilitetsproblemer med HFO, VLSFO og endda andre ULSFO'er. Da 2020 medfører et hidtil uset udvalg af brændstoffer på markedet, kan industrien forvente udbredte og komplekse problemer med kompatibiliteten.

Vigtigheden af at teste brændstoffer og rengøre tanke

De stabilitets- og kompatibilitetsproblemer, vi har oplevet siden oprettelsen af ECA-zoner, kan forventes at blive mere udbredte fra 2020, fordi leverandørerne fremstiller blandinger for at udnytte deres eksisterende lagre i bunkeren, eller fordi skibene anvender nye brændstoffer i tanke med resterende brændstoffer.

Stabilitetstest af nye brændstoffer er absolut nødvendigt. Til dette formål arbejder ISO WG6 (ISO 8217) og CIMAC WG7 i øjeblikket på at udvikle metoder til bedre forståelse af stabilitets- og kompatibilitetsproblemer. Samarbejdet mellem raffinaderierne og testlaboratorierne kan også bidrage til at sikre en god forståelse af de nye produkter.

Desuden skal operatørerne sikre, at de forskellige brændstoffer adskilles om bord, og at deres tanke og brændstofbehandlingslinjer kan fungere uafhængigt af hinanden med henblik på at forebygge tilstopning. Hvis brændstofblanding er uundgåelig, skal kompatibilitetsprøvninger udføres først. Enkelte indbyggede tests er mulige, men dybtgående laboratorietest kan give større sikkerhed.

Som bedste praksis skal tankene rengøres regelmæssigt for at mindske risikoen for slamdannelse til søs. Ligeledes skal besætningerne være særligt opmærksomme på tegn på inkompatibilitet, når der skiftes fra et brændstof til et andet.

Andre overvejelser

Den nye blanding af marine brændstoffer vil øge kompleksiteten for andre aspekter af brændstofhåndteringen og -behandlingen. Kort fortalt vil nogle af udfordringerne omfatte:

• Temperatur – Forskellige brændstoffer vil have forskellige viskositeter og flammepunkter. Derfor skal driftstemperaturerne styres omhyggeligt for at sikre en konstant brændstofstrøm uden voldsomme temperaturskift i pumper og andet udstyr, så enhver brandfare forebygges.
• Smøreevne – Besætninger skal være opmærksomme på, hvor meget smøring hvert brændstof giver, og efter behov foretage justeringer for at beskytte deres motorer.
• Katalysatorpartikler – Fjernelse af svovl fra brændstof kræver katalysatorer, som efterlader små, hårde partikler, der kan beskadige motorer og andet udstyr, hvis ikke de bliver effektivt adskilt fra brændstoffet. Desuden kan brændstof med lavt svovlindhold have højere niveauer af katalysatorpartikler.
• Vandforurening – Nogle brændstoftyper tiltrækker vand mere end andre, hvilket kan forringe brændstoføkonomien og korrodere motorerne og andre komponenter, hvis de ikke fjernes effektivt.
• Mikrobiologisk kontamination – Især biobrændstoffer kan være tilbøjelige til at danne mikroflora, som kan forårsage blokeringer og korrosion.

Være på forkant med den seneste viden

I betragtning af at skibsindustrien vil ændre sig så meget og så hurtigt – og så mange aspekter af brændstofsituationen efter 2020 fortsat er usikre – er det vigtigt at følge med udviklingen, især når vi overgår til den nye æra.

Viden og opmærksomhed vil være nøglen til succes, så det er op til alle ansvarlige interessenter at dele viden, søge eksperters anbefalinger og tage del i debatten. Webstedet for Alfa Laval Fuel Line og andre websteder på vej tilstræber at informere brugerne og samle dialogen. At arbejde sammen som en industri – fra skibsredere, operatører, værfter, forsikringsselskaber, raffinaderier, udstyrs- og motorproducenter til leverandører – giver den bedste mulighed for at navigere sikkert gennem disse ukendte vande.