3 Luis GUERRERO. Director de la División Naval para

LNG como combustible para buques
12 de Marzo de 2015
Luis Guerrero Gómez
•
Emissions regulation – ECA & SECA
► 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
3
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)
7
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
8
Experiencia de BV
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 Korea
con 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
10
Experiencia selecionada: Proyectos portacontenedores
► Portacontenedores de 14.000 teu Daewoo para CMA-CGM
► Feeder 1,000 teu para el Báltico
11
•CONVERSION TO GAS FUEL
► 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 Bergen Tankers A/S
•Courtesy Rolls-Royce
12
•CONVERSION TO DUAL FUEL
► 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)
13
•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 Maritime
Services 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
14
•RECENT NEWBUILDINGS – 4 STROKES DF ENGINES
► Two Ferries for Seaspan.
• DF propulsion
• 2 x Wartsila 9L 34DF generators
• Single 200 cbm Type C tank below the main deck
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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
16
•DUAL FUEL POWER BARGES
 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 and
BUREAU VERITAS
• Five gas fuelled generator sets to produce electricity in Hamburg port to supply
cruise vessels and municipal grid
• LNG ISO tank containers + Caterpillar generator sets
FLEXIBLE SOLUTION IN EU / NORTH AMERICA FOR SHIPS IN PORT
17
•LATEST ONGOING PROJECTS – MEMBRANE TANKS
•Source GTT

CONTAINER SHIP 16.000 TEU
•

AFRAMAX TANKERS
•

HIGH PRESSURE ME-GI ENGINE + DF GENSETS / LNG TANK 4.000 m3
CONTAINER SHIP 4.800 TEU
•

2-STROKES / DF LOW PRESSURE ENGINE + DF GENSETS / LNG TANK 14.000 m 3
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
18
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)
19
Experiencia selecionada: Proyectos
•PASSENGER FERRY
• 2,850-pass​enger 27 knot LNG
20
•RAL Courtesy
•VARD Courtesy
•TERNTANK Courtesy
•MEYER TURKU Courtesy
•TRANSPORTS DESGAGNES Courtesy
•ANTHONY VEDERS Courtesy
21
GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE MARINO
 Numerosos proyectos en curso:
•
BALEARIA: remotorizaciones en ferries
•
SUARDIAZ: barcaza para bunker LNG y remotorizaciones
22
GAS NATURAL COMO COMBUSTIBLE MARINO
► 3 REMOLCADORES LNG EN GONDAN
•
EVE: remolcador a LNG y barcaza bunker LNG
•
I+D+i Puertos de Valencia y Barcelona
23
•TORNADO
•TORNADO
•RELAMPAGO
•METEORO
METEORO
•F-110
24
25
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
Type C
MOSS
Containerized Type C
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 introducido
igualmente 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-fuelled
engine 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 camiones
cisterna (40/80 m3)
► Primeras operaciones de bunker de LNG similares
en Amberes y Algeciras en 2012
► Buques tipo OSV, ferries costeros, pesqueros
(buques dedicados a “short sea shipping”)
32
ESPAÑA: GASNAM PARA FERRIES Y OTROS BUQUES
33
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 remotorizaciones
y 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 sobrepresiones
por explosión accidental del gas
►Seguridad del cigüeñal
• Presencia de gas en operación normal
►Funcionamiento de motores duales a bajas
revoluciones.
•
Dificultades para trabajar con gas a <
15% del nominal )
► 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
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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
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SEGURIDAD DE LAS OPERACIONES DE BUNKERING.
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
41
LNG bunkering. Consideraciones generales
 Compatibilidad entre el equipo del buque y del suministrador
 Compatibilidad entre las temperaturas y presiones de los tanques, y
caudal máximo
•
•
LNG caliente tiene menor contenido energético y produce más BoF y aumenta la
presión 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 ambas
instalaciones. Típicamente una cisterna de 40 m3 necesita dos horas
mientras que un barco de bunker puede proporcionar 150 m3 en una
hora 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 densidades
del combustible. Estratificación de LNG con diferentes densidades puede
liberar gran cantidad de BoG
42
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
43
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 a
bordo?.
 ¿Cómo es la zona de manipulación de LNG en el puerto?
44
Elementos de seguridad y precauciones
 Simplicidad y estandarización de conexiones de bunker
 Evitar venteo de gas, retornando el vapor al suministrador de
bunker si es posible. Acoplamientos rápidos.
 Acoplamientos específicos para evitar fugas de LNG y con
mecanismo de corte rápido
 Protección de las áreas circundantes: barreras, cortinas de agua
bandejas de acero inoxidable
 Comunicación VHF (Ex)
 Instalación de gas inerte
 EPI ´s y formación específica
45
LNG BUNKERING. EVALUACION DE RIESGOS
 Como ocurre cuando se inicia la aplicación de tecnologías en las que no se tiene
experiencia previa, se requiere realizar un análisis de riesgos de las operaciones de
bunkering
 Una técnica muy usada para la identificación de riesgos y de su criticidad es el HAZID
(Hazard Identification)
F
Annual
Frequency
1
< 10
-4
Definition
Extremely improbable: not expected in the system life
-4
-3
Improbable: not anticipated in the system life
-3
-2
Extremely remote: should not happen in the system life
-2
-1
Remote: expected few times in the system life
2
10 - 10
3
10 - 10
4
10 - 10
5
> 10
Reasonably probable: expected several times in the system life
SA
Severity
Definition
1
Negligible
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
-1
No damage to personnel, safety functions fully available
46
Why a risk assessment for LNG bunkering?
47
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.
48
ESTACIONES DE BUNKERING
 Los principales puntos a considerar desde el punto de vista de la seguridad en
instalaciones cerradas o semicerradas son ventilación, fugas y detección de gases
 El manifold debe disponer de elementos que eviten la rotura de la manguera de
conexión en caso de movimientos extremos del buque o de emergencia ( tales como
sistemas de desconexión rápida)
 Sistema de detección y extinción de incendios
Control
panel
Communications,
alarms, ESD
Vapor
return
LNG
HFO/MDO, lub.oil and sludge
manifolds with separate spill
tray
Air lock
Overboard discharge from spill tray
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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
50
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
51
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION