NTNU-professor om maritime trender: Utelukker ikke kjernekraft for skip [Ekstra]

[Trestein]

HF- skrev (24 minutter siden):

Dersom en bruker EU snitt på 300g co2 /kWh og 66kWh/ kg hydrogen blir det 19,8 kg co2 per kg hydrogen. Kor mykje energi går med for å gjere hydrogen flytande? Det ville vere interessant å vite kor mykje meir en vil forurense med bruk av hydrogen vs tungolje

Et kjapt overslag vil gi ,om man antar at disse 20% økning i pris kommer fra eletrisk energi for å tryksette hydrogen slik at det kan omformes til veske, vil gi ca 80kwh for en kilo hydrogen. Med 50% virkningsgrad vil det gi 16,5kwh. Med europeisk energisammenseting vil en kilo hydrogen påføre oss 24kg CO2 For å lage en MW trenger man 1000/16,6 60kilo

Det betyr 60kilo* 24 kilo CO2/kilo som er 1450kilo CO2 PR MWh

En tungoljemotor har til sammenligning ca 600g CO2 PR kWh eller 600kilo PR MWh. 

[grovetussen]

Lodium skrev (21 timer siden):

Kjernekraft på ett skip vil vel ha den fordelen at det finnes ubegrennsede mengder med kjølende veske i umiddelbar nærhet.

At skipet er synkbart ser jeg ikke som bare negativt i og med at hvis det synker så har man i hverfall kontroll på  de kjernfysiske reaksjonene.

Men det er jo større fare for lekasje og forurensning av havet.

Det er også risiko med uatorisert personell eller folk som kan tenke seg å bruke kjernfysiske midler i krig eller terror dersom kjernekraft blir så daglidags at det blir brukt på sivile skip.

 

Bruker ikke de store hangarskipene og ubåter allerede kjernekraft som hovedkraftkilde? 

[aanundo]

Trestein skrev (10 minutter siden):

Har du beregnet virkningsgrad på dette konseptet?

Ved å antenne bensin og luft får man en trykk økning som svært raskt avtar når volumet øker. Om mann antente bensin og luft i øvre dødpunkt i en ottomotor ville ekspansjon gjort at trykket i enden ville kunne blitt lavere enn start trykket. Prinsippet er faktisk i bruk i lastebiler. Man åpner en ventil i ød og slipper ut kompresjonslufte. Man oppnår enorm bremsekraft. Ellers så er reduksjon av kompresjonsarbeid en vanlig måte å øke termisk virkningsgrad. BMW brukte miller syklus mens Toyota har brukt atkinson syklus. Begge reduserer kompresjonsarbeid og drosseltap tap. Det siste er i dag ofte kompensert ved å slippe inn eksos i lufta for å slippe drosling.

Ser man på dagens utvikling går den faktisk motsatt. Flymotorer og stempelmotor går mot høyere og høyere kompresjons trykk fordi dette øker termisk virkningsgrad. Mazda sin nye motor har svært høyt kompresjonsforhold og bruker selvtenning i dellast område. Egentlig motorbank bare i kontrollerte former.

stadig mindre motorer passerer 50% virkningsgrad og konkurrerer med fuel celler på pris og systemeffektivitet.

ser man på et konteiner skip har dagens motorer godt over 50% virkningsgrad. Det spesielle er at motoren er koblet direkte til propellen uten gear eller andre tap. Man får gjerne 53% virkningsgrad rett ut på propellen.

Skal man veien om strøm har muligens fuel celle 50% virkningsgrad ved høy belastning. Så kommer frekvensomformer og eletriske motorer. Da kan man gange disse sammen. En motor har kanskje 96% virkningsgrad og en frekvensomformer 95%? Pluss noe overføringstap kanskje 3%. Da blir virkningsgrad 0,5*0,96*0,95*0,98 som er 44,6% For et skip på denne størrelsen har dette enorme konsekvenser og er selvfølgelig årsak til at man aldri finner et stort kontainerskip med dieselelektrisk fremdrift.

Da blir 

For tiden er det patentrettighetene jeg konsentrerer meg om, og har lett etter lignende konsepter uten å finne "Rotasjonsmotorer" av denne type.

Utgangspunktet var et behov for å få mer effektiv turbiner enn "Kaplan" til bruk i bølgekraftverk, av typen "Oppskylling".

