Quantifying and reducing the carbon footprint of azimuth thruster marine propeller
Jaakkola, Liisa (2022)
Jaakkola, Liisa
2022
Ympäristö- ja energiatekniikan DI-ohjelma - Programme in Environmental and Energy Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2022-09-11
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202211078242
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202211078242
Tiivistelmä
Carbon footprint is term which is defines the global warming potential (GWP) of the company or the product. It indicates the amount of greenhouse gases (GHG) proportioned to the GWP of carbon dioxide and it is expressed in kilograms per carbon dioxide equivalents. Quantification of GHG emissions is the key to reducing the emissions. In this study, the carbon footprint of azimuth thruster marine propeller was calculated using life cycle assessment (LCA). The calculation was conducted for two thrusters with different nozzle mounting types and the results were compared. The system boundary was cradle-to-gate.
Emissions in manufacturing industry are generated in raw material extraction and material processing phase, in manufacturing phase and in transportation phase. The emissions are generated when the energy is produced, so the most energy intensive processes generate the most emissions. The LCA study included the six heaviest components of the thruster, and the result was 68,700 kg CO2 eq for the thruster with welded nozzle type. The thruster with bolted nozzle type accounted 1,800 kg CO2 eq less than the thruster with welded nozzle. The lower emissions were results of shorter delivery distance of the nozzle.
The emissions can be reduced by using materials which are produced via electric arc furnace (EAF) process instead of blast furnace–basic oxygen furnace (BF-BOF) process. The EAF process uses scrap metal as the main raw material and electricity as energy source whereas the BF-BOF process uses iron ore and coal as raw material and energy source. The emissions can be reduced also by making smart design solutions such as developing lighter structures, avoiding long transportation distances, and using less emissions intensive transportation options.
Hiilijalanjälki (engl. carbon footprint) on termi, jolla kuvataan yhtiön tai tuotteen lämmityspotentiaalia (engl. global warming potential, GWP). Se ilmaisee tuotteen kasvihuonekaasupäästöjen (engl. greenhouse gas emissions, GHG emissions) määrää suohteutettuna hiilidioksidin lämmityspotentiaalin yksikössä kilogrammaa hiilidioksidiekvivalenttia. Kasvihuonekaasujen määrittäminen on avainasemassa päästöjen vähentämiseen. Tässä työssä laskettiin ruoripotkurien hiilijalanjälki hyödyntämällä elinkaariarviointia (engl. life cycle assessment, LCA). Laskenta suoritettiin kahdelle potkurille, joilla on erilainen suulakkeenasennustapa ja näitä tuloksia vertailtiin. Tutkimuksen rajattiin kehdosta portille (engl. cradle-to-gate).
Valmistavassa teollisuudessa päästöjä syntyy raaka-aineiden hankinnan ja prosessoinnin vaiheessa, valmistusvaiheessa sekä kuljetusvaiheessa. Päästöjä syntyy, kun energiaa tuotetaan, joten kaikkein energiaintensiivisimmät prosessit tuottavat eniten päästöjä. Elinkaariarviointi sisälsi potkurin kuuden painavimman komponentin elinkaaren arvioinnin ja tulokseksi saatiin 68 700 kg CO2 eq laitteelle, jonka suulake asennetaan hitsaamalla. Laitteen, jonka suulake asennetaan pulttaamalla, päästöt olivat 1 800 kg CO2 eq vähemmän verrattuna hitsatulla suulakkeella varustettuun laitteeseen. Pienemmät päästöt johtuivat pultattavan suulakkeen lyhyemmästä toimitusmatkasta.
