Marine fuels in the low-sulphur era

Preč od emisií síry

O nových nariadeniach IMO sa často hovorí, že prinášajú éru palív s nízkym obsahom síry, no v skutočnosti bude obdobie po roku 2020 érou palív s nižším obsahom síry v tomto odvetví.

Síra je prirodzene sa vyskytujúci prvok prítomný vo všetkých fosílnych palivách. Je dôležitá pre život, ale jej prítomnosť v atmosfére vo forme oxidov síry (SOx) môže vo vysokých koncentráciách spôsobiť veľa vážnych zdravotných a environmentálnych problémov.

Doposiaľ bolo odvetvie lodnej dopravy jedným z najväčších producentov SOx – napríklad v roku 2007 lode vypustili 15 miliónov ton SOx, čo predstavuje približne 5 – 8 % celosvetových emisií. To sa však rýchlo zmení.

IMO začala regulovať environmentálny vplyv lodnej dopravy pomocou dohovoru MARPOL 73/78 (Medzinárodný dohovor o zabránení znečisťovania z lodí z roku 1973 upravený protokolom z roku 1978).

V roku 2005 potom vstúpila do platnosti Príloha VI dohovoru, ktorá prvýkrát obmedzila úroveň oxidov síry (SOx) a oxidov dusíka (NOx) v emisiách lodí. Pokiaľ ide o SOx, prvý globálny limit bol stanovený na hmotnostný pomer 4,50 % (m/m) síry v palivovom oleji. Príloha VI navyše zaviedla oblasti kontroly emisií (ECA) – malé množstvo obmedzených zón v okolí niekoľkých hlavných aglomerácií obyvateľstva, kde bol limit síry stanovený oveľa nižšie.

V roku 2012 bol globálny limit znížený na 3,50 % m/m. V roku 2015 bol potom limit pre zóny ECA znížený na 0,10 %. Od roku 2020 sa limit pre zóny ECA nezmení, ale celosvetový limit klesne na 0,50 %.

Napriek niektorým obavám, že odvetvia lodnej dopravy a rafinácie potrebujú viac času na prípravu na túto zmenu, IMO nedávno potvrdila, že limit 0,50 % vstúpi do platnosti bez oneskorenia a že od 1. januára 2020 ho budú musieť dodržiavať všetky lode. V opačnom prípade budú čeliť tvrdým sankciám vrátane nespôsobilosti pre plavbu po mori.

Palivá éry nízkeho obsahu síry

Zatiaľ čo zmeny v minulom desaťročí už ovplyvnili rôzne palivá dostupné na celom svete, väčšina lodí stále používa ťažký palivový olej.

Nové pravidlá, ktoré znížia súčasný obsah síry o 85 %, však spôsobia významnejšie zmeny, aké toto odvetvie ešte nezažilo. Prevádzkovatelia bez aktuálnych poznatkov o parametroch paliva a s nimi súvisiacich manipulačných požiadavkách sa vystavujú riziku veľkých nákladov a problémov.

Na nedávnom stretnutí Lloyd’s List Business Briefing účastníci uviedli, že hoci neexistuje koordinovaný prístup rafinérií, je jasné, že odvetvie smeruje k budúcnosti s viacerými palivami.

Keď ideme viac do hĺbky, môžeme očakávať, že po roku 2020 sa palivá rozdelia do piatich hlavných kategórií:

• Palivový olej s ultranízkym obsahom síry (ULSFO) max. 0,10 %
• Palivový olej s veľmi nízkym obsahom síry (VLSFO) max. 0,50 %
• Ťažký palivový olej, max. 3,50 %
• LNG (kvapalný zemný plyn)
• Ostatné

ULSFO 0,10 % S

Naďalej sa bude využívať množstvo nových palív, ktoré vstúpili na trh s cieľom splniť požiadavky ECA na 0,10 %. Tieto typy palív sú väčšinou čisté destiláty. Môžu to byť aj hybridy – plynový olej zmiešaný so zvyškovým olejom. Tieto palivá vo všeobecnosti dobre fungujú so štandardnými konfiguráciami motorov, hoci môžu vyžadovať prevádzkové zmeny. Destiláty majú napríklad relatívne nízku viskozitu, ktorá vyžaduje starostlivé hospodárenie. Niektoré z nových hybridov používajú aj produkty, ktoré sa tradične nepoužívajú v aplikáciách lodného priemyslu, čo prináša neistotu, pokiaľ ide o stabilitu, zlučiteľnosť a kontamináciu. Vzhľadom na potenciálne vysoký dopyt po týchto palivách sa lodný priemysel môže ocitnúť v konkurencii s inými priemyselnými odvetviami a tieto palivá budú nákladnou možnosťou.

VLSFO 0,50 % S

Rafinérie budú vždy potrebovať proaktívne využívať zvyšky. Na vytvorenie kvalitných, vyhovujúcich palív sa môžu zmiešať vhodné zvyškové produkty s destilátmi s nízkym obsahom síry. Tieto zmesi môžu obsahovať až 40 % zvyškov, ale stále môžu byť pod limitom 0,50 % obsahu síry. Prinášajú však vysoké riziko nestability a môžu byť veľmi citlivé na miešanie s inými palivami na palube.

Ťažký palivový olej (HFO) s čistiacimi zariadeniami

Napriek tomu, že predpisy IMO sú vyjadrené v zmysle úrovne obsahu síry v palive, lode sa považujú za vyhovujúce, ak sú vybavené technológiou na znižovanie emisií, ktorá „čistí“ síru z výfukových plynov. Používané čistiace zariadenia sa ukázali byť schopnými zvládať vysokú úroveň síry v palive. Umožňujú prevádzkovateľom pokračovať v používaní lacných, hojne dostupných zvyškových palív, ktoré už dobre poznajú. Hoci táto možnosť nie je vhodná pre všetky lode, v mnohých prípadoch bude atraktívna.

LNG

Obsah síry v LNG je výrazne pod regulačným limitom a vďaka čistému spaľovaniu je atraktívnou voľbou. V praxi ho však náklady na nové vybavenie, výrobu, prepravu a skladovanie (na pobreží aj na palube) vylučujú ako životaschopnú možnosť pre väčšinu prevádzkovateľov. LNG obsahuje najmä metán – silný skleníkový plyn – takže jeho únik je významný environmentálny problém. A spaľovanie LNG stále uvoľňuje viac oxidu uhličitého, než si mnohí ľudia uvedomujú. V súčasnosti je v prevádzke alebo objednaných len približne 200 lodí na LNG. Tento počet bude neustále rásť a spoločnosť ExxonMobil odhaduje, že 12 % paliva použitého v roku 2040 bude plyn. Inými slovami, LNG sa môže stať hlavným lodným palivom budúcnosti, ale táto budúcnosť je vzdialená niekoľko desaťročí.

Ostatné

Do mixu začalo vstupovať aj množstvo iných druhov palív. Patria k nim aj biopalivá, známe tiež ako FAME (metyléter mastnej kyseliny). Sú to palivá extrahované z odpadového plastu, metanolu a ďalšie nové typy, ktoré ešte nie sú na trhu. Niektoré z týchto palív majú vlastnosti, ktoré sú problematické pri používaní v lodnom priemysle, ako je napríklad vysoké riziko mikrobiálneho rastu. Napriek tomu je bionafta bez síry a má relatívne vysokú mazivosť. Tieto druhy palív sú naďalej príliš drahé na to, aby boli samé osebe atraktívnou voľbou, ale môžu byť užitočné na miešanie s inými palivami s cieľom znížiť obsah síry.

Výzva pre lodnú dopravu

Prechod do éry 0,50 % nie je pozvoľný – ako bolo uvedené vyššie, od začiatku sa bude vyžadovať striktné dodržiavanie pravidiel. V tomto zmysle bude najväčšia počiatočná výzva ani nie tak na mori, ale skôr v dodávateľskom reťazci, kde bude potrebné vyčistiť a pripraviť nákladné lode a naplniť nádrže vyhovujúcim palivom.

Napriek tomu sa neočakáva, že najväčším problémom majiteľov lodí bude dostupnosť palív s nízkym obsahom síry. Ich skutočným problémom bude predvídať rôzne druhy dostupných palív a pochopiť, ako ich používať – jednotlivo a v kombinácii s inými palivami. Ako vysvetľuje špecialista na palivá Tim Wilson zo spoločnosti Lloyd's Register:

Majiteľ lodí si musí uvedomiť riziko hroziace v prípade, že sa nepripraví spôsobom, pri ktorom je jeho hospodárenie s palivom veľmi jasne definované tak, že zohľadňuje obrovskú rozmanitosť a škálu zložení paliva prepravovaného jednotlivými loďami. Na palube lode by mohli hroziť obrovské prevádzkové riziká.

Nestabilita

Palivo sa považuje za stabilné, ak má tendenciu zachovávať si v priebehu času svoje podstatné vlastnosti. Nestabilné palivá podliehajú krátkodobým chemickým zmenám, ktoré môžu spôsobiť vážne prevádzkové problémy.

V nestabilných destilátoch oxidujú nenasýtené uhľovodíky, pričom vznikajú živice, gumy a laky.

V nestabilných zvyškových palivách sa asfaltény a iné aromatické polárne uhľovodíkové molekuly zhlukujú a v skladovacích nádržiach vytvárajú husté kaly. Tieto kaly sú lepkavé a vysoko viskózne.

Lodi používajúcej nestabilné palivá sa môžu upchávať filtre, separátory a potrubia. Ak sa jej palivové čerpadlá preťažia, môžu sa vyskytnúť problémy so zapálením a spaľovaním a riziko trvalého poškodenia piestov, piestových krúžkov a vložiek valcov. V extrémnych prípadoch sa môžu dokonca zastaviť hlavné a pomocné motory, čo predstavuje vážne nebezpečenstvo pre loď a jej posádku.

Nezlučiteľnosť

Napriek tomu, že dve alebo viac palív môžu byť samostatne stabilné, ich zmiešaním môže vzniknúť nestabilná zmes. Nazýva sa to nezlučiteľnosť.

Napríklad zmiešanie HFO a VLSFO pravdepodobne vytvorí nestabilný olej. Podobne ULSFO môže mať problémy so zlučiteľnosťou s HFO, VLSFO a dokonca s inými ULSFO. Vzhľadom na to, že v roku 2020 sa na trh dostane väčší sortiment palív ako kedykoľvek predtým, možno očakávať, že nezlučiteľnosť sa stane rozšírenejším a komplexnejším problémom tohto odvetvia.

Význam testovania palív a čistenia nádrží

Možno očakávať, že problémy so stabilitou a zlučiteľnosťou, s ktorými sa stretávame od vytvorenia zón ECA, budú od roku 2020 rozšírenejšie, keď budú dodávatelia vytvárať zmesi, aby spotrebovali existujúce zásoby, alebo budú lode prijímať nové palivá do nádrží so zostatkovými palivami.

Testovanie stability nových palív je absolútne nevyhnutné. Na tento účel ISO WG6 (ISO 8217) a CIMAC WG7 v súčasnosti pracujú na metódach na lepšie pochopenie problémov so stabilitou a zlučiteľnosťou. Spolupráca medzi rafinériami a testovacími laboratóriami môže tiež pomôcť zabezpečiť, aby boli nové výrobky správne pochopené.

Prevádzkovatelia by mali navyše zabezpečiť, aby boli odlišné palivá na palube oddelené a aby boli nádrže a potrubia na úpravu paliva navrhnuté tak, aby fungovali nezávisle od seba, čím sa zníži riziko upchatia. Ak je miešanie palív nevyhnutné, mali by sa najprv vykonať testy zlučiteľnosti. Možné sú jednoduché testy na palube, ale dôkladné laboratórne testy môžu poskytnúť väčšiu úroveň istoty.

V rámci osvedčených postupov by sa mali nádrže pravidelne čistiť, aby sa znížila možnosť vzniku kalu na mori. Posádky tiež budú musieť veľmi pozorne sledovať príznaky nezlučiteľnosti pri prechode z jedného paliva na druhé.

Ďalšie úvahy

Nový sortiment lodných palív zvýši zložitosť ďalších aspektov manipulácie s palivom a jeho úpravy. Tu je stručný prehľad niektorých ďalších výziev:

• Teplota – rôzne palivá budú mať rôzne viskozity a body vzplanutia. Preto musia byť prevádzkové teploty starostlivo riadené tak, aby sa zabezpečil konzistentný tok paliva bez toho, aby došlo k tepelnému šoku v čerpadlách a iných zariadeniach, a aby sa zabránilo riziku požiaru.
• Mazivosť – posádky budú musieť vedieť, koľko mazania poskytujú jednotlivé palivá, a budú musieť vykonať úpravy potrebné na ochranu motorov.
• Jemné častice katalyzátora – odstraňovanie síry z paliva vyžaduje katalyzátory, ktoré zanechávajú malé, tvrdé častice, ktoré môžu poškodiť motory a iné zariadenia, ak nie sú účinne oddelené od paliva. Palivá s nízkym obsahom síry môžu obsahovať vyššiu úroveň jemných častíc katalyzátora.
• Kontaminácia vody – niektoré typy palív priťahujú viac vody než iné, čo môže zvýšiť spotrebu paliva a spôsobiť koróziu motorov a iných komponentov, ak voda nie je účinne odstránená.
• Mikrobiálna kontaminácia – najmä biopalivá môžu byť náchylné na mikrobiálne premnoženie, ktoré môže spôsobiť upchatie a koróziu.

Na vrchole vedomostnej krivky

Vzhľadom na to, že lodný priemysel sa bude tak výrazne a tak rýchlo meniť a veľa aspektov situácie v oblasti palív po roku 2020 je stále neistých, je veľmi dôležité zostať zaangažovaní, najmä počas prechodu do novej éry.

Znalosti a povedomie budú kľúčom k úspechu, a preto je na všetkých zodpovedných zainteresovaných stranách, aby si vymieňali poznatky, vyhľadávali odborné názory a zúčastňovali sa rozhovorov. Webová lokalita palivového systému Alfa Laval a ďalšie stránky, ktoré sa postupne objavujú, sa snažia informovať a usmerniť dialóg. Spolupráca v rámci odvetvia – medzi vlastníkmi a prevádzkovateľmi lodí, lodenicami, poisťovňami, rafinériami, výrobcami zariadení a motorov a dodávateľmi – poskytuje najlepšiu šancu na bezpečnú navigáciu v nezmapovaných vodách, ktoré sú pred nami.