Роль двигателей внутреннего сгорания в обезуглероживании – поиск топливных решений | Отраслевые идеи | Maritime Impact

Учитывая нынешнее внимание к альтернативным морским источникам энергии, легко упустить из виду доминирующее положение двигателя внутреннего сгорания или ДВС в морских силовых установках. Морской двухтактный ДВС настолько хорошо зарекомендовал себя и так хорошо зарекомендовал себя, что в ближайшие десятилетия он будет занимать центральное место в судовых двигателях.

Если необходимо выполнить требования по обезуглероживанию в судоходстве, то вопрос становится вопросом о топливе: какое топливо может быть достаточно экологичным и доступным достаточно скоро, чтобы соответствовать более строгим нормам выбросов, и как производители двигателей приспособятся к новым нормам топливо без ископаемого топлива?

Переход на ДВС

«Все крупные производители двигателей ищут альтернативные решения, начиная от источников энергии и заканчивая технологией двигателей», — говорит Кристос Криссакис, менеджер по развитию бизнеса в DNV GL — Maritime.

Криссакис считает, что энергия внутреннего сгорания будет доминирующей силой в судоходстве в течение следующих 20–30 лет, как из-за сроков разработки альтернативных энергетических решений, так и из-за времени, которое потребуется для того, чтобы эти решения стали силой в морском судоходстве. рынок.

«Тем временем, если нам удастся найти хорошие альтернативные виды топлива, ДВС могут составить конкуренцию», — говорит он. «Большие двухтактные двигатели близки к пределу эффективности, но можно добиться успехов в других технологиях повышения энергоэффективности, которые откроют путь для двигателей меньшего размера, потребляющих меньше топлива».

Кьелд Аабо, директор по новым технологиям MAN Energy Solutions, подкрепляет заявление Криссакиса цифрами: «У нас работает более 25 000 двухтактных двигателей и более 300 заказов на двигатели, работающие на альтернативном топливе». По его мнению, рынок ДВС будет открыт еще долгие годы. «В настоящее время нет лучшего решения по энергоснабжению для судов дедвейтом 2000 тонн и выше».

Поиск подходящего топлива для ДВС

Итак, какое топливо для сжигания подходит для будущего? «Это большой вопрос, — подтверждает Криссакис. «Это все еще открыто для обсуждения, но мы многое узнаем о некоторых из наиболее вероятных вариантов». По его словам, в процессе поиска правильного решения судоходству вскоре потребуется достичь критической массы низкоуглеродного топлива, чтобы достичь целей IMO по выбросам на 2050 год. Эти цели предусматривают 50-процентное сокращение выбросов парниковых газов и 70-процентное сокращение углеродоемкости к 2050 году. «Часть этого будет достигнута за счет мер по повышению эффективности, но остальное придется получать за счет альтернативных видов топлива».

Роль DNV GL будет заключаться в предоставлении основанных на фактах данных о том, сколько топлива необходимо и как оно будет производиться. «Сейчас мы обновляем нашу модель энергетического перехода на основе последних знаний и правил, — говорит Криссакис.

В то время как цены будут определяться рынком и правилами, другой ключевой вопрос заключается в том, как производится топливо. «Альтернативные виды топлива должны производиться с использованием возобновляемых источников энергии и устойчивым образом, иначе они в конечном итоге не помогут уменьшить общий углеродный след», — отмечает Криссакис.

Двигатели внутреннего сгорания могут сжигать практически любой вид топлива, но производители должны иметь определенную уверенность в том, куда вкладывать свои ресурсы.

Появление аммиака в качестве топлива

Уже знакомый промышленный товар, аммиак представляет собой альтернативу топливу, неуклонно привлекающую все больший интерес в промышленности. «Аммиак — хороший способ хранения водорода, но требования к обращению с ним иные, чем с природным газом, — говорит Криссакис. Аммиак занимает меньше места, чем водород, но он токсичен и вызывает коррозию. По его словам, существующие правила класса для аммиака как груза и хладагента являются хорошей отправной точкой для разработки правил для аммиака в качестве топлива, но выбросы по-прежнему представляют собой проблему. «Технология, необходимая для сжигания аммиака в двигателе внутреннего сгорания, все еще совершенствуется».