Päästöjä voidaan vähentää käyttämällä materiaaleja, jotka on tuotettu valokaariuunissa (engl. electric arc furnace, EAF) masuuni-happipuhallusuunin (engl. blast furnace–basic oxygen furnace, BF-BOF) sijasta. EAF-prosessi käyttää pääraaka-aineenaan kierrätettyä terästä ja energialähteenään sähköä. BF-BPF-prosessi sen sijaan käyttää rautamalmia ja hiiltä pääraakaaineena ja energianlähteenä. Päästöjä voidaan vähentää myös tekemällä viisaita valintoja jo suunnitteluvaiheessa, esimerkiksi kehittämällä kevyempiä rakenteita, välttämällä pitkiä kuljetusmatkoja sekä käyttämällä vähempipäästöisiä kuljetustapoja.
Emissions in manufacturing industry are generated in raw material extraction and material processing phase, in manufacturing phase and in transportation phase. The emissions are generated when the energy is produced, so the most energy intensive processes generate the most emissions. The LCA study included the six heaviest components of the thruster, and the result was 68,700 kg CO2 eq for the thruster with welded nozzle type. The thruster with bolted nozzle type accounted 1,800 kg CO2 eq less than the thruster with welded nozzle. The lower emissions were results of shorter delivery distance of the nozzle.
The emissions can be reduced by using materials which are produced via electric arc furnace (EAF) process instead of blast furnace–basic oxygen furnace (BF-BOF) process. The EAF process uses scrap metal as the main raw material and electricity as energy source whereas the BF-BOF process uses iron ore and coal as raw material and energy source. The emissions can be reduced also by making smart design solutions such as developing lighter structures, avoiding long transportation distances, and using less emissions intensive transportation options.
Hiilijalanjälki (engl. carbon footprint) on termi, jolla kuvataan yhtiön tai tuotteen lämmityspotentiaalia (engl. global warming potential, GWP). Se ilmaisee tuotteen kasvihuonekaasupäästöjen (engl. greenhouse gas emissions, GHG emissions) määrää suohteutettuna hiilidioksidin lämmityspotentiaalin yksikössä kilogrammaa hiilidioksidiekvivalenttia. Kasvihuonekaasujen määrittäminen on avainasemassa päästöjen vähentämiseen. Tässä työssä laskettiin ruoripotkurien hiilijalanjälki hyödyntämällä elinkaariarviointia (engl. life cycle assessment, LCA). Laskenta suoritettiin kahdelle potkurille, joilla on erilainen suulakkeenasennustapa ja näitä tuloksia vertailtiin. Tutkimuksen rajattiin kehdosta portille (engl. cradle-to-gate).
Valmistavassa teollisuudessa päästöjä syntyy raaka-aineiden hankinnan ja prosessoinnin vaiheessa, valmistusvaiheessa sekä kuljetusvaiheessa. Päästöjä syntyy, kun energiaa tuotetaan, joten kaikkein energiaintensiivisimmät prosessit tuottavat eniten päästöjä. Elinkaariarviointi sisälsi potkurin kuuden painavimman komponentin elinkaaren arvioinnin ja tulokseksi saatiin 68 700 kg CO2 eq laitteelle, jonka suulake asennetaan hitsaamalla. Laitteen, jonka suulake asennetaan pulttaamalla, päästöt olivat 1 800 kg CO2 eq vähemmän verrattuna hitsatulla suulakkeella varustettuun laitteeseen. Pienemmät päästöt johtuivat pultattavan suulakkeen lyhyemmästä toimitusmatkasta.
Päästöjä voidaan vähentää käyttämällä materiaaleja, jotka on tuotettu valokaariuunissa (engl. electric arc furnace, EAF) masuuni-happipuhallusuunin (engl. blast furnace–basic oxygen furnace, BF-BOF) sijasta. EAF-prosessi käyttää pääraaka-aineenaan kierrätettyä terästä ja energialähteenään sähköä. BF-BPF-prosessi sen sijaan käyttää rautamalmia ja hiiltä pääraakaaineena ja energianlähteenä. Päästöjä voidaan vähentää myös tekemällä viisaita valintoja jo suunnitteluvaiheessa, esimerkiksi kehittämällä kevyempiä rakenteita, välttämällä pitkiä kuljetusmatkoja sekä käyttämällä vähempipäästöisiä kuljetustapoja.