12 de Marzo de 2015

LNG como combustible para buques

Luis Guerrero Gómez

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► Three main areas for controlling emissions from ships already defined:

North American ECA (US, Canada)

US Caribbean ECA (Porto Rico + Virgin Islands)

Baltic Sea ECA, North Sea ECA (including the English Channel)

Worldwide since 2011

Inside ECA from 1st January 2016

• Emissions regulation – ECA & SECA

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Gas natural. Una alternativa medioambiental viable

El uso de gas natural como combustible ofrece

una solución eficiente para reducir la

emisiones a la atmosfera:

► Emisiones NOx reducidas en más del 80%

► Se eliminan las emisiones de SOx (LNG no

contiene azufre)

► Se eliminan prácticamente las emisiones de

partículas

► La reducción de las emisiones de CO2

puede llegar al 25% dependiendo de la

tecnología (no hay methane slip en motores

de 2 tiempos)

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COMPARACION DEL LNG CON OTROS COMBUSTIBLES

► Ventajas

Mejor eficiencia energética

No genera residuos, como los scrubbers

Reduce la contaminación atmosférica

Menor ruido y vibraciones

► Desventajas

Mayor espacio de almacenamiento ( 1 litro LNG equivale a 0,6 de GO). Doble que FO y triple que dual

Falta de red logística en puertos

Necesidad de formación de las tripulaciones

Coste de inversión de remotorización o mayor coste de nueva construcción

Normativa internacional en desarrollo

Experiencia de BV

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Experiencia selecionada: LNG

► Desde el 2001 en colaboración con GDFSuez , Wartsila y Chantiers de l’Atlantique (STX Europe). GdFSuez Global Energy, Provalys and Gazelys(Primer buque metanero con propulsión diesel eléctrica dual fuel entregado en 2004)

► Metanero Castillo de Santisteban de 173.000m3 construido por STX Koreacon grupos generadores MAN 51/60 Dual Fuel entregado en 2010 a Empresa Naviera Elcano S.A.

► En 2012 Coral Energy entregado en Meyer Werft a Anthony Veder

► Desde el 2004 BV ha clasificado un total de 26 buques para transporte de metano equipados con motores dual fuel y propulsión diesel eléctrica

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Experiencia selecionada: Proyectos portacontenedores

► Portacontenedores de 14.000 teu Daewoo para CMA-CGM

► Feeder 1,000 teu para el Báltico

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► Conversion of a 3,750 dwt oil/chemical tanker Bergen Viking

► Rolls-Royce scope:

• 2 x C26:33L6AG only-gas generator sets

• 2 x vacuum isolated type C LNG storage tanks on deck

• Gas fuel systems

•Courtesy Rolls-Royce

•CONVERSION TO GAS FUEL

•Courtesy Bergen Tankers A/S

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► Conversion of Oil / Chemical Tanker (JiP LNG-CONV)

• Project Partners: Furetank, Oresund, Preem, FKAB, Pon Power, Caterpillar, SSPA and BUREAU VERITAS

• Convert existing 17,600 dwt oil/chemical tanker Fure West

• Dual fuel main engine MAK 7M46DF of 6300 kW

• Caterpillar 3508 auxiliary engine(s)

• Type C LNG storage tanks on deck (2 x 255 m3 capacity)

•CONVERSION TO DUAL FUEL

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•RECENT NEWBUILDINGS – SLOW SPEED DF ENGINES

► Chemical Tankers for Terntank (Denmark)

• Wartsila DF 2-stroke low pressure

• Type C LNG fuel tanks on deck

• First ship scheduled for delivery in 2016

► Chemical Tankers for Nordic MaritimeServices AS (Norway)

• ME-GI engine (high pressure gas injection)

► Asphalt Tankers for Desgagnes Group (Canada)

• Wartsila DF 2-stroke low pressure

• Wartsila DF 4-stroke gensets

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► Two Ferries for Seaspan.

