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ORC支援を伴うLNG燃料船向けMEAベースオンボードCO2回収の可変負荷設計

Variable-Load Design of MEA-Based Onboard Carbon Capture for LNG-Fueled Ships with ORC Support (原題)

Jun-Seong Kim

Journal of Marine Science and Engineering📚 査読済 / ジャーナル2026-06-04#CCUS
DOI: 10.3390/jmse14111056
原典: https://doi.org/10.3390/jmse14111056

🤖 gxceed AI 要約

日本語

LNG燃料船のエンジン負荷変動に対応するオンボードCO2回収装置の設計ウィンドウを開発。5×5の設計-運用マトリクスを解析し、過負荷時の性能劣化やD70が低中負荷運用に最適であることを示した。ORCによる廃熱回収も評価。

English

Develops a variable-load design window for onboard MEA-based CO2 capture on LNG-fueled ships. Analyzes a 5×5 design-operating matrix, revealing asymmetric mismatch and that D70 is optimal for low-to-medium loads. Also evaluates ORC waste heat recovery for net power and LNG heating.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本は世界有数のLNG輸入国・海運国であり、船舶からのCO2排出削減は喫緊の課題。本研究成果は、実船搭載型CCSの設計基準を提供し、海事分野の脱炭素化（GX）に貢献する。

In the global GX context

This paper addresses the operational challenge of variable engine loads for shipboard carbon capture, a key issue for maritime decarbonization globally. It provides a systematic design framework that can inform IMO and other regulatory bodies on feasible capture rates under real-world conditions.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a design window methodology for sizing shipboard carbon capture under variable loads, applicable to future studies on maritime CCS.

🏢実務担当者:Offers guidance on selecting absorber capacity for LNG-fueled vessels, balancing capture performance and equipment size.

🏛政策担当者:Supports development of regulations and incentives for onboard carbon capture as a decarbonization measure for shipping.

📄 抄録（日本語訳）

主機負荷は連続的に変動する一方、船上炭素回収カラムは固定容量で設置される。液化天然ガス（LNG）燃料船にとって、この設計と運転の不一致により、定格点性能ではなくオフデザイン頑健性が支配的な設計基準となる。本研究は、船上モノエタノールアミンCO2回収のための変動負荷設計ウィンドウを開発し、二次的な熱統合オプションとしてデュアルループ有機ランキンサイクル（ORC）を評価した。検証済みプロセスモデルを5×5の設計・運転マトリクス（D50–D90/O50–O90）に適用した。不一致は強く非対称であった。運転負荷が設計負荷を超えない場合、回収率は90%近傍に維持されたが、過負荷時には吸収塔が設計点相当の排ガス流量のみを処理するため、回収性能は急速に低下した。平均CO2回避率はD50の57.4%からD90の70.4%へ増加し、吸収塔直径は3.23mから4.06mへ増加した。D70は低・中負荷運航のバランスの取れた選択肢として浮上し、D80は完全な頑健性への移行点を示し、D90は頻繁な高負荷運転に対する頑健性重視の選択肢であった。ORCは104–185kWの正味出力を回収し、231–410kWのLNG側加熱を供給した。結果はORC適用前の容量選択を支持する。CO2液化・貯蔵、航海加重検証、および船上ORC実現可能性は本検討の範囲外である。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Main engine load varies continuously, whereas onboard carbon capture columns are installed with fixed capacities. For liquefied natural gas (LNG)-fueled ships, this mismatch between design and operation makes off-design robustness, rather than nominal-point performance, the governing sizing criterion. This study developed a variable-load design window for onboard monoethanolamine CO2 capture and evaluated a dual-loop organic Rankine cycle (ORC) as a secondary thermal integration option. A verified process model was applied to a 5 × 5 design–operating matrix (D50–D90/O50–O90). The mismatch was strongly asymmetric. When operating load did not exceed design load, capture rate remained near 90%; under overload, absorber treated only the design-point-equivalent exhaust-gas flow, causing capture performance to deteriorate rapidly. The mean CO2 avoided rate increased from 57.4% at D50 to 70.4% at D90, while absorber diameter increased from 3.23 to 4.06 m. D70 emerged as the balanced option for low- to medium-load services, D80 marked the transition before full robustness, and D90 was robustness-oriented for frequent high-load operation. The ORC recovered 104–185 kW net power and supplied 231–410 kW LNG-side heating. Results support capacity selection before ORC application; CO2 liquefaction and storage, voyage-weighted validation, and shipboard ORC feasibility remain outside the present scope.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。