Kompaktmotor kan bytte fra diesel til hydrogen

Motorprodusenten Anglo Belgian Corporation (ABC) demonstrerte i fjor en stempelmotor som gikk på 85 prosent hydrogen og 15 prosent diesel. Neste skritt var å utvikle og demonstrere en ny versjon som kan gå på 100 prosent hydrogen, antent av tennplugger og ikke komprimert diesel.

Nå mener ABC å ha kommet så langt at de kan introdusere en helt ny multifuel motorfamilie. Med relativt enkle grep kan motorene bygges om for å kunne benytte alt fra diesel til naturgass, biodrivstoff, H₂-dual fuel (blanding av hydrogen/diesel), metanol eller rent hydrogen.

Ombyggingen omfatter grovt sett å skifte toppdelen med ventiler og drivstoffinjeksjonssystem.

Vind og fisk

– Det har vært en formidabel interesse for motoren her i Norge, sier Are Davidsen hos den norske forhandleren Frydenbø Industri.

Hydrogen-motoren vakte oppmerksomhet, og enda mer ble det da multifuel-motoren ble presentert. I Norge er det spesielt innen offshore vindservice, havbruk og fiskeri de ser nytte av en slik motor. Dual fuel-motor med blanding av hydrogen og diesel er aktuelt for dem som tenker retrettmulighet.

Davidsen sier at den nye multifuel-motorplattformen, kalt Evolve, skal gjøre det lettere for rederier å investere i nye skip i dag når de seinere i skipets levetid kan skifte fra konvensjonelt drivstoff til nye og fremtidige drivstofftyper.

– Kunden er usikre på krav og hvilke drivstofftyper som kommer og vil være tilgjengelig. Da er det en fordel å velge en motor som kan tilpasses nye typer lav- eller nullutslipps drivstoff. Svikter tilgangen på hydrogen, kan man alltids få tak i diesel, sier Davidsen.

4-takts – 4 sylindre

Det første medlemmet i motorfamilien, 4EL23, er en kompakt 4-sylindret middels hastighetsmotor (fire-takts medium speed). Med hastighet på 720-1200 omdreininger i minuttet yter den 700-1300 kilowatt (kW). Neste modell i serien blir dobbelt så stor med åtte sylindre.

– I utgangspunktet er det stor interesse for metanol, som antas å være mer tilgjengelig enn hydrogen og ammoniakk i første omgang, sier Davidsen.

ABC har tilsynelatende lagt mye vekt på design på innkapslingen. Det samme gjelder for katalysator (SCR) og partikkelfilter (DPF). Ifølge Davidsen ligger motorens fortinn ikke bare i utseendet, men i den modulære oppbyggingen.

– Det gjør det ikke bare mulig med skifte av drivstoff, men er også enkelt å vedlikeholde. Du kan løfte ut hele «power uniten» med toppdeksel og stempel, sier Davidsen.

Tar med 11 tonn

Frydenbø Industri skal ta med seg H2-motoren på 11 tonn til Nor-Shipping på Lillestrøm i april.

Da Egil Ulvan Rederi vant kontrakt med Heidelberg Cement og Felleskjøpet om å bygge et 5.000 dødvekttonns nullutslipps bulkskip i 2024, ble ABC-motoren pekt på som mest aktuell. Endelig kontrakt eller avgjørelse er ikke tatt.

Davidsen sier at det gjenstår noe arbeid med klasseselskaper og myndigheter for å få den nye multifuel-motoren godkjent.

– Vi er ferdig med design. Nå ligger det hos klasse og myndigheter for godkjennelse, men det er en lang vei å gå, sier Davidsen.

Han opplyser at de snakker med alle klasseselskapene.

Grundig prosess

Overingeniør Alexander Strøm i DNVs klasseavdeling for maskineri sier til TU at han ikke kan uttale seg konkret om ABC-motoren, men forklarer at det er en grundig og til tider tidkrevende prosess å godkjenne motorer som skal gå på nye typer drivstoff.

DNV og andre klasseselskaper bruker IMOs IGF-kode (International Code of Safety for Ships using Gases or other Low-flashpoint Fuels) som utgangspunkt. IGF-koden bygger på norske krav til LNG som drivstoff. Norge var tidlige ute med å ta i bruk gass på fergen Glutra i 2000. I 2003 fulgte de to forsyningsskipene Viking Energy og Stril Pioner etter. Siden er det blitt stadig flere ferger, offshorefartøy og skipstyper med LNG-drivstoff.

DNV og norske myndigheter utarbeidet et regelverk og klassekrav som siden ble tatt opp i IMO og er internasjonalt gjeldende.

IGF-kode

– Det er ikke et etablert regelverk for alle de nye typene drivstoff, men vi benytter IGF-koden så langt det lar seg gjøre, sier Strøm.

I første omgang må motorprodusentene dokumentere at motorene og systemene rundt er minst like sikre som diesel. For farlige eller giftige gasser må det være doble barrierer, sensorer og overvåkingssystemer. Om det oppstår feil, skal det også håndteres tilfredsstillende.

– Det kan være utfordrende å dokumentere for motorfabrikantene. Uansett om det er gass, metanol, hydrogen, ammoniakk eller annet, må nye fuel være sikkert, sier Strøm.

I tillegg til godkjenning av dokumentasjon, må motorene gjennom et testprogram med klasseselskapene til stede. Det hjelper ikke om en motor er typegodkjent av ett klasseselskap, det må uansett godkjennes av samme selskap som skal klassene skipet.

Test og demontering

Typegodkjenningstestene gjøres derfor i testbenk hos fabrikanten med representanter fra flere klasseselskaper til stede. Det kjøres et omfattende testprogram med innlagt lekkasje, kutt i drivstofftilførsel, ulike belastning, plutselige lastendringer og et utall andre variabler og ulike kombinasjoner av mulige hendelser og driftsprofiler. Går motoren som generator, kommer det andre faktorer inn i bildet, som blant annet hva som skjer dersom den plutselig kobles fra hovedtavla.

– Skjer det noe uforutsett, krever vi mer testing slik at vi kan være helt trygge, sier Strøm.

Etter testprogrammet demonteres motoren for å se om det er uvanlig slitasje, blant annet på stempler og lagre, eller uforutsette skader inni motoren. Hele prosessen tar flere dager.

– Er det snakk om multifuel-motorer, må testene gjentas for hver drivstofftype, sier Strøm.