• DF propulsion

• 2 x Wartsila 9L 34DF generators

• Single 200 cbm Type C tank below the main deck

•RECENT NEWBUILDINGS – 4 STROKES DF ENGINES

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•LNG POWERED TUG BOATS

► AiP have been granted to RAL designs

• RANGLer 3600

• RAstar 4000 DF

► Highly sophisticated and powerful tugs

► First order confirmed for Ostensjo Rederi► BV Involved in some other designs for European tugowners

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75 m LOA LNG-Powered Electric Supply Barge

• Project Partners: SCHRAMM group GmbH & Co. KG, Ingo Schlüter GmbH & Co. KG,EON Hanse Wärme GmbH, Gasnor AS, Becker Marine Systems, Aida Cruises andBUREAU VERITAS

• Five gas fuelled generator sets to produce electricity in Hamburg port to supplycruise vessels and municipal grid

• LNG ISO tank containers + Caterpillar generator sets

FLEXIBLE SOLUTION IN EU / NORTH AMERICA FOR SHIPS IN PORT

•DUAL FUEL POWER BARGES

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•LATEST ONGOING PROJECTS – MEMBRANE TANKS

CONTAINER SHIP 16.000 TEU

• 2-STROKES / DF LOW PRESSURE ENGINE + DF GENSETS / LNG TANK 14.000 m3

AFRAMAX TANKERS

• HIGH PRESSURE ME-GI ENGINE + DF GENSETS / LNG TANK 4.000 m3

CONTAINER SHIP 4.800 TEU

• HIGH PRESSURE ME-GI ENGINE + DF GENSETS / LNG TANK 7.000 m3

MEMBRANE TECHNOLOGY AVAILABLE FOR SMALL SIZE TANK

• STANDARD ARRANGEMENT BELOW DECK OR SELFSTANDING ARRANGEMENT ON DECK

•Source GTT

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Petroleros, quimiqueros, bunker

► Petrolero para navegación fluvial (aprox. 2.500 tpm)

► Conversión de un quimiquero de 18,000 dwt “Fure West“

► Buques para bunker (combustible a otros buques)

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Experiencia selecionada: Proyectos

•PASSENGER FERRY

• 2,850-passenger 27 knot LNG

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•RAL Courtesy •VARD Courtesy •MEYER TURKU Courtesy

•TERNTANK Courtesy •TRANSPORTS DESGAGNES Courtesy

•ANTHONY VEDERS Courtesy

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GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE MARINO

Numerosos proyectos en curso:

• BALEARIA: remotorizaciones en ferries

• SUARDIAZ: barcaza para bunker LNG y remotorizaciones

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GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE MARINO

• EVE: remolcador a LNG y barcaza bunker LNG

• I+D+i Puertos de Valencia y Barcelona

► 3 REMOLCADORES LNG EN GONDAN

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•RELAMPAGO

•TORNADO

•METEORO

•F-110

METEORO•TORNADO

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Experiencia selecionada: motores

► Aprobaciones tipo :

Wartsila dual fuel engines (e.g. 34DF, 32DF, 20DF & 50DF)

MAN dual fuel engines (51/60 DF) y MAN 2 tiempos (en proceso)

Rolls-Royce Bergen gas engines (KVGB-12G4)

Anglo Belgian Corporation (ABC) dual fuel engines (e.g. DZD / (V)DZD) (en proceso

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Sistemas de almacenaje

► Aprobación de todo tipo de sistemas de contención: GTT NO96, MARK III, MARK III-Flex, CS1 KOGAS KC-1 Samsung SCA IHI SPB MOSS DSME ACT-IB Nordic Yards ADBT STX tipo B Tanques tipo C

(cilindricos, bilobulares o tri-lobulares) Tanques tipo“C” en container, etc

Containerized Type C

Type C

MOSS

Membrane tank Independent type B

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LNG como combustible: reglas disponibles

► Históricamente los códigos de gaseros IMO fueron los primeros en regular el uso del gas natural evaporado como combustible a bordo de los metaneros

► En respuesta a la demanda de la industria, BV ha introducidoigualmente reglas de clasificación para motores y buques que usan gas como combustible:

NR481 in 2002: Design and installation of dual fuel engines using low pressure gas,

NR529 in 2007: Safety rules for gas-fuelledengine installation on ships.

► Actualmente IMO esta en la fase final de la elaboración del International Code for Gas Fuelled Ships (IGF code) con objeto de adoptar el código posiblemente a principios del 2015.

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Pasado y presente

► Inicialmente suministrando LNG desde camionescisterna (40/80 m3)

► Primeras operaciones de bunker de LNG similaresen Amberes y Algeciras en 2012

► Buques tipo OSV, ferries costeros, pesqueros(buques dedicados a “short sea shipping”)

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ESPAÑA: GASNAM PARA FERRIES Y OTROS BUQUES

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PONENCIA DEL SENADO SOBRE LNG COMO COMBUSTIBLE

► Existe una larga experiencia en el uso de GNL como combustible marino, con un registro de seguridad para la vida humana excelente

► Desde el punto de vista medioambiental reduce las emisiones a la atmósfera y el consumo de combustible

► Desde el punto de vista operacional, en zonas ECA es una de las dos soluciones, y la única que no genera residuos adicionales

► Igual que en otros países de Europa tenemos que hacer un esfuerzo para adaptar la flota existente, por lo menos de buques de pasaje y buques de servicio en puerto (retorno entre uno y cuatro años)

► Nuestros astilleros tienen capacidad para realizar las remotorizacionesy nuevas construcciones, y necesitan esta carga de trabajo

► Las tripulaciones requieren formación específica, ya disponible

► Es esencial que las remotorizaciones no se consideren gran transformación según RD 1837/2000

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Retos

►Los principales retos que deben superarse para el uso

de gas natural como combustible en los buques son los

siguientes :

• Encontrar espacio suficiente para el

almacenamiento del LNG

• Disponer los sistemas de

calefacción/refrigeración necesarios.

• Localizar los espacios y segregarlos

adecuadamente.

• Disponer protección contra fugas y derrames.

• Disposiciones para el bunkering.

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Seguridad de las cámaras de máquinas

► Hay que evitar detonaciones y fallos de encendido en el motor

► Hay que monitorizar un número de parámetros de seguridad del motor

► El colector de escape tiene que estar protegido contra sobrepresionespor explosión accidental del gas

► Ventilación eficiente de los espacios de máquinas (sin

espacios de acumulación de gas, con equipo eléctrico

adecuado) y de las exhaustaciones con sus sistemas de

detección

►Suministro de gas con tubo de doble pared o bien ESD

(emergency shutdown) parada en fallo simple

►Seguridad del cigüeñal

• Presencia de gas en operación normal

►Funcionamiento de motores duales a bajasrevoluciones.

• Dificultades para trabajar con gas a < 15% del nominal )

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Seguridad del almacenamiento y la distribución

► Diseño del sistema de contención:

• Tipo C (5 bar): sin bombas

• Tanques independientes

• Membrana: cargas parciales, sloshing, boil-off

• Protección contra derrames

• Posible calefacción / enfriamiento

► Localización y separación de espacios (almacenamiento, maquinaria, sala de compresores …)

• ¿En o bajo cbta? No adyacente a espacios de máqs A

• Distancia de protección frente a colisiones o varadas.

• Segregación de accesos, ventilación, drenaje etc.

• Detectores de gas /air locks/mástil de venteo

• Protección CI activa y pasiva

• Material Ex

• Tipo 1º: Gas safe engine room / Tipo 2º: ESD protected engine rooms

• Segregación entre espacios de almacenamiento y zonas de tripulación o pasaje

SEGURIDAD DE LAS OPERACIONES DE BUNKERING.

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Suministro de LNG a buques

• Para pequeños suministros pueden ser por camión-cisterna

• Para pequeños suministros pueden ser semirremolques o contenedores embarcados

• O desde instalaciones fijas en tierra

• Para mayores capacidades se requieren buques de bunker

• En cualquier caso el suministro tiene que buscar la mayor productividad e interferir lo

mínimo con la operación comercial del buque

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LNG bunkering. Consideraciones generales

Compatibilidad entre el equipo del buque y del suministrador

Compatibilidad entre las temperaturas y presiones de los tanques, ycaudal máximo

• LNG caliente tiene menor contenido energético y produce más BoF y aumenta lapresión del tanque receptor

• Puede ser conveniente utilizar bajas temperaturas, incluso para tanques tipo C

¿Necesitamos una línea de retorno de gas al tanque de suministro?

El caudal de suministro debe ser el mayor compatible para ambasinstalaciones. Típicamente una cisterna de 40 m3 necesita dos horasmientras que un barco de bunker puede proporcionar 150 m3 en unahora Hay que tener en cuenta las limitaciones del sistema de contención,grados de llenado, presión de vapor, etc

Posibles problemas de estabilidad del buque por diferentes densidadesdel combustible. Estratificación de LNG con diferentes densidades puedeliberar gran cantidad de BoG

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Protección contra derrames y fugas

►Conducciones de bunker

• Las tuberías tienen que tener doble pared y

disponer entre ambas de ventilación y alarmas por

falta de ventilación y detección de gas

•Debe disponerse de medios para drenar el líquido

de las tuberías

• Deben disponer de medios para inertización y

extracción de gas

►Estación receptora de gas

• Ventilación natural (o mecánica si está semicerrado para impedir acumulación de gas)

• Separada por A-60 de los espacios de acomodación , cubierta y control de carga

• Daños en las conexiones y tuberías no deberían causar averías en el tanque

•Se dispondrán bandejas de derrames

• Válvula de corte manual y a distancia

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LNG bunkering. Consideraciones operacionales

¿Se permite el bunkering simultáneamente a otras operaciones portuarias?