Wave Dragon er et slikt, som bruker modifiserte Kaplan turbiner. Søkte derfor om patent på en slik turbin, som ble meddelt i 2006.

Da jeg ble pensjonist, og hadde tid, tok jeg frem teknikken for å finne forbedringer, og det endt med patentsøknad i 2017, som ble meddelt i 2019. NO 343513 B1. Bildet viser derfor patent nr. 3 av denne teknologien, men fortsatt turbin.

Nå er turbinen blitt til motor, og patentsøknad ble sendt i Mai 2019.

Kanskje en motorprodusent finner teknologien interessant, og ønsker å finne virkningsgrad?

I første omgang må nok forskjellige varianter av drivstoff testes, og mitt utgangspunkt var egentlig å temme "Knallgass". 

Risikoen knyttet til hydrogen har fått meg til å tenke mer på metanol. Er litt skeptisk til ammoniakk, da jeg innbiller meg at vi får problemer med NOx.

[oophus]

Trestein skrev (13 minutter siden):

vil gi ca 80kwh for en kilo hydrogen.

Hvordan havner du på 80kWh? Det koster ca 50-55kWh for 1 kilo hydrogen for normal lagring. Bruker du trykksatt hydrogen til 900+ bar? 

[HF-]

oophus3do skrev (41 minutter siden):

Med CO2 kostnader som øker og øker, hvor ligger logikken i at dette vil være det normale? Fordelen med elektrolyse er at den kan stå på den "andre siden" av strømmåleren og i mange tilfeller unngå energimiksen inntil fornybar kraft som hydro, sol og vindkraft. Det å ta til seg energi derifra vil kun være ei "backup" løsning i de fleste tilfeller, slik fabrikken som nylig åpnet i Japan. 

For flytende hydrogen, så er det et kostnadshopp på ca 20% fra trykksatt hydrogen. 

https://www.hydrogenfuelnews.com/industrial-hydrogen-applications-must-replace-fossil-fuels-for-climate-targets-report/8539624/?utm_source=Hydrogen+Fuel+News&utm_campaign=86ecdc2861-EMAIL_CAMPAIGN_2020_04_02_03_18&utm_medium=email&utm_term=0_c2784dbf4a-86ecdc2861-40952447&mc_cid=86ecdc2861&mc_eid=ccc10ca9d3&fbclid=IwAR0F1USJhOsnkl076oBFUNM-2k95mkrP9TYdhO0bqglj2h1ZTBWFfNYA_d0

Som du kan se, så er vi 100% avhengig av hydrogen for å dekarbonisere en haug av større segmenter. Det å utnytte hydrogen i flere segmenter vil bidra til kostnadskutt og dermed gjøre slike kutt enklere på et tidligere stadie. 

Denne kilda tilfører ingen relevant informasjon for det vi diskuterer her

[oophus]

HF- skrev (1 minutt siden):

Denne kilda tilfører ingen relevant informasjon for det vi diskuterer her

Det var mer enn den kilden i det du siterte. 

[Trestein]

oophus3do skrev (1 time siden):

Hvordan havner du på 80kWh? Det koster ca 50-55kWh for 1 kilo hydrogen for normal lagring. Bruker du trykksatt hydrogen til 900+ bar? 

Det ble nevnt 66kwh for en kilo hydrogen. Jeg har bare lagt på 20% ekstra strømforbruk for å få den flytende.

[oophus]

Trestein skrev (5 minutter siden):

Det ble nevnt 66kwh for en kilo hydrogen. Jeg har bare lagt på 20% ekstra strømforbruk for å få den flytende.

Ja jeg har spurt deg tidligere hvor du får det tallet ifra. Normalt sett så koster det 50-55kWh per kilo. 

[Trestein]

oophus3do skrev (20 minutter siden):

Ja jeg har spurt deg tidligere hvor du får det tallet ifra. Normalt sett så koster det 50-55kWh per kilo. 

Jeg fant det i en oversikt over energiforbruk ved dagens elektrolyseanlegget rundtom i verden. Det er godt mulig at 55kwh er oppnåelig.

så la jeg på 20% for å få den flytende. Går utifra at de komprimerer den og kjøler den ned. Poenger er at det flytter lite på tallene

Et skip må ha flytende hydrogen om man skal komme noen vei. 

