Raforkuþörf vegna orkuskipta í skipumRaforkuþörf vegna orkuskipta í skipum

Þegar kemur að endurnýjanlegu eldsneyti á skip, koma ýmsar tegundir af eldsneyti til greina. Hægt er að skipta þeim tegundum í tvo flokka, þ.e. lífeldsneyti og rafeldsneyti.

Til lífeldsneytis teljast t.d. lífolíur, alkóhól og lífgas, en til rafeldsneytis bein notkun raforku, vetni, vetnisberar, olíur og alkóhól. Þetta er ekki tæmandi listi og sumar tegundirnar koma fyrir á báðum stöðum. Það er vegna þess að flokkunin helgast af því hvernig eldsneytið er framleitt en ekki hver endaafurðin er.

Hér á landi er áhugi fyrir lífeldsneyti og það hefur bæði verið framleitt innanlands og flutt inn. Hins vegar eru að mörgu leyti meiri tækifæri í rafeldsneyti, sér í lagi þegar hugað er að því að framleiða eldsneyti í miklu magni. Það verður því fjallað um það hér, og þá einkum og sér í lagi áskoranir tengdar mati á raforkuþörf við framleiðsluna.

Í grófum dráttum fylgir framleiðsla á rafeldsneyti, óháð tegund, sömu meginlínunum. Til framleiðslunnar þarf raforku sem er breytt í vetni. Þá er vetnið blandað við kolmónoxíð og/eða koldíoxíð til að mynda efnasmíðagas. Efnasmíðagasið er hvarfað til að framleiða vökva eða gas sem nýtist sem eldsneyti. Undantekningarnar frá þessu er bein notkun raforku, sem er þá sett beint á rafhlöður, eða bein notkun á vetni, ýmist sem gas eða vökvi. Að auki er ammóníak aðeins öðru vísi þar sem ekki er notað efnasmíðagas við framleiðsluna á því, heldur köfnunarefni.

Bein nýting raforku er almennt séð alltaf ákjósanlegust. Þetta kemur til vegna þess, að rafmótorar eru alla jafna um tvisvar til þrisvar sinnum nýtnari en brunavélar (eins og t.d. hefðbundnar bensínvélar í bílum).

Efnarafalar sem nýta m.a. vetni eru mitt á milli rafmótora og brunavéla í nýtni, þar sem þeir eru nýtnari en brunavélar en ekki jafngóðir og rafmótorar.

Öll umbreyting orku kostar orku. Það þýðir að því lengra sem framleiðsluferlið er og því fleiri orkuumbreytingar sem þarf til að fá endanlega eldsneytið, því verri verður orkunýtnin.

Eitt tonn af olíu inniheldur um 11.6 MWh af orku. Þegar olían er sett í brunavél um borð í skipi, skila um 3,5 MWh sér til skrúfunnar til að knýja skipið áfram.

Ef 4,3 MWh af raforku eru settar inn á rafhlöðu, tapast örlítið af orkunni þannig að um 3,9 MWh fara inn á rafhlöðuna. Við afhleðslu rafhlöðunnar, þegar raforkan er notuð til að knýja rafmótor um borð í skipi, tapast líka örlítil orka þannig að um 3,5 MWh skila sér til skrúfunnar.

Ef 9,3 MWh af raforku eru notuð til að rafgreina vatn í vetni, fást um 7,0 MWh af vetnisgasi. Sé vetnisgasið notað í efnarafal um borð í skipi, skila um 3,5 MWh sér til skrúfunnar.

Ef 31,0 MWh af raforku er notuð til að rafgreina vatn í vetni, fást um 23,3 MWh af vetnisgasi. Sé því þjappað saman og kælt þar til vetnið verður að vökva kostar það töluverða orku, og eftir verða 7,0 MWh af fljótandi vetni. Sé það svo notað á efnarafal til að knýja skipið, skila 3,5 MWh sér til skrúfunnar.

Ef 20,4 MWh af raforku er notuð til að rafgreina vatn í vetni, fást 15,3 MWh af vetnisgasi. Sé vetnisgasið tekið og nýtt til að framleiða metanól, verða til 12,2 MWh af metanóli. Sé metanólið notað til framleiðslu á DME¹, verða til 11,6 MWh af DME. Sé DME gasið svo notað á brunavél, skila 3,5 MWh sér til skrúfunnar.

Þar sem eitt tonn af olíu inniheldur 11,6 MWh af orku, er freistandi að reikna út hversu mikil orka fer til skipa til að meta hversu mikla raforku þyrfti til að knýja flotann. En eins og dæmið hér að ofan sýnir, þarf að huga að fleiru.

Tegund eldsneytis sem flotinn notar hefur áhrif á heildarraforkuþörf til eldsneytisframleiðslu fyrir íslenska skipaflotann. En það er ekki eini áhrifaþátturinn.

Alþjóðlegar og íslenskar reglur hafa áhrif á það eldsneyti sem má selja og/eða telst æskilegt að nota. Notkun svartolíu hefur til dæmis verið hætt frá árinu 2020 vegna umhverfisáhrifa svartolíunnar.

Samsetning flotans skiptir máli, enda er eitt að skipta um orkugjafa í stórum togara og annað á smábát. Og ólíklegt má teljast að stór millilandaskip fari í beina notkun raforku á næstu árum, þó það sé möguleiki fyrir smærri báta.

Í gegn um tíðina hefur fiskveiðistjórnunin haft einna mest áhrif á orkunotkun í fiskveiðum. Betri fiskveiðistjórnun leiðir beinlínis til betri orkunýtni þegar stórir togarar þurfa ekki lengur að elta fiskinn lengst norður í haf heldur ganga að honum vísum rétt fyrir utan land.

Eldsneytisverð er stór áhrifaþáttur á umfang eldsneytissölu hérlendis. Skip í millilandasiglingum hafa val um það hvort þau tanki hér eða erlendis. Og ef verðið er hátt, eru fá þeirra sem tanka hér. Eftir því sem verðið færist nær því sem gengur og gerist erlendis, eru fleiri sem taka olíu heima, og ef verðið færi einhverntíman niður fyrir algengt verð erlendis má gera því skóna að þau tækju langmest af sínu eldsneyti hér.

Með því að nota sömu stuðla og áður, er hægt að slá á orkuþörf eldsneytisframleiðslu fyrir skip á Íslandi og skoða sviðsmyndir þar sem verð er ýmist „hátt“, þannig að öll skip í millilandanotkun tanki erlendis, eða „lágt“, þannig að öll skip í millilandanotkun tanki hér. Ekki er gert ráð fyrir að eldsneytissala til erlendra skipa aukist sé verðið lágt.

Eins og sést á mynd 3, fer raforkuþörfin úr því að vera innan við eina teravattstund á ári yfir í að vera um 11 teravattstundir á ári. Til samanburðar er vinnslugeta Kárahnjúkavirkjunar um 4,8 teravattstundir á ári.

Þetta grófa mat gefur vísbendingar um að ætlum við að setja skipin okkar á innlent rafeldsneyti sé nauðsynlegt fyrir okkur að stíga varlega til jarðar og athuga vel þá kosti sem eru í stöðunni áður en farið er í stórar fjárfestingar.