Måtte flytte laboratoriet: – En lykke

Trondheim: Anders Valland smiler fra øre til øre – peker og forklarer.

– Dette blir det mest moderne og beste laboratoriet for å forske på motorer, framdriftssystemer og nye drivstoff.

I likhet med ansatte på NTNU og Sintef, som står bak Norsk havteknologisenter (tidligere Ocean Space Center), var han ikke like positiv for tre år siden. En oppsplitting av havforskingsmiljøene kunne føre til mindre samarbeid på tvers av fagmiljøer.

Nå er to laboratorier, Konstruksjonslaboratoriet og M-laben (motor- og framdriftssystemer), permanent lokalisert i topp moderne lokaler i Torgardsvegen 12 på Tiller.

– Her får vi bedre plass, mer avansert utstyr og større muligheter til å forske på motorteknologi, hydrogen, ammoniakk, metanol, etanol og andre typer drivstoff på en trygg og god måte, sier Valland, som leder M-laben.

Under testing vil det produseres både varme og elektrisitet. Alt blir tatt hånd – enten brukt lokalt, eller sendt ut på nett. Selv om beliggenheten er langt fra sjøen, mangler det ikke muligheter for å simulere drift. Alle energi- og framdriftsløsninger kan kobles sammen i ulike konfigurasjoner for å teste hybride oppsett, inkludert kraftelektronikk.

Unikt

Kontorer og konstruksjonslab er i et oppgradert bygg, opprinnelig fra 2016. Laboratoriene for motor- og framdriftssystemer er plassert i et separat bygg like utenfor. Der er det 1300 kvadratmeter til disposisjon. Seks testceller spesialtilpasses litt ulike formål, derav ett for batterisystemer, to for dieselmotorer og tre som kan teste både ammoniakk, hydrogen, metanol, etanol, LNG, LPG og andre grønne drivstoff.

– Det finnes ikke maken i verden, sier Valland.

Det nærmeste er katapultsenteret Sustainable Energy på Stord. Der har de større lokaler for å teste i fullskala demo- og pilotanlegg. De kjører flere fullskalatester, blant annet av en medium speed firetakts ammoniakkmotor for Wärtsilä, ammoniakk-reaktor for Amogy og brenselceller for Alma Clean Power.

For Sintef Ocean er det i større grad snakk om grunnforskning og anvendt forskning, ikke demonstrasjon og verifisering før kommersialisering slik de gjør på Stord.

Store og små sprang

Ifølge Valland mangler det ikke på temaer å forske på. Også de store motorprodusentene som selv forsker og utvikler, kommer til Sintef Ocean for hjelp.

– Forbedringer er alltid mulig, sier Valland.

Skipsfart står for ca. 3 prosent av verdens klimagassutslipp. Av verdens ca. 90.000 skip over 500 bruttotonn er det imidlertid bare 20 prosent, eller ca. 18.000 skip, som står for det meste av utslippene – hele 80 prosent. De kan ikke erstatte sine svære motorer – totakts eller firetakts – med batterier.

For tida er det voldsom interesse rundt grønt metanol. Selv om det har vært i bruk i snart ti år, gjenstår mye testing og forsøk med pilotfuel, dellast og blandingsforhold. Det samme gjelder for andre nye typer drivstoff. Om skipene ikke skal over på nullutslippsdrivstoff, kan innblanding få ned karbonavtrykket og bidra til å nå IMO-krav og klimamål.

– Her får vi mulighet til å forske og bruke alle typer drivstoff, sier Valland.

De samarbeider med Sustainable Energy på Stord og har lært av gode og mindre gode løsninger for å bygge opp testceller og drivstofforsyning som ivaretar sikkerheten.

Tre av cellene er bygget med tanke på eksplosjonsfare. Ventilasjonssystem er spesialtilpasset, mens dør og port har ekstra stålbarrierer. Et skråtak ender opp i et vindusfelt. Under tester med eksplosivt drivstoff står vinduene åpne. Om en eksplosjon inntreffer, vil energien styres ut over tak.

Framtidsteknologi på 70-talls motor

Selv om diesel- og tungolje ikke tilhører framtidas drivstoff, vil forbrenningsmotorer være viktige for skip i overskuelig fremtid. Sintef Ocean har både en totakts- og en firetaktsmotor som er skreddersydd for forskning. Valland er spesielt stolt av totaktsmotoren.

– Det er opprinnelig en Wickmann-motor fra 1974 med en V-sylinder, sier han og smiler.

Det kan høres rart ut å ha en V-motor med en sylinder. Den er imidlertid satt på skrå i blokka med kompenserende vekter og konstruksjon samt et stort svinghjul.

Motoren har vært flittig brukt og bygget om utallige ganger for å forske på både naturgass (LNG) og andre typer drivstoff. Det blir plattformen for å teste ut moderne totaktsteknologi med ammoniakk under høyt trykk – 600-700 bar (atmosfærers trykk).

– Den er helt uvurderlig, sier Valland.

Sintef Ocean har også kjøpt en forskningsmotor basert på eget design og som bygges av Bergen Engines. Motoren er en ren forskningsenhet som de kan gjøre «hva de vil» med. Det lover Valland at de skal.

I første omgang skal motoren brukes til et forskningsprosjekt der Bergen Engines kan benytte resultatene når de skal serieprodusere nye motorer. Men mange av forskningsresultatene blir åpne og tilgjengelige. Maks effekt er 600 kW, men de vil som regel holde seg langt under.

Fiber i sylinder

Motorlab'en har separate kompressorer som kan mate inn luft, slik at de ikke er avhengig av motorenes egen turbolader. Dermed kan motorteknologien granskes og testes under alle typer driftsforhold.

– Det betyr at vi kan sjekke forbrenningen i ytterområdene, uavhengig av turtall og effekt. Generatoren er også en el-motor slik at vi kan tvinge motorer til å gå uansett blandingsforhold, sier Valland.

Han sier at de ser på muligheten for å få inn optisk fiber i sylinderen for å kunne «se» og granske nøyaktig hva som skjer når drivstoff sprøytes inn og antennes og flammen opptrer.

Utenfor i en container står en finurlig innretning. Det er sylindertoppen med innsprøytningsdyser og høyhastighetskamera. En masterstudent har nylig avsluttet eksperimenter til en masteroppgave, og innretningen bygges om.

– Her kan vi studere i detalj hva som skjer når drivstoff sprøytes inn. Vi kan studere flere typer drivstoff og ulike varianter av dyser før vi går videre og bruker dette i motorer og tester ut med antenning, forklarer Valland.