Selv verdens eneste hydrogen tanker hadde vel ikke klart en 14 dagers tur fra Asia til Europa. Skipet som er bygget har 1250 kubikk flytende hydrogen. Skipet må ha minimum 6MW motor for å klare 15knop. Da vil skipet kreve 4 kubikk i timen. Det vil da være tomt etter 312 timer. Det er 13 dager.

Et tankskip på 300 000tonn med 25MW motor som brenner 100tonn i døgnet vil kunne segle 3000dager på innholdet. Ca 8år

Endret 8. april 2020 av Trestein

[oophus]

Trestein skrev (1 minutt siden):

Jeg fant det i en oversikt over energiforbruk ved dagens elektrolyseanlegget rundtom i verden. Det er godt mulig at 55kwh er oppnåelig.

Ja, kan du dele oversikten? 

[Trestein]

oophus3do skrev (17 minutter siden):

Ja, kan du dele oversikten? 

Her er ett eksempel

https://h2energy.ch/wp-content/uploads/2017/06/Brochure-First-Swiss-Hydropower-electrolysis-system-hydrogen.pdf

[oophus]

Trestein skrev (17 minutter siden):

Her er ett eksempel

https://h2energy.ch/wp-content/uploads/2017/06/Brochure-First-Swiss-Hydropower-electrolysis-system-hydrogen.pdf

Du viser til PEM elektrolyse der, ikke alkaisk, samt tallet de utnytter der er vell 64? 

Alkaisk elektrolyse har en rekord ved 45kWh per kilo, mens det normale er 50-55 kWh per kilo. 

Endret 8. april 2020 av oophus3do

[Trestein]

oophus3do skrev (1 minutt siden):

Kjapt søk på tallet 66 gav null treff.. 

Du viser også til PEM elektrolyse. 

Jeg forutsetter at man kan gange og dele når man diskuterer slikt.

5,4 kwh pr normal kubikk hydrogen.

[oophus]

Trestein skrev (7 minutter siden):

Jeg forutsetter at man kan gange og dele når man diskuterer slikt.

5,4 kwh pr normal kubikk hydrogen.

Jeg redigerte posten etter å ha sett det. Men som sagt er dette PEM elektrolyse med kun 2.7kg produksjon i timen. Det er ikke særlig innførbart i de regnestykkene du bruker for et skip. 

PEM elektrolyse har fordelen av kjapp av og på produksjon etter ujevne strømkilder, men det er ikke like effektivt som alkaliske elektrolysører som jobber jevnt og trutt ved maks effektivitet. Altså er tallene du bruker ikke særlig realistiske om man har en fast forbruk av hydrogen, som et skip gjerne ville hatt. 

Endret 8. april 2020 av oophus3do

[Ketill Jacobsen]

Trestein skrev (6 timer siden):

Jeg fant det i en oversikt over energiforbruk ved dagens elektrolyseanlegget rundtom i verden. Det er godt mulig at 55kwh er oppnåelig.

så la jeg på 20% for å få den flytende. Går utifra at de komprimerer den og kjøler den ned. Poenger er at det flytter lite på tallene

Et skip må ha flytende hydrogen om man skal komme noen vei. 

Selv verdens eneste hydrogen tanker hadde vel ikke klart en 14 dagers tur fra Asia til Europa. Skipet som er bygget har 1250 kubikk flytende hydrogen. Skipet må ha minimum 6MW motor for å klare 15knop. Da vil skipet kreve 4 kubikk i timen. Det vil da være tomt etter 312 timer. Det er 13 dager.

Et tankskip på 300 000tonn med 25MW motor som brenner 100tonn i døgnet vil kunne segle 3000dager på innholdet. Ca 8år

"Selv verdens eneste hydrogen tanker hadde vel ikke klart en 14 dagers tur fra Asia til Europa". Hva er det du prøver å si nå? Har dette noen relevans til containerskipet jeg snakket om. Nå får du slutte å tulle. Og om du ikke klarer å sette opp eller forstå et fornuftig regnestykke (for et  containerskip drevet av hydrogen som klarer tre ukers tur ved bruk av bare 2,6% av skrogvolumet til tanker) så må du bare akseptere at her har du ingenting å bidra med (og bør holde kjeft).

