Ammoniakkmotor skal være klar i 2024

Ammoniakk (NH₃) blir sett på som et aktuelt nullutslipps drivstoff. Det forutsetter at NH3 er produsert ved hjelp av fornybar energi eller ved karbonfangst og lagring (CCS) ved reformering av naturgass.

Det danske konsortiet ledes av MAN Energy Solutions og får støtte fra Innovation Fund Denmark. Øvrige deltakere er Eltronic FuelTech, DTU (Det tekniske Universitet) og DNV GL.

To konkurrenter

Mens MAN har som mål å kunne kommersialisere en to-taktsmotor i 2024, jobber Wärtsilä med en firetakts ammoniakkmotor og regner med å ha den klar i løpet av to-tre år. Wärtsilä skal kjøre fullskalatester på Stord i Norge ved Energy Sustainable katapultsenter.

Direktør og leder for forskning og utvikling av to-taktsmotorer i MAN ES, Brian Østergaard Sørensen, sier i en pressemelding at selskapet har tro på ammoniakk som et viktig drivstoffalternativ for dekarbonisering av skipsfarten.

– Ammoniakk har stort potensial som nullutslippsdrivstoff. Vi har allerede god erfaring med utvikling av motorer for alternative drivstoff. Vi har blant annet utviklet verdens første to-taktsmotorer for henholdsvis metanol, etan og LPG. Vi har derfor store forventninger til dette prosjektet, sier Østergaard Sørensen.

Utviklingen av motoren og drivstoffsystemet skal foregå i København, der MAN har testfasiliteter ved MAN Research Centre Copenhagen. Målet er en fullskala demonstrasjon og verifisering av teknologien til kommersialisering i 2024.

Prosjektet har tre hovedløp:

1. Konseptutvikling og første design av en ammoniakkmotor
2. Design av et ammoniakk drivstoff-forsyningssystem
3. Fullskalatesting

80-20

Store to-taktsmotorer benyttes av havgående skip. Det er de som bidrar mest til verdens shippingutslipp. Av verdens flåte på 86.000 skip over 500 bruttotonn, står 20 prosent for om lag 80 prosent av skipsfartens utslipp.

IMO har som ambisjon at klimagassutslipp fra skip skal reduseres kraftig framover, målt i forhold til 2008. Målet er 40 prosent i 2030 og minst 50 prosent innen 2050 og nullutslipp før 2021.

Skipsfarten sto i 2018 for 2,8 prosent av verdens klimagassutslipp, men er likevel den mest miljøvennlig transport målt per tonn/km transportert gods.

Før korona-krisen rammet vinteren 2020, var det ventet at sjøtransport ville øke med 30 prosent de neste 30 årene. Da må næringen kutte 70–80 prosent på skipene sammenliknet med de som seilte i 2008. Ammoniakk kan være drivstoffet som gjøre det mulig å nå målene.

Ammoniakk er både enkelt å håndtere og lagre, i tillegg til at det jo allerede er verdens mest produserte uorganiske stoff.

Riktig retning

Sintef Ocean tror motorprodusentene er inne på et riktig spor. Det åpner for ombygging av mange eksisterende motorer og gjør valget for redere enklere når de skal investere i nye skip.

Forskningsleder Anders Valland ved Sintef Ocean Energi og transport sier at det gjenstår en del forskning og utvikling før motorene fungerer godt med ammoniakk som drivstoff.

– Det er ikke helt enkelt, men nå er interessen og dermed trykket på å få det til veldig stort. Da kommer framskrittene, sa Valland tidligere i år.

Anders Valland ser det som spesielt interessant at Wärtsilä inkluderer firetaktsmotorer.

– Det åpner et veldig stort marked med mulighet for retrofit på eksisterende skip. Det kan gi en raskere vei til lav- og nullutslipp fra skip, sier Valland til TU.

Mer enn motor

Wärtsiläs har som mål å utvikle en komplett drivstoffløsning basert på ammoniakk og teste den i fullskala i Norge. Denne løsningen omfatter motorer, drivstoff-forsyningssystem og ammoniakklagring.

Selskapet samarbeider med rederier, skipsverft, klassifiseringsselskaper og drivstoffleverandører for å lære mer om system- og sikkerhetskrav, samt brenselssammensetning, utslipp og effektivitet.

Wärtsilä er også med på Zeeds-prosjektet sammen med Equinor, Kværner, Aker Solutions, Grieg Star og DFDS. De har sett på muligheten for å produsere utslippsfritt drivstoff på knutepunkter offshore. De kan bestå av vindturbiner, produksjonssystem, lagertanker og distribusjon med autonomt bunkringsfartøy (EPV – Energy Providing Vessel).

Deep Sea

Administrerende direktør Harald Solberg i Rederiforbundet ser ammoniakk som et godt alternativ.

– Ammoniakk kan være det drivstoffet som kan få deep sea shipping utslippsfritt. Det er godt å se at det satses på utvikling i denne retningen, sier Solberg.

I januar lanserte NCE Martime Cleantech, Eidesvik, Equinor og Wärtsilä planer om å gjøre offshorefartøyet Viking Energy utslippsfritt ved å benytte ammoniakk og brenselcelle.

Da ble det reist kritikk mot å gå veien om brenselcelle. Hvor for ikke bruke NH₃ direkte i motorene? Det er det MAN og Energy Solutions og Wärtsilä er i gang med.

Fordeler med ammoniakk

• Kjent teknologi for lagring/håndtering.
• Enkelt å lagre, blir flytende ved 10 bar og 25 grader C, eller 1 bar og -34 grader C.
• Lite brennbart/eksplosivt.
• Høyere energitetthet enn hydrogen i flytende form.
• Nullutslippsdrivstoff ved bruk av fornybar kraft til framstilling.
• Verdens mest produserte uorganiske stoff. Yara står for 20% av verdens ammoniakkproduksjon.

Ulemper med ammoniakk

• Giftig om den slipper ut – fargeløs gass som er lettere enn luft.
• Energikrevende prosess - elektrolyse av vann - krever fornybar energi for bli nullutslipps energibærer.
• Dyrere enn tradisjonelt drivstoff.
• Lite brennbart - krevende å tenne.
• Plasskrevende ved lagring (3 x mer enn tilsvarende energimengde i diesel).