¿Hay requisitos de visibilidad o meteorológicas?

¿Y en buques de pasaje?

Para evitar fallos de encendido ¿el índice metano es similar al del LNG que está abordo?.

¿Cómo es la zona de manipulación de LNG en el puerto?

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Elementos de seguridad y precauciones

Simplicidad y estandarización de conexiones de bunker

Evitar venteo de gas, retornando el vapor al suministrador debunker si es posible. Acoplamientos rápidos.

Acoplamientos específicos para evitar fugas de LNG y conmecanismo de corte rápido

Protección de las áreas circundantes: barreras, cortinas de aguabandejas de acero inoxidable

Comunicación VHF (Ex)

Instalación de gas inerte

EPI ´s y formación específica

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LNG BUNKERING. EVALUACION DE RIESGOS

Como ocurre cuando se inicia la aplicación de tecnologías en las que no se tieneexperiencia previa, se requiere realizar un análisis de riesgos de las operaciones debunkering

Una técnica muy usada para la identificación de riesgos y de su criticidad es el HAZID(Hazard Identification)

FAnnual

FrequencyDefinition

1 < 10-4

Extremely improbable: not expected in the system life

2 10-4 - 10

-3Improbable: not anticipated in the system life

3 10-3 - 10

-2Extremely remote: should not happen in the system life

4 10-2 - 10

-1Remote: expected few times in the system life

5 > 10-1

Reasonably probable: expected several times in the system life

SA Severity Definition

1 Negligible No damage to personnel, safety functions fully available

2 Minor Light injuries to personnel and/or local damage to safety functions

3 Severe Serious injuries to personnel and/or large local damages to safety functions

4 Critical Fatalities amongst personnel locally, impairment of safety functions

5 Catastrophic A large number of fatalities amongst personnel also outside the event area, total impairment of safety functions

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Why a risk assessment for LNG bunkering?

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LNG Cloud Ignition

► Very slow deflagration in open air and very low overpressure in open air (less than 50 mbar).

► Possibility of very small fire balls but far less dangerous than the ones observed for LPG.

► Explosion in confined spaces: Skikda 2004.

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Los principales puntos a considerar desde el punto de vista de la seguridad eninstalaciones cerradas o semicerradas son ventilación, fugas y detección de gases

El manifold debe disponer de elementos que eviten la rotura de la manguera deconexión en caso de movimientos extremos del buque o de emergencia ( tales comosistemas de desconexión rápida)

Sistema de detección y extinción de incendios

HFO/MDO, lub.oil and sludge

manifolds with separate spill

tray

LNG Vapor

return

Overboard discharge from spill tray

Air lock

Control

panel

Communications,

alarms, ESD

ESTACIONES DE BUNKERING

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MOVIMIENTOS RELATIVOS DURANTE EL BUNKERING

Entre el buque que hace consumo y el que da bunker o la terminal de LNG.Condiciones meteorológicas, corrientes, mareas, tormentas…

Operaciones de carga simultáneas al bunkering y variaciones de calado

Amarres y barreras en diferentes condiciones meteorológicas :

• METOCEAN data.

• Ships data.

• SOFTWARE DESARROLLADO POR BV HydroSTAR and ARIANE

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LNG BUNKERING. REGULATIONS

Port Authorities alone or in associations (IAPH).

• Bunkering operations.

Local regulations (flag administrations).

• Bunkering operations and/or ships involved.

IGC and CCNR.

• Bunkering ship.

Guidelines MSC.285(86), IGF and CCNR.

• Gas fuelled ship.

ISO.

• LNG bunkering equipment and installations.

SIGTTO LNG Ship to Ship Transfer Guidelines.

ISGOTT & ISGINTT.

NECESIDAD DE ARMONIZACION…

EN ESPAÑA AENOR+GASNAM

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION