Motorenhersteller bereiten sich auf den grünen Wandel vor

Jun 22, 2023

Veröffentlicht am 19. Dezember 2022 um 13:43 Uhr von The Maritime Executive

Mehr als jeder andere in der maritimen Welt müssen sich Motorenhersteller auf eine Zukunft ohne fossile Brennstoffe vorbereiten und arbeiten hart daran, Dieselantriebssysteme zu bauen, die zukunftssicher und bereit sind, den Sprung zu wagen. Denn der zukünftige Kraftstoffmix ist es nicht Dennoch ist mit Sicherheit bekannt, dass eine Lösung darin besteht, Flexibilität in die Produktlinie einzubauen. Ein Schiff, das heute mit Diesel betrieben wird, muss morgen möglicherweise mit Methanol, Wasserstoff oder Ammoniak betrieben werden, und ein Schiffseigner kann aufatmen, indem er einen Motor kauft, der an Kraftstoffe der nächsten Generation angepasst werden kann.

Wärtsilä hat diesen Weg mit seinem neuen Viertaktmotor Wärtsilä 25 eingeschlagen, der von Anfang an für die Umstellung konzipiert ist. Mit variabler Ventilsteuerung, Hochdruck-Common-Rail-Kraftstoffeinspritzung und modularem Aufbau ist der 25 von Anfang an für eine einfache Umrüstung auf künftige Kraftstoffe ausgelegt. Tatsächlich wäre die Umrüstung des 25 auf einen Kraftstoff der nächsten Generation ein relativ kleiner Teil der Arbeit, wenn es um die Nachrüstung eines Schiffs geht. „Bei der Umstellung auf einen anderen Kraftstoff handelt es sich in erster Linie um eine Änderung an der Oberseite des Motors – dem Kraftstoffeinspritzsystem „, Austausch oder Neubearbeitung der Zylinderköpfe, Neuprogrammierung und Neuabstimmung des Automatisierungssystems. Bei einer Nachrüstung ist der Motor jedoch nur ein kleiner Teil des Arbeitspakets. Die Tank- und Kraftstoffleitungsänderungen sind viel anspruchsvoller und kostspieliger“, sagt Stefan Nysjö, Vizepräsident für Stromversorgung – Marine Power bei Wärtsilä.

Der Wärtsilä 25 wird wahrscheinlich der erste Motor des Unternehmens sein, der mit Ammoniak betrieben wird, und die Entwicklungsarbeiten sind im Gange, um das Technologiekonzept im Jahr 2023 zur Reife zu bringen. Eine kommerzielle, mit Ammoniak betriebene Variante des 25 wird bald folgen.

Mittlerweile kann der Wärtsilä 25 für den Betrieb mit Erdgas oder Diesel konfiguriert werden und ist Tier III-konform (mit einem Abgasnachbehandlungssystem für Dieselbetrieb). Eine besonders lange Zeitspanne von 32.000 Stunden zwischen den Überholungen (TBO) trägt dazu bei, Ausfallzeiten und Kosten für den Eigentümer unter Kontrolle zu halten, und datengesteuerte vorausschauende Wartung kann diesen Zeitrahmen laut Wärtsilä noch weiter verlängern.

Lösung der Kraftstoffeinspritzung

Kraftstoffeinspritzdüsen gehören zu den Schlüsselkomponenten, die geändert werden müssen, um Schiffsdiesel an den Betrieb mit unterschiedlichen Kraftstoffmischungen anzupassen. Der in Fort Collins ansässige Hersteller Woodward arbeitet mit allen großen Motorenherstellern zusammen, um die Einspritzdüsen zu entwickeln, die sie für die Umwandlung von Methanol, Ammoniak und (möglicherweise) Wasserstoff benötigen. Während der Umstellung von fossilen Brennstoffen auf umweltfreundliche Alternativen werden Eigentümer die Möglichkeit dazu haben wollen Verwenden Sie beides, je nach Kraftstoffverfügbarkeit und -preis. LNG-Dual-Fuel-Schiffe sind ein gutes Beispiel: Die meisten LNG-betriebenen Tiefseeschiffe haben sich im vergangenen Jahr aufgrund des hohen LNG-Preises für die Umstellung auf VLSFO entschieden. Die gleiche Flexibilität benötigen Besitzer auch, wenn es um grünes Methanol oder Ammoniak geht – und das bedeutet, dass die Motoren für den Dual-Fuel-Betrieb ausgelegt sein müssen.“ „sind zwei Einspritzdüsen in einer Einheit“, sagt Rick Boom, Marketingleiter für Großmotorensysteme bei Woodward. „In der Düse für Diesel und einen zweiten grünen Kraftstoff sind vier Nadeln untergebracht, es handelt sich also um ein wirklich komplexes System. Und dies in der Produktion zu gewährleisten und es unter Druck haltbar zu machen – das ist die Herausforderung.“ Dieses hochentwickelte System ist mit Kosten verbunden , aber es lohnt sich, sagt Boom. Mit einer Zweistoff-Einspritzdüse kann der OEM eine „Eintrittskarte“ für den Ammoniak- oder Methanol-Zweistoffbetrieb kaufen, ohne jedoch den Aufwand für die Umrüstung des gesamten Zylinderkopfs für die Aufnahme von zwei Einspritzeinheiten aufwenden zu müssen. „Das ist unser Wettbewerbsvorteil: Wir können die Lösung in derselben physischen Hülle wie dem Zylinderkopf bereitstellen“, sagt er. Wasserstoff ist ein anderes Tier. Das winzige H2-Molekül ist bekanntermaßen undicht und kann durch Rohrverbindungen entweichen, in denen jede andere Substanz enthalten wäre. Dies stellt eine Herausforderung für die Entwicklung von Einspritzsystemen dar, die in der Lage sein müssen, Kraftstoff unter hohen Drücken in einer rauen Betriebsumgebung zu halten. Jedes Leck im Maschinenraum könnte schwerwiegende Folgen haben. „Die Details müssen noch geklärt werden, aber wenn man sich die Zulassungsregeln für Schiffstypen anschaut, wird es einige Herausforderungen geben, die Klasse für Wasserstoff zu erreichen“, sagt Boom. „Die Lösungen für Methanol sind jedoch durchaus greifbar. Sie haben bereits die ersten Motoren auf dem Markt. Ammoniak wird noch drei bis fünf Jahre brauchen, und wir denken, dass es mit den gleichen Komponentenmaterialien, die wir heute verwenden, beherrschbar ist.“