Forskere kan hjelpe redere med å nå tøffe klimamål

Redere verden rundt står i en veldig skvis. Nye klimamål gjør at nye skip som skal bestilles nå, vil gå på drivstoff og teknologier som ingen ennå kjenner fullt ut.

En ny studie peker på at ammoniakk kan være et smart og energieffektivt drivstoff, hvis skipsfarten skal bli utslippsfri. Bak studien forskere ved NTNUs Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse (IØT), Institutt for marin teknikk (IMT) og SINTEF Ocean.

Hjelp til valg i usikker tid

Forskerne har utviklet en ny modell, som kan hjelpe redere og skipsdesignere å ta gode beslutninger i en tid med stor usikkerhet. Studien ble nylig publisert i Maritime Transport Research.

Postdoktor Benjamin Lagemann ved IMT beskriver utfordringene næringen står i:

– De må både velge et maskinerisystem og legge planer for fremtiden. Samtidig er det betydelig usikkerhet knyttet til drivstoffpriser, eventuelle karbonpriserKarbonpris er prisen en aktør må betale for retten til å slippe ut klimagasser tilsvarende ett tonn karbondioksid i atmosfæren. Norge er ett av landene som har innført karbonpris., tilgjengelighet for bunkring av drivstoff og sikkerhet, sier han.

Alle som skal investere i nye skip eller oppgradere flåten sin, må ta beslutninger allerede nå, eller ha planer for hvordan de skal innfri klimakravene.

Må rigges for ukjente krav

Skipene som bestilles nå, er sannsynligvis en del av verdensflåten i 2050.

Postdoktor Benjamin Lagemann. Foto: Thor Nielsen VIS MER

De må rigges slik at de enorme maskineriene kan bygges om for nye drivstofftyper underveis. På shippingspråket kalles dette retrofitting.

– Mye er fortsatt under utvikling, men beslutningene som tas i dag, påvirker mulighetene for retrofit og drivstoffvalg i fremtiden. Dermed blir rederne til en viss grad låst til en beslutning, og løper en risiko for ikke å oppfylle fremtidige standarder og forventninger knyttet til miljø, forklarer Lagemann.

Klimamål krever god planlegging

Studien tar utgangspunkt i en flåte med Supramax skip, og faktorer som utslippstall fra produksjon til sluttbruk på ulike drivstoff, priser og andre forutsetninger er lagt inn i modellen.  

Ambisjonen til den internasjonale sjøfartsorganisasjonen IMO er at skipsfarten skal være klimanøytral innen 2050. I tillegg skal næringen gjøre store utslippskutt innen 2030 og 2040.

NTNU-forskernes modell viser at IMOs ambisjoner har en sterk påvirkning på redere og skipsdesigneres valg av fremdriftssystemer.

– Alle som skal investere i nye skip eller oppgradere flåten sin, må ta beslutninger allerede nå, eller ha planer for hvordan de skal innfri klimakravene, sier professor Kjetil Fagerholt ved IØT. 

Les også: Skal vise at også bulkskip kan bli grønne

Redere må handle raskt

Mye står på spill, og rederne bør handle raskt. Ett standard frakteskip av typen Supramax, har en byggekostnad på rundt 300 millioner kroner. Spesialskip kan koste mye mer. Levetiden er typisk 20-30 år.

Det er fortsatt mye vi ikke vet om de nye lav- og nullutslipps drivstofftypene, og hvordan de påvirker teknologi, maskineri og fremdriftsystemer. I år innføres et karbonkvotesystem for skipsfart i EU, men ingen kjenner karbonprisene frem i tid.

– Alt dette gjør fremtidige priser for de ulike drivstoffene veldig usikre, sier Kjetil Fagerholt.

Beslutninger må være holdbare

Professor Kjetil Fagerholt. Foto: NTNU VIS MER

Forskerne har matet all usikkerhetene inn i modellene, og bygget opp en  sannsynlighetsfordelingSannsynlighetsfordeling anvendes innen sannsynlighetsteori og statistikk for å beskrive hvordan for eksempel tilfeldige utvalg, fordeler seg. De enkelte utfall kan ikke forutsies, men sannsynlighetsfordelingen vil beskrive sannsynligheten for at hvert mulige utfall vil inntre, og hvordan verdiene i et større utvalg normalt vil fordele seg. for hvordan forholdene kan utvikle seg i årene som kommer.

– Vi skaper mange ulike scenarier for hva som kan skje, men setter ikke to streker under noen av svarene, understreker Fagerholt.

Benjamin Lagemann sier modellen fanger opp mye, men ikke alt, av problemstillingen rundt valg av drivstoff.  Den krever få input-parametere, og kan dermed gjenbrukes relativt lett. Meningen er å gi pekepinner på hvilke løsninger som vil fungere best mulig over tid. 

2 scenarier for Supramax

Mer enn 80 prosent av varene i den globale handelen transporteres på kjøl. Supramax-skipene som NTNU-forskernes modeller bygger på, er rundt 200 meter lange, går med tørrlast og er på mellom 58 000 og 65 000 dødvekttonnDødvekt er en måleenhet for hvor mye vekt et skip kan bære. Vekten består av selve lasten, drivstoff, ferskvanntanker, ballast, proviant, passasjerer, mannskap, utstyr og så videre. Det er nesten 3 000 slike skip i drift, og de står for nesten 10 prosent av det globale transportarbeidet målt i tonn fraktet per mil.

Les også: Nytt skipsdesign skal gjøre norsk skipsfart grønnere

Ingen vet altså ennå, hva kravene til utslippskutt blir. Forskerne har sett på to scenarier.

Ammoniakk for de mest ambisiøse

Det ene forutsetter 90 prosent utslippskutt innen år 2045. Her er konklusjonen at flåten bør rigges for ammoniakk-baserte fremdriftssystemer.

Senkes ambisjonene til 50 prosent utslippskutt, anbefaler modellen flytende naturgass, altså fremdriftsystemer basert på metan.

De siste årene har mange rapporter pekt på at ammoniakk kan lose skipsflåten over i en utslippsfri framtid. Vi kjenner alle kjemikaliet med den stikkende lukten fra vaskemidler og landbruksgjødsel. Når det lages og brukes på riktig måte, kan ammoniakk være et energieffektivt drivstoff til å erstatte dagens forurensende fossile drivstoffer. Det slipper nemlig hverken ut CO2, svoveloksider eller partikler. 

Les mer: Dette kjente kjemikaliet kan gjøre langdistanse skipsfart helgrønn

Gir råd for drift av hele flåter

Forskernes arbeid bygger på tidligere forskning fra postdoktor Benjamin Lagemann som viser hvordan ett enkelt skip kunne bygges om over tid for å møte stadig strengere utslippskrav. Nå har de utvidet modellen til det de kaller et flåteperspektiv, og laget den i  to versjoner.

Enkelt forklart kan den ene versjonen foreslå hva rederier med mange skip av ulik alder bør gjøre, og når det er smartest å gjøre det. 

Den andre varianten vil gi beslutningsstøtte til et rederi som skal bygge opp en hel flåte med nye skip. Ett eksempel er selskaper som nå satser nytt ved å bygge en flåte av helt nye ammoniakkdrevne skip. 

Interesse fra inn- og utland 

Når redere investerer, ønsker de to ting på en gang: Pengeplasseringen skal lønne seg mest mulig, samtidig som den skal minimere faren for uønsket risiko.

Et selskap med 12 skip kan spre risiko over tid, ved å velge tre ulike teknologier for drivstoff og motortyper. Alle kan bygges om, men ikke alle trenger å bygges om samtidig.

På spørsmål om forskerne vet at modellene deres faktisk blir brukt av de som trenger det, svarer Lagemann:

– Nei, det vet vi ikke. Men flere industriaktører, designere og rederier har vist interesse, både i Norge og i utlandet.

Referanse:
Olav Loennechen, Kjetil Fagerholt, Benjamin Lagemann, Magnus Stålhane: Maritime fleet composition under future greenhouse gas emission restrictions and uncertain fuel prices
https://doi.org/10.1016/j.martra.2024.100103