Testhall får ny skipsmotor - slik vil Wärtsilä holde ledelsen i eksosrensing

Strengere krav til utslipp av nitrogenoksider (NO_x) og maks 0,5 prosent svovel fra 1. januar 2020, gjør at markedet for eksosrenseteknologi er i voldsom vekst. Stadig flere skip installerer renseanlegg.

Nå har Wärtsiläs testlab for eksosrenseteknologi i Moss fått ny skipsmotor, og den oppgraderte testhallen skal brukes til å videreutvikle Wärtsiläs eksisterende eksosrensesystemer og nye produkter. Wärtsilä mener de får overtaket på konkurrentene med det det oppgraderte laboratoriet.

I laben kan flere komponenter testes samtidig. Alt vil også være i samme skala som på virkelige skip, i følge Sigurd Some Jenssen, direktør for eksosgassrensing i Wärtsilä Environmental Solutions.

– Nå kan vi optimalisere helheten. Scrubber, NO_x-renseanlegg og motorens drivstofforbruk er tre problemstillinger vi får sett i sammenheng, sier Jenssen.

Motoren har en effekt på 1,2 MW og har tidligere vært installert på en testlab i Finland. I testmodus skal den levere 1,1 MW til det lokale strømnettet i Moss. Den nye installasjonen ble åpnet av ordføreren i Moss 17. september.

• Strenge utslippskrav fra 2020: Dette skipet har en mulig løsning (TU Ekstra)

Størst innen eksosrenseteknologi

Innen scrubberteknologi, fjerning av svovel fra eksosen, har Wärtsilä en markedsandel på rundt 40 prosent. I starten var de første leverandør med kommersielle kontrakter. Det er i endring. Asiatiske leverandører er nå på vei opp forteller Jenssen. Testhallen er derfor viktig.

– Vi har nå et fullskala testsystem. Så vidt jeg vet er det få av våre konkurrenter som har noe tilsvarende, smiler Jenssen lurt.

Han roser også ledelsen i det finske selskapet for å være fremoverlente. At de er villige til å investere i produktutvikling er viktig, mener Jenssen.

Motoren er en typisk hjelpemotor til tank- og bulkskip på 1,2 MW. Modellen er en Wärtsilä Auxpac 1140W6L20, som har seks sylindre med en diameter på 20 cm. Den kan benytte både HFO (tungolje) og MDO (marin diesel), som vil gi så virkelighetsnære tester som mulig.

– I tidligere tester måtte eksosen tilsettes svovel og partikler ettersom den lille generatoren vi hadde bare kunne kjøres på lettolje, legger Jenssen til.

Det er ingen planer om å bytte ut motoren med det første. Ifølge Jenssen kan motoren justeres for å kunne etterlikne andre driftsforhold.

• Sliter med å få nok folk: Markedet for eksosrensing eksploderer (TU Ekstra)

Powered by HFO

Utenfor testhallen er strømuttakene merket med et skilt der det står «powered by HFO». Kraften motoren genererer, blir nemlig omformet til strøm som skal inn på det lokale strømnettet. Skitten tungolje som benyttes som drivstoff på skip, skaper altså elektrisitet fra denne testhallen.

– Med det ryktet HFO har, er det litt morsomt å kunne si at elbilene og syklene som lades her går på strøm fra HFO, sier Jenssen.

Han legger til at de forholder seg til regelverk for lokale utslipp.

Wärtsilä leverer flere rensesystemer. Scrubbere produseres i tre ulike varianter, lukket, åpen eller hybrid. For alle tre kjøres eksosen gjennom en vanndusj. SO_x reagerer til svovelsyre i vannet som kondenserer.

I «åpen loop» er vannet sjøvann og det slippes ut i sjøen med en gang eller etter rensing i henhold til regelkrav. Sjøvann er basisk i utgangspunktet og vil derfor nøytralisere syren.

I «lukket loop» tilsettes lut, og for hver syklus gjenbrukes det meste av vannet. En sidestrøm tas ut til rensing, og byttes med nytt vann. Dette fortynner konsentrasjonen av kjemikalier i vannet. Sidestrømmen gir to sluttprodukter. «Sludge», eller utrenset avfall som leveres på land, og renset vann som stort sett kan slippes ut. Dersom utslipp ikke tillates, lagres vannet i tanker om bord.