Выбросы от сжигания аммиака могут содержать большое количество закиси азота (N ₂ O), мощного парникового газа, даже небольшое количество которого представляет опасность для окружающей среды. «Возможно, мы сможем очистить этот выхлоп, но технология не проверена». По словам Криссакиса, также могут выделяться небольшие количества неизрасходованного аммиака. «Все, что выше 30 частей на миллион, может быть опасным, а всего 5 частей на миллион можно почувствовать».

Криссакис упоминает возможность сжигания аммиачных танкеров в качестве топлива, почти так же, как это делают современные танкеры СПГ. Но эта технология сначала наберет обороты в новостройках, утверждает он, в то время как правила и контракты, благоприятствующие устойчивой энергетике, будут стимулировать модернизацию. Стоимость производства аммиака также будет влиять на решения.

«У нас уже есть поддон с различными видами топлива, и вскоре к ним добавится аммиак, — говорит Кьелд Аабо. MAN планирует предложить двигатели, предназначенные для сжигания зеленого аммиака, к 2024 году, а испытания планируется начать в 2021 году. «Цель — полное отсутствие проскальзывания аммиака. Эти тесты должны устранить как запах, так и N ₂ O».

Он сообщает, что некоторые владельцы просят двигатели, работающие на аммиаке, до 2024 года. «Это перевозчики аммиака, которые могут сжигать свой груз в качестве топлива, но есть и более широкий интерес к аммиаку».

Множество зеленых альтернатив ДВС

Сжигание водорода в двигателях внутреннего сгорания — еще один вариант, говорит Криссакис. И хотя водород не содержит атомов углерода и, следовательно, при потреблении не выделяет CO ₂ , его часто производят с использованием природного газа. Водород можно использовать для частичной замены СПГ в двигателях внутреннего сгорания, тем самым уменьшая их углеродный след.

Биотопливо долгое время считалось альтернативой топливу на нефтяной основе, но его масштабное производство остается проблемой. «Крупномасштабное производство, включая объекты, не работает достаточно хорошо, чтобы оправдать реализацию ни с экономической, ни с технической точки зрения», — говорит Криссакис. «Например, если для созревания леса требуется 50 лет, и только два процента можно собирать ежегодно, если мы хотим обеспечить восстановление, это ограничит доступ к устойчивому сырью».

Синтетическое топливо может использовать ту же инфраструктуру и двигатели, что и нефтяное топливо, но оно должно быть произведено из возобновляемых источников энергии, чтобы считаться экологичным. «Проблемы сейчас заключаются в расширении производства и определении подходящих источников энергии», — говорит Криссакис. «Например, было подсчитано, что нам потребуется 8 км ² солнечных панелей для производства достаточного количества аммиака для работы одного большого контейнеровоза в течение одного года».

Дело о мостовом топливе

Несмотря на свой статус ископаемого топлива, СПГ не следует сбрасывать со счетов как краткосрочное и среднесрочное решение, утверждает Криссакис. «СПГ может способствовать сокращению выбросов парниковых газов на 15–20%, а также может служить основой для использования других видов топлива в будущем. Развивающаяся технология двигателей также может снизить унос метана из СПГ». Он отмечает, что все производители двигателей работают над решением этой проблемы. «Никто не хочет рисковать заброшенными активами судов, которые не могут плавать из-за ограничений на выбросы».

Если отказаться от так называемого мостового топлива, говорит он, альтернативой будет продолжение сжигания нефти в поисках «идеального» решения. «Но сегодня мы не можем безопасно делать ставку на решение, которое не будет доступно до 2035 или 2045 года. Лучше работать с тем, что у нас есть, и сосредоточиться на создании перспективной инфраструктуры, которая сможет соответствовать будущим кораблям».

Благодаря технологии внутреннего сгорания, обеспечивающей высочайшую эффективность на десятилетия вперед, СПГ является ключевым топливом для перехода, поскольку поиск возможной альтернативы с нулевым выбросом углерода продолжается.

Конкуренция с ICE

Криссакис отмечает, что батареи с доступными в настоящее время химическими веществами приближаются к физическим пределам хранения энергии. «Могут появиться новые химические вещества для хранения, которые могут предложить десятикратное улучшение, но они все еще не проверены в коммерческом масштабе, и, вероятно, первые приложения будут замечены в автомобилях, а не в больших устройствах, таких как корабли».

Топливные элементы больше подходят, чем батареи, когда размер имеет значение, говорит он. «Но они лучше работают при постоянных нагрузках, поэтому им нужны батареи, чтобы выровнять потребление». Затем необходимо решить вопросы доступа к топливу и его хранения, а также методы производства топлива. Ожидаемый срок службы топливных элементов также остается важной переменной, отмечает он.