[Trestein]

Ketill Jacobsen skrev (22 minutter siden):

"Selv verdens eneste hydrogen tanker hadde vel ikke klart en 14 dagers tur fra Asia til Europa". Hva er det du prøver å si nå? Har dette noen relevans til containerskipet jeg snakket om. Nå får du slutte å tulle. Og om du ikke klarer å sette opp eller forstå et fornuftig regnestykke (for et  containerskip drevet av hydrogen som klarer tre ukers tur ved bruk av bare 2,6% av skrogvolumet til tanker) så må du bare akseptere at her har du ingenting å bidra med (og bør holde kjeft).

Jeg sier ikke at det er umulig bare at det kreves 16 tanker like stor som vedens eneste hydrogen tankskip har i dag. Det er 116 meter langt. Det er en 2km rekke med tankskip som må til for å fylle et slikt kontainer skip. De aller fleste skip blir bunkret fra bunkersbåter.

Det er fullt mulig men jeg tror du må vente noen år får vi får se hydrogen fyrte kontainerskip.

Er det feil at verdens eneste hydrogen tankskip bare klarer å forsyne 6MW i 13dager? Hva er galt?

[Ketill Jacobsen]

Trestein skrev (18 timer siden):

Jeg sier ikke at det er umulig bare at det kreves 16 tanker like stor som vedens eneste hydrogen tankskip har i dag. Det er 116 meter langt. Det er en 2km rekke med tankskip som må til for å fylle et slikt kontainer skip. De aller fleste skip blir bunkret fra bunkersbåter.

Det er fullt mulig men jeg tror du må vente noen år får vi får se hydrogen fyrte kontainerskip.

Er det feil at verdens eneste hydrogen tankskip bare klarer å forsyne 6MW i 13dager? Hva er galt?

Jeg skjønner meg ikke på dette skipet. Om det var et stykkgodsskip, så ville det hatt en lastekapasitet på ca 5250 tonn (last, besetning, drivstoff). Nå skal det laste 90 tonn med hydrogen. Når hydrogenet er lastet om bord vil skipet ligge ca 6 cm dypere i sjøen!

Totalt skrogvolum (fra bunn til dekk) er ca 16.400 m3, mens hydrogenet skal oppta 1.250 m3! En last på opp mot 900 tonn, ville vært mer troverdig for et slikt skip. Jeg skjønner ikke hvorfor skipet har så liten kapasitet!

Når en ser på tankbiler for flytende hydrogen , så er det gjerne en sylinder med diameter 2,5 meter og lengde på ca 15,5 meter (antar jeg da maks lengde for semitrailer er 17,5 meter). Dette gir et utvendig volum på 76 m3. Hydrogenvolumet er da 50 m3 (vekt ca 3,6 tonn). Her må en altså multiplisere hydrogenvolumet med ca 1,5 for å få ytre tankvolum.

Det ble planlagt et fly til erstatning av U2 som skulle gå på hydrogen (fordeler: lettere fly og lengre rekkevidde). Flyet så ut som en forstørret Starfighter med motorer ytterst på vingene (turbojet) og nesten hele skroget utnyttet som hydrogentank (Lockheed Sultan). Også her er forholdet mellom hydrogenvolum og ytre tankvolum (mot innvendig flykropp) ca 1,5.

Når tankene blir større, øker isoleringsvolumet bare med flaten (konstant tykkelse), slik at ytre volum nærmer seg indre volum for store tanker..

Containerskipet jeg omtalte tidligere (bredde ca 59 meter, lengde 399 og høyde fra bunn til dekk) vil behøve et hydrogenvolum på ca 23.000 m3 og med tillegg for isolasjon, vil en behøve ca 15 meter (i lengderetning) av skroget til hydrogentankene. Hydrogentanker behøver ikke å være sylindriske, da makstrykk er ca tre bar.  

[Trestein]

Ketill Jacobsen skrev (1 time siden):

Jeg skjønner meg ikke på dette skipet. Om det var et stykkgodsskip, så ville det hatt en lastekapasitet på ca 5250 tonn (last, besetning, drivstoff). Nå skal det laste 90 tonn med hydrogen. Når hydrogenet er lastet om bord vil skipet ligge ca 6 cm dypere i sjøen!