Hybridløsninger kan bytte mellom operasjon i lukket og åpen syklus, avhengig av om sjøvannet skipet seiler i er sterkt eller svakt basisk. Alle systemene krever nøye overvåkning og gode sensorer til blant annet pH.

– Å «marinisere» sensorene har vært en prosess, forteller Jenssen.

Sjøvann og svovelsyre skaper krevende miljøer for sensorene. De lukkede og hybride systemene krever mest regulering. Materialet som renses ut av vannet, må leveres til deponi på land.

I tillegg til scrubbere har Wärtsilä utviklet NO_x-rensesystemer. NO_x kan renses på to måter; ved endrede forbrenningsforhold eller etterbehandling.

EGR-løsninger (exhaust gas recirculation) endrer forbrenningen slik at det dannes mindre NO_x. En liten del av eksosen føres inn i motoren sammen med luft. Det gir mer masse i forbrenningen som gir mindre NO_x. Systemet leveres som en integrert del av Wärtsiläs scrubbersystem.

Dersom NO_x-utslipp skal reduseres uten scrubber, gjøres det ved bruk av kjemikalier og en katalysator. Det kalles et SCR-system (selective catalytic reduction). Eksosstrømmen tilsettes urea og vann som reagerer med NO_X-partiklene, og gjennom flere reaksjoner danner nitrogen, karbondioksid og vann som sluttprodukt.

– I testhallen får vi også dokumentert utslippene fra renseteknologien vår. Utslippene til sjø skal ikke være problematiske. Sammenliknet med å la eksosen gå urenset ut i lufta, er eksosrensing en forbedring, sier Jenssen.

• Sjøfartsdirektoratet: Vil kreve eksosrensing fra cruiseskip i Vestlandsfjorder

Bruker mer energi

Motorer med scrubbere vil bruke mer energi enn dem uten. Den ekstra energien går hovedsakelig til å pumpe vann.

– Sammenlikner man med å kjøpe finere drivstoff, vil raffineriene ha brukt mer energi på å fremstille det drivstoffet. Jeg tror det går opp i opp totalt, sier Jenssen.

Men det å få ned energiforbruket til scrubberen er et av selskapets utviklingsområder. I tillegg er reduksjon av drivstofforbruket til motoren et satsingsområde for å få ned CO₂-utslippene.

Fra 2020 gjelder det internasjonale krav om at skip skal slippe ut mindre SO_x. Det oppnås enten ved å installere scrubber eller ved å benytte drivstoff med mindre svovel enn 0,5 prosent. Svovelgrensen er 0,1 prosent i Emission Control Areas (ECA). På samme måte reguleres NO_x-utslipp gjennom IMOs TIER-regulativ. Fra 2020 gjelder TIER III.

• Fristen nærmer seg: Skipseiere har tre valg for å innfri nye utslippskrav

Spår mer rensing

Testhallen i Moss startet som et resultat av krav til leveranser for 20 år siden. Japanske kunder ville se produktene igangkjørt før installasjon.

For 10 år siden ble en mindre generator installert permanent for test og utvikling av selskapets produkter.

Motoren som nå er installert, vil være i drift om et par uker. Leveringstiden for en kritisk del er rundt en uke og prosjektgruppen regner med at det tar en uke å få systemet kalibrert.

Veien videre innebærer mer rensing, mener Jenssen.

– Neste steg er rensing av partikler som scrubberne våre allerede fanger opp noe av. De minste partiklene er en utfordring. De er vanskeligst å fange opp og mest skadelig for oss å puste inn, sier Jensen.

På sikt mener han karbonmonoksid (CO) og karbondioksid (CO₂) også skal renses.

På spørsmål om hvordan de skal få det til er Jenssen mer hemmelighetsfull.

– Det må testes før vi kan fortelle noe mer. Jeg er helt sikker på at vi skal få det til, men veien dit er ukjent, sier Jenssen.

• Vinnerne og taperne: Inntil 70.000 skip må innfri nye svovelkrav (TU Ekstra)