Cruising towards Zero Emissions (CruiZE) er et samarbeidsprosjekt mellom norske leverandører av designløsninger og utstyr til cruiseindustrien, verdens største cruiseoperatør Carnival Corporation, NTNU og SINTEF. Målet er å utvikle energieffektive konsepter mot en mer miljøvennlig cruiseindustri.
Energibehovet til cruiseskip dekkes tradisjonelt med fossilt brensel, noe som fører til et høyt karbonavtrykk per passasjer i tillegg til luftforurensning i cruisehavner. For å redusere karbonavtrykket fra den maritime sektoren har den internasjonale maritime organisasjonen (IMO) vedtatt en strategi for å redusere de totale årlige utslippene av klimagasser fra skip med minst 50 % innen 2050, sammenlignet med 2008. Stortinget har vedtatt at landets vestlandsfjorder som er på UNESCOs verdensarvliste skal være frie for cruise- og fergeutslipp senest i 2026. Norge har i tillegg forpliktet seg til å redusere klimagassutslippene med minst 50 % innen 2030, sammenlignet med 1990. Dette målet kan bare nås dersom norsk skipsfart bidrar med sin andel av kutt.
For cruiseskip utgjør energiforbruket til hotellfasilitetene om bord i gjennomsnitt 40 % av skipets totale energibruk. Dette gjør cruiseskip vesens forskjellig fra de fleste andre typer skip hvor fremdriftssystemet er den dominerende energiforbrukeren. Elektrisiteten til både fremdrift og hotellanlegg produseres normalt av fossile drivstoffmotorer. Varmebehovet dekkes fortrinnsvis gjennom såkalt spillvarme-gjenvinning, som betyr at motorenes varme avgasser og kjølevann gjenbrukes til oppvarmingsformål. De fleste skip har imidlertid også en oljefyrt kjele som brukes når det ikke er nok spillvarme. Dette skjer for det meste når skipet ligger til kai i havn, eller opererer med et nullutslipps fremdriftssystem, for eksempel batterier.
I CruiZE er fokuset å utvikle innovative og energieffektive konsepter for hotelldrift, inkludert oppvarming, ventilasjon og klimaanlegg (HVAC), ferskvannsproduksjon og kjøling. Målet er å utvikle nye konsepter, optimalisert for skipenes fremdriftssystem og driftsforhold, som muliggjør nullutslipp i havner, minimaliserte utslipp til sjøs og en gjennomsnittlig reduksjon i det totale energibehovet på 10-20 %. Ved å fokusere på effektiv design, drift og kontroll av skipenes termiske energisystem, vil CruiZE bidra til en akselerert overgang mot en mer miljøvennlig cruiseindustri.
Hovedfokuset så langt i CruiZE har vært å forbedre utnyttelsen av spillvarmen som produseres ombord. Cruiseskip forventes å, i det minste delvis, være avhengig av forbrenningsmotorer i mange år fremover, noe som betyr at det vil genereres mye spillvarme.
Resultatene indikerer at termisk lagring av spillvarme kan spille en nøkkelrolle for å muliggjøre perioder med nullutslippsdrift, for eksempel i havner og fjorder. Ved å bruke et termisk lager basert på såkalte "faseendringsmaterialer (PCM)", kan volumet til en lagertank reduseres betydelig. Det finnes en rekke mulige PCMer, alle med ulike egenskaper, muligheter og utfordringer. I CruiZE vurderer vi hvilke PCMer som er egnet for marine applikasjoner. Vi har også identifisert at varmepumper kan tjene mange forskjellige formål, spesielt hvis de kombineres med et termisk lager. For enkelte skip kan det være gunstig å utnytte den lagrede spillvarmen til å produsere elektrisk kraft.
Et annet fokus i prosjektet er å undersøke bruken av såkalte naturlige kuldemedier, som CO2, i klimaanlegg og kuldeanlegg. Gjennom tidligere prosjekter har SINTEF og NTNU i stor grad bidratt til installasjon av CO2-kjølemedier i supermarkeder, hoteller og fiskefartøy rundt om i verden. I CruiZE vurderer vi hvordan vi kan tilpasse og bruke disse teknologiene.
Samlet sett er det avgjørende å vurdere hvordan ulike teknologier bør integreres i det totale energisystemet om bord, for å oppnå maksimal reduksjon i energibruk og utslipp. I CruiZE løses dette ved å bruke dynamiske simuleringer av energisystemet.
Mer info: https://blog.sintef.com/sintefenergy/thermal-storage-and-heat-pumps-a-step-towards-zero-emission-cruise-ships/
The cruise ship industry is a global steadily growing market, representing an energy-intensive shipping sector. The energy consumption for the hotel facility systems on board, such as heating, ventilation and air conditioning (HVAC), freshwater generation and provision refrigeration, constitute on average 40% of the ship's total energy use. Traditionally, the energy demand for both propulsion and hotel facilities is supplied by burning fossil fuels, leading to a high carbon footprint per passenger. In addition, emissions of sulphur, nitrogen oxides and particles contribute to air pollution causing health problems in major cruise ports. The cruise industry is facing stringent regulations, especially in destinations like Norwegian ports and fjords. Current efforts towards "greener" cruise ships are to a large extent focused on novel propulsion systems. To realise low/zero-emissions, in a cost- and energy efficient way, it is of key importance to put more efforts to reduce energy usage of the hotel facility systems. Moreover, the new propulsion systems imply a significant change of the energy system, in terms of waste heat characteristics and heating/cooling load.
The objective of CruiZE is to develop innovative heating and cooling concepts that are optimised for the ships' propulsion system and varying operating conditions, aiming at zero-emissions in ports, minimised emissions at sea and an average reduction in total fuel consumption of 10-20%. Solutions include technologies for waste heat/cold recovery, HVAC using natural refrigerants, compact thermal storage and concepts for proper integration into the total energy system. Development of dynamic numerical models will contribute to an efficient design and operation of the concepts, addressing the on-going digitalisation of the ship industry. Strong interaction among the project partners, representing cruise operators, ship designers and equipment/system suppliers, will ensure and promote a "greener" cruise industry.