Totalt skrogvolum (fra bunn til dekk) er ca 16.400 m3, mens hydrogenet skal oppta 1.250 m3! En last på opp mot 900 tonn, ville vært mer troverdig for et slikt skip. Jeg skjønner ikke hvorfor skipet har så liten kapasitet!

Når en ser på tankbiler for flytende hydrogen , så er det gjerne en sylinder med diameter 2,5 meter og lengde på ca 15,5 meter (antar jeg da maks lengde for semitrailer er 17,5 meter). Dette gir et utvendig volum på 76 m3. Hydrogenvolumet er da 50 m3 (vekt ca 3,6 tonn). Her må en altså multiplisere hydrogenvolumet med ca 1,5 for å få ytre tankvolum.

Det ble planlagt et fly til erstatning av U2 som skulle gå på hydrogen (fordeler: lettere fly og lengre rekkevidde). Flyet så ut som en forstørret Starfighter med motorer ytterst på vingene (turbojet) og nesten hele skroget utnyttet som hydrogentank (Lockheed Sultan). Også her er forholdet mellom hydrogenvolum og ytre tankvolum (mot innvendig flykropp) ca 1,5.

Når tankene blir større, øker isoleringsvolumet bare med flaten (konstant tykkelse), slik at ytre volum nærmer seg indre volum for store tanker..

Containerskipet jeg omtalte tidligere (bredde ca 59 meter, lengde 399 og høyde fra bunn til dekk) vil behøve et hydrogenvolum på ca 23.000 m3 og med tillegg for isolasjon, vil en behøve ca 15 meter (i lengderetning) av skroget til hydrogentankene. Hydrogentanker behøver ikke å være sylindriske, da makstrykk er ca tre bar.  

Jeg tror jeg forstår det men vet det ikke. På Lng ferje jeg har vert ombord på er det eksplosjons skott utenfor tanken. Disse er designet slik at lekkasje og eksplosjon ikke skal ødelegge båten. Hydrogen har et vesentlig større eksplosjonstrykk så det er mulig at mere stål må brukes.Nå tror jeg ikke klasseselskap har laget noe regelverk for hydrogen men jeg tipper at regelverk for Hydrogen blir strengere.

Får skipet en tank blir det nok ikke ekstremt mye plass som går vekk men med flere mindre blir det raskt plasskrevende. Det er også vanlig med ventil tre inne i tankområde varmevekslere osv. De aller første gass motorene var faktisk diesel motorer i Lng tankere som ble dual fuel motorer ved at avkrok fra tanken ble ført inn til motorene.

[oophus]

Trestein skrev (4 minutter siden):

Hydrogen har et vesentlig større eksplosjonstrykk så det er mulig at mere stål må brukes.

Det er greit å spesifisere at det gjelder ved optimale blandingsforhold. Lng har mer trykk om gnisten er vedvarende under en lekkasje slik at blandingsforholdet ikke rekker komme opp i 18% hydrogen - oksygen. 

[Ketill Jacobsen]

Trestein skrev (18 timer siden):

Jeg tror jeg forstår det men vet det ikke. På Lng ferje jeg har vert ombord på er det eksplosjons skott utenfor tanken. Disse er designet slik at lekkasje og eksplosjon ikke skal ødelegge båten. Hydrogen har et vesentlig større eksplosjonstrykk så det er mulig at mere stål må brukes.Nå tror jeg ikke klasseselskap har laget noe regelverk for hydrogen men jeg tipper at regelverk for Hydrogen blir strengere.

Får skipet en tank blir det nok ikke ekstremt mye plass som går vekk men med flere mindre blir det raskt plasskrevende. Det er også vanlig med ventil tre inne i tankområde varmevekslere osv. De aller første gass motorene var faktisk diesel motorer i Lng tankere som ble dual fuel motorer ved at avkrok fra tanken ble ført inn til motorene.

Jeg har sett på en stor LNG-tanker (QMAX, 381 meter lang). Her opptar lng-tankvolumet ca 57% av totalt skrogvolum (for til akter, bunn til dekk, volumet skal også dekke maskineri, drivstoff, forsynger etc), mens for hydrogenskipet er prosenten ca 6,6%! Hydrogenskipet er trolig mer et forskningsprosjekt for transport av flytende hydrogen enn en kommersiell tilnærming til økonomisk transport!

Se LG-tanker, QMAX på Wikipedia (flytende lng ved -169 grader).