Ekologiczne silniki dla zrównoważonej żeglugi
W częściowo finansowanym przez UE projekcie Herkules-2 przyjęto całościowe podejście, aby pomóc sektorowi żeglugi morskiej stać się bardziej ekologicznym. Projekt stanowi kontynuację programu badań i rozwoju Herkules w zakresie technologii dużych silników, który powstał w 2004 r. z inicjatywy dwóch dużych europejskich grup producentów silników. Technologie Herkules-2 zostaną docelowo zastosowane na dużych statkach. Więcej opcji zasilania i paliwa W ostatnim dziesięcioleciu coraz wyraźniejszy staje się trend dotyczący elastyczności paliwowej, związany z pojawieniem się silników dwupaliwowych i potrzebą przestawienia się na paliwa o niskiej zawartości siarki w obszarach kontroli emisji (AKE) lub portach, w których nakazują to lokalne przepisy. „Główna zaleta elastyczności paliwowej polega na tym, że umożliwia ona płynne przełączanie silników okrętowych między paliwami konwencjonalnymi a paliwami bardziej przyjaznymi dla środowiska o zmiennym składzie i jakości”, tłumaczy prof. Nikolaos Kyrtatos, inżynier morski na Narodowym Uniwersytecie Technicznym w Atenach. Wykorzystując zaawansowane zaplecze badawcze składające się z najnowocześniejszych optycznych narzędzi pomiarowych i oprogramowania obliczeniowego, uczeni zbadali charakterystykę wtrysku i zapłonu różnych paliw dla silników Diesla o niskiej, jak i średniej prędkości obrotowej. Nacisk położono na połączenie bardziej zrównoważonych paliw, takich jak gaz ziemny, gaz płynny, metanol, biogaz i eter dimetylowy, z paliwami bardziej standardowymi – ciężkimi lub destylowanymi olejami opałowymi. „Ponieważ wyższe temperatury są niezbędne do zwiększenia wydajności i obniżenia emisji, przyszłe silniki będą musiały być produkowane z bardziej trwałych materiałów”, zauważa prof. Kyrtatos. Poszukiwania nowych materiałów koncentrowały się na takich komponentach jak odlewy, głowice cylindrów i obudowy turbin turbosprężarek, które wytrzymują duże obciążenia mechaniczne lub termiczne. Naukowcy badali możliwość wykorzystania materiałów międzymetalicznych i żeliwnych do stworzenia bardziej trwałych komponentów. Te wytrzymałe materiały nie tylko zwiększą odporność komponentów na zużycie, ale także umożliwiają wykorzystywanie silnika przy szerszym zakresie prędkości statku. Nowe adaptacyjne techniki sterowania Główny nacisk położono na połączenie elektroniki, mechaniki i oprogramowania w celu opracowania silnika, który będzie w stanie optymalnie dostosowywać się do środowiska pracy. Przy pracach tych kierowano się następującym założeniem: żaden parametr, który określa osiągi silnika, nie może pogorszyć się o więcej niż 5 % w ciągu całego okresu eksploatacji w porównaniu z nowym silnikiem. Spośród konkretnych osiągnięć projektu należy wymienić elastyczny system smarowania i zaawansowany system monitorowania wydajności układu trybologicznego w czasie rzeczywistym. Oczekuje się, że rozwiążą one problem wyboru i stosowania oleju smarnego podczas przełączania między ciężkimi olejami opałowymi a paliwami o niskiej zawartości siarki. Ponadto naukowcy opracowali nowy niekonwencjonalny sterownik, który poprawia pracę silnika w pobliżu progu stukania. Powiew świeżego powietrza Głównym założeniem projektu Herkules-2 było opracowanie technologii redukcji zanieczyszczeń w celu uzyskania silników o niemal zerowej emisji. Wprowadzone zaawansowane technologie zintegrowanego oczyszczania spalin stanowią skuteczny środek do osiągnięcia wymogów norm ECA, ale również IMO Tier III. Naukowcy połączyli recyrkulację spalin z emulsją wodno-paliwową, aby jednocześnie zmniejszyć emisję tlenków azotu i cząstek stałych. Obecnie badana jest integracja technologii redukcji metanu i etanu w czterosuwowych silnikach przystosowanych do pracy na mieszance ubogiej. Co więcej, naukowcy opracowali ulepszone metody selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), a także zbadali skuteczne katalizatory mające zapewniać SCR przed turbosprężarką. Osiągnięcia projektu Herkules-2 powinny dodatkowo przyspieszyć proces przechodzenia branży żeglugowej w kierunku zwiększonej efektywności paliwowej i znacznego zmniejszenia śladu ekologicznego. Umocnią również pozycję rynkową partnerów projektu.
Słowa kluczowe
HERCULES-2, silnik, elastyczność paliwowa, przemysł okrętowy, obszar kontroli emisji (ECA), selektywna redukcja katalityczna (SCR), prawie zerowa emisja, układ trybologiczny