По словам Криссакиса, относительная привлекательность различных энергетических решений также будет различаться в зависимости от сегмента. «Например, круизные пассажиры могут быть готовы платить больше за более чистые суда. Но как быстро меняется отношение потребителей в том же направлении?» При этом фрахтователи и владельцы в сфере транспортных перевозок становятся более внимательными по мере того, как потребительские настроения смещаются в сторону «зеленых» альтернатив, и они активно ищут альтернативы, подтверждает он.

«У нас есть стратегия нулевого уровня выбросов, но мы также должны быть готовы к развитию рынков. Многие в отрасли хотят следовать своему сердцу в том или ином направлении, но мы еще недостаточно знаем о правильном направлении».

Кьельд Аабо

Директор по новым технологиям

Сохранение возможностей ICE открытыми

«Сейчас мы все еще находимся на этапе, когда нам нужно изучить все доступные варианты для ICE. Самое главное не закрывать двери слишком рано. Сегодня мы можем экспериментировать с тем, что доступно, пока не появится лучшая альтернатива», — говорит Криссакис.

Кьелд Аабо соглашается. «У нас есть стратегия нулевых выбросов, но мы также должны быть готовы к развитию рынков. Многие в отрасли хотят следовать своему сердцу в том или ином направлении, но мы еще недостаточно знаем о правильном направлении».

ДВС могут работать почти на всех видах топлива, говорит он, но рынок должен быть готов, иначе производители не смогут оправдать выделение своих проектных мощностей. «Сейчас в воздухе так много шаров, что заинтересованные стороны сталкиваются с очень сложными решениями», — признает Аабо. В таких условиях производители двигателей считают, что могут предложить надежный вариант. «Мы знаем, что ДВС обеспечат максимально возможную эффективность в обозримом будущем. Если не произойдет что-то совершенно неожиданное, ДВС будут существовать еще много лет».

Просмотр информации об авторских правах на изображение

Информация об авторских правах на изображение

• Ключевое изображение: Мишель и Эльба
• Текстовое изображение 1: MAN ES
• Текстовое изображение 2: Александр Калиниченко – Shutterstock. com
• Фото сбоку 2: Авлов — Shutterstock.com
• Изображение сбоку 3: Getty Images/iStockphoto

Христос Криссакис

Менеджер по развитию бизнеса

Будущие возможности двигателей внутреннего сгорания и жидкого топлива

Facebook-f Твиттер Linkedin-in YouTube

Дата: 31 октября 2022 г. PDF: 9 MB

Транспортный сектор США включает почти 300 миллионов автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), и американские потребители планируют приобрести еще 14 миллионов в 2022 году. Несмотря на быстрый рост Что касается продаж электромобилей, то в ближайшие десятилетия на рынке по-прежнему будут доминировать автомобили с ДВС. В стремлении сократить выбросы углерода в транспортном секторе поиск решений для этих транспортных средств должен быть приоритетом.

По этой причине Институт топлива заказал этот новый отчет, в котором представлен общий обзор проектов исследований и разработок, направленных на повышение эффективности ДВС и выбросов, а также снижение углеродоемкости жидкого топлива. Понимание целей и потенциальных выгод таких инициатив важно для лучшей оценки потенциального вклада транспортного сектора в выбросы.

Хотя некоторые сообщают, что работа над технологией ДВС была прекращена и что никаких дополнительных улучшений не может быть, это исследование обнаружило тысячи текущих цитат, относящихся к исследованиям, которые могли бы привести к значительному улучшению производительности и воздействия на окружающую среду этих транспортных средств.

Это краткое изложение является лишь кратким описанием того, что может быть возможно — остаются важные проекты, которые могут значительно улучшить путь к обезуглероживанию транспорта. Лица, принимающие решения, должны искать жизнеспособные решения и поддерживать дальнейший прогресс в технологиях и рецептурах топлива в своих усилиях по достижению более низкого уровня выбросов углерода в будущем.

Пожалуйста, заполните форму ниже, чтобы загрузить полный отчет.

Последние блоги Института топлива

Блог

Без грузовиков Америка остановится

Джон Эйхбергер | Ноябрь 2022 г. Все мы видели наклейки на бампере – «Без грузовиков, Америка

Подробнее

1 ноября 2022 г.

Блог

Сосредоточьтесь на решениях, а не на политике