Sposób na ekonomiczny i ekologiczny transport gazu ziemnego

Pianka wytrzymująca –162°C 

Basotect, pianka o otwartych komórkach z żywicy melaminowej, ma bardzo dobre właściwości pod względem izolacji akustycznej i termicznej, jest trudnopalna (DIN 4102, B1) oraz odporna na wiele chemikaliów. Ze względu na dogodny zestaw właściwości używa się jej do pochłaniania dźwięku w budynkach oraz do izolacji cieplnej w przemyśle samochodowym i kolejowym, a także w słonecznych systemach grzewczych i klimatyzacyjnych. Nowe zastosowanie pianki Basotect w tankowcach LNG opiera się na właściwości, która do tej pory nie przyciągała uwagi, mianowicie, zachowywanie sztywności w warunkach kriogenicznych, tzn. w temperaturach do –200°C.

Czytaj również: Niezbędnik dla inspektorów nadzoru

Nakrycie unosi się na bojach 

Tankowiec LNG ma od trzech do pięciu zbiorników, z których każdy może pomieścić około 40 000 m³ skroplonego gazu. Zbiorniki stalowe muszą przez cały czas być chłodzone do temperatury –162°C. Poza tym specyficznym wyzwaniem wszystkie statki transportowe przewożące płyny muszą radzić sobie z problemem przelewania, który pojawia się nawet wtedy, gdy morze jest spokojne.  Z tego względu tankowce LNG mogą płynąć tylko z pełnymi zbiornikami (załadowane w ponad 80%) lub puste (poniżej 10%). Do tej pory tankowce LNG nie miały elastycznych poziomów obciążenia.

 Koncepcja opracowana przez firmy BASF i Samsung polega na zastosowaniu nakrycia wykonanego z kostek pianki Basotect. Każdy sześcian o boku 1 m składa się z dwóch bloków z pianki Basotect. Pomiędzy nimi umieszczony jest pływak, rodzaj boi, zapobiegający zanurzeniu kostki Basotect o więcej niż 80%, nawet jeśli zostanie całkowicie nasączona skroplonym gazem. Poszczególne kostki są przymocowane do nakrycia z tkaniny Vectran^® i połączone ze sobą przy pomocy pasów z tej samej tkaniny. Vectran, wytwarzany przez japońską firmę Kuraray, jest wykonany z włókien krystalicznych i nadaje się do użytku w warunkach kriogenicznych. Ponadto jest niezwykle wytrzymały i odporny na ścieranie.

Nakrycie antyprzelewowe składa się z wielu pojedynczych elementów, ponieważ musi być elastyczne i mobilne, by móc jak najlepiej dostosować się do ruchu fal i zminimalizować ich działanie. Poszczególne elementy powinny być połączone ze sobą jeszcze w stoczni, wewnątrz zbiornika, zanim cysterna po raz pierwszy zostanie napełniona LNG. Nakrycie umieszcza się w zbiorniku, zanim zostanie wypełniony ładunkiem, i pozostawia w nim po opróżnieniu. Badania w laboratorium technicznym BASF wykazały, że gdy pojemniki są opróżniane, Basotect uwalnia prawie cały pochłonięty LNG.

Czytaj również: Informacje o remoncie dostępne w smartfonie

Wyzwanie: jednocześnie lekkie i ciężkie  

Zasada użycia pływających nakryć, aby uspokoić wzburzoną powierzchnię cieczy jest dobrze znana i stosowana w lotnictwie oraz aeronautyce, a także w transporcie ładunków płynnych w samochodach ciężarowych. Nie była do tej pory stosowana w tankowcach LNG, ponieważ niskie temperatury panujące w zbiornikach stawiają wysokie wymagania materiałom narażonym na ich działanie. Innym wyzwaniem jest pozornie sprzeczny warunek fizyczny: z jednej strony nakrycie antyprzelewowe musi być lekkie, aby unosić się przy każdym poziomie obciążenia, a jednocześnie wystarczająco ciężkie, aby miało działanie stabilizujące. Ponadto użyty materiał musi być miękki, aby sam mógł wytrzymać powtarzające się uderzenia o ściany zbiornika, a jednocześnie ich nie niszczyć.

Nowe nakrycie antyprzelewowe z pianki Basotect spełnia te wymagania. Struktura otwartych komórek pianki z żywicy melaminowej umożliwia jej wchłonięcie pewnej ilości LNG, co zwiększa ogólną bezwładność nakrycia. Przede wszystkim jednak Basotect różni się od innych pianek tym, że zachowuje swoje właściwości nawet w bardzo niskich temperaturach.

Ponadto ruchy cieczy w zbiornikach o wymiarach stosowanych do transportu LNG mogą generować bardzo silne uderzenia, które mogłyby zagrażać ścianom zbiornika. Zwykle zbiorniki LNG typu membranowego mają przekrój ośmiokątny. Jest to podstawowa metoda pozwalająca na zmniejszenie siły uderzenia płynu. Jednak okazuje się ona niewystarczająca, gdy zbiorniki są zapełnione tylko w połowie.

Czytaj również: Dlaczego warto zostać certyfikowanym Malarzem/Parkieciarzem?

Badania uniwersyteckie potwierdzają skuteczność 

Korzystając z symulatora fali, konstrukcja nakrycia z pianki Basotect została poddana testom na Wydziale Architektury Okrętowej & Inżynierii Oceanicznej Narodowego Uniwersytetu w Seulu i na Uniwersytecie Państwowym w Pusan w Korei Południowej. Prawidłowo zwymiarowany, przejrzysty pojemnik używany do symulacji warunków przelewania ma ośmiokątny kształt zbiornika LNG i jest wyposażony w czujniki nacisku wbudowane w ściany zbiornika. Testy wykazały, że nakrycie z pianki Basotect znacząco pomogło zredukować przelewanie płynu i o blisko jedną piątą obniżyć szczytowe naciski na ściany zbiornika. Zmniejszenie ruchu cieczy w zbiorniku sprawia, że stocznie mogą wyeliminować dwa kąty z ośmiokąta i w ten sposób uzyskać kąt prosty w górnej części zbiornika. Oznacza to, że w zbiorniku zmieści się około 5% więcej LNG, a uproszczony kształt zbiornika obniża koszt jego produkcji.

Ponadto system antyprzelewowy znacznie redukuje niepożądane parowanie, które może powodować nagły wzrost ciśnienia wewnętrznego. Parowanie mierzy się przy pomocy tzw. stopnia odparowania (BOR). Stopień odparowania zależy głównie od tego, jak skutecznie udaje się izolacji zapobiec przenoszeniu ciepła z LNG do otoczenia. Zmniejszenie stopnia odparowania jest dodatkową zaletą rozwiązania w postaci nakrycia antyprzelewowego, o czym świadczy zainteresowanie armatorów i operatorów. Poprawia bezpieczeństwo i zwiększa ilość skroplonego gazu, który dociera do portu. Ponieważ nakrycie nie tylko zapobiega przelewaniu się gazu, lecz także zmniejsza stopień odparowania, system znany jest jako ABAS (= Anti-Boil-Off Anti-Sloshing).

Czytaj również: Bezpłatne szkolenie z odnawialnych źródeł energii

Zapobieganie przelewaniu służy środowisku naturalnemu 

Korzystanie z nakryć antyprzelewowych z pianki Basotect zmienia zarówno ekonomiczne, jak i ekologiczne aspekty transportu LNG, a tym samym pomaga uczynić go bardziej przyjaznym środowisku. Tankowce LNG transportujące ładunki o różnych poziomach wypełnienia, będą mogły zawijać do kilku kolejnych portów i wyładowywać zamówione tam ilości gazu. Zmniejszy to liczbę rejsów bez ładunku, a co za tym idzie również koszty, jednocześnie znacząco wpływając na wydajność przewozów.

W 2012 roku Samsung otrzymał "ogólną zgodę" na używanie na całym świecie systemu ABAS od dwóch wiodących firm klasyfikacyjnych - American Bureau of Shipping w Houston (Texas, USA) i Bureau Veritas w Paryżu (Francja). Ogólne zatwierdzenie jest kluczowym elementem procesu autoryzacji w branży międzynarodowego transportu morskiego. Świadczy ono, że wniosek został poddany szeroko zakrojonym badaniom pod względem użytkowania i spełnia wymagania norm międzynarodowych.