Climate change mitigation in the maritime sector

Det haster å redusere klimagassutslipp og det er ett behov for en grundig vurdering av hver eneste sektor, inkludert shipping, for å legge til rette for omstilling. Dette prosjektet ble derfor utformet for å utvikle et rammeverk for forbedret forståelse av den internasjonale skipsflåten, kvantifiseringer av dens utslipp, samt vurdering av alternativer for avkarbonisering, og utvikling av veibaner mot 2050 mot klimanøytralitet og nullutslipp. Viktige resultater fra CLIMMS prosjektet inkluderer: Prosjektet utviklet en portefølje av prioriterte alternativer klimasmarte løsninger for forbedret energieffektivitet, operasjoner, og alternative drivstoff. Modeller med nye og forbedrede parametriseringer for skrogmotstand, innvirkning av vind og bølger på skipsmotstand, motorutslipp for forskjellige drivstoff, energibesparende løsninger ble utviklet, i tillegg til et maskinlæringsverktøy for å komplementere manglende verdier på skipstekniske parametere i en fartøysdatabase. Disse modellene viste at energieffektiviseringstiltak som slankere skip og seil er rimelig godt forstått og indikerer et betydelig potensial for utslippsreduksjoner. For luftsmøring er det for øyeblikket behov for mer kunnskap, men resultatene indikerer et visst potensial for noen teknologier. Porteføljen av klimaløsninger og ny, forbedret modellkode ble brukt av den AIS-drevne MariTeam modellen for utslippsberegninger. Modellen er med dette state-of-the-art på kvantifisering av utslipp fra den globale flåten. Betydningen av dens well - to - wake kapasitet er nå også godt etablert, og i CLIMMS prosjektet ble drivstoffverdikjedene parametrisert med en livsløp - basert tilnærming. MariTeam modellrammeverket fungerte også som grunnlag for å utvikle fremtidige scenarier for shippingsektoren. For å vurdere klimaeffektene av utslipp fra dagens globale skipsfartsaktiviteter og virkningene av å bytte drivstoff, ble MariTeam modellen koblet sammen med den norske jordsystemmodellen (NorESM). Utslipp og transport av sot til Arktis fra dagens skipsfartsvirksomhet ble kvantifisert. Og den reduserte kjølingen fra drivstoff med svært lavt svovelinnhold (very low sulfur fuel oil (VLSFO)) var betydelig i NorESM simuleringene. Viktigheten av å gode beregninger av metan- og lystgassutslipp når man vurderer alternative drivstoff som LNG og ammoniakk ble fremhevet i resultatene. Drivstoff produsert med fornybar energi har potensial for lavere karbonfotavtrykk, mens drivstoff produsert med fossile ressurser og karbonfangst og -lagring (CCS) resulterer i lavere reduksjoner i karbonutslipp. Karbonfangst ombord kan bidra til noe CO2 reduksjon på eksisterende skip og drivstoff. Bærekraftig biodrivstoff kan spille en rolle; deres klimapåvirkning er imidlertid sterkt knyttet til produksjonsmåten og arealbruk. E-fuels kan redusere karbonfotavtrykk hvis de kommer fra fornybar energi, med høy effektivitet og en bærekraftig karbonkilde, men det er energikrevende og kostbart. Spesielt viktig vurderte prosjektet også betydningen av å utvikle passende politiske tiltak og regelverk for skipsfarten. Resultatene fra prosjektet var medvirkende til at MEPC (Marine Environment Protection Committee) reviderte og vedtok sine retningslinjer i 2023 for livsløpsbasert klimagassregnskap for maritime drivstoff. Til sist: for avkarbonisering av skipsfart har CLIMMS prosjektet funnet at en kombinasjon av forbedring av energieffektivitet og drivstoff og/eller framdrift med lavt klimafotavtrykk vil være nødvendig for å nå netto null i 2050. Det er imidlertid sannsynlig at alternative drivstoff vil være dyre, og tilgjengeligheten av disse er sterkt avhengig av tilstrekkelig energitilgjengelighet, lavkarbon energikilder, og tilgjengelig infrastruktur.

The project has strengthened capabilities in NTNU and Sintef Ocean regarding emission reductions in the maritime sector. The project has also consolidated the collaboration between the above-mentioned research institutions and key actors in the Norwegian Maritime Sector on the topic of climate change mitigation. This has advanced capacities towards making the Norwegian maritime cluster a leading actor in environmentally friendly shipping. The project has made significant model innovations. This involves, in particular, the development of the MariTeam model and its interface to the integrated assessment model MessageIX. In combination, these tools offer state-of-the-art capabilities for the assessment of transition scenarios. Research published by the project team has also been an important input to international scientific assessments and policy development processes within the International Maritime Organization.

With the IMO decision (2018) to reduce maritime GHG emissions by 50%, identifying, designing, and implementing cost efficient measures that deliver the required reductions in real seaway operations becomes a key priority for naval architects, shipbuilders, and owners. To this end, a robust understanding of the actual and complete climate impacts associated with different abatement measures and their combinations into different pathways for the transformation of the global fleet is required. Achieving this requires a multidisciplinary approach combining state of the art competence in both naval architecture & maritime engineering, life cycle assessment, and climate science. First, a rigorous understanding of the many different technological and operational measures options, as offered by the field of naval architecture & maritime engineering, is pivotal as it provides the core building blocks for any further assessments. Second, it is paramount to acknowledge the importance of assessing options across the whole life cycle. In particular, it is essential to recognize the lessons from climate change mitigation efforts on road transport, in that many options that reduce direct emissions may shift emissions to other parts in the value chain. Third, the actual climate and environmental impacts of emissions are not only influenced by technological factors, but also by climatic and ecological conditions, which may vary regionally.This project takes an inter-disciplinary approach combining methods from life cycle assessment, maritime engineering and climate science, to further-develop our understanding of the implications of various mitigation options and scenarios within the maritime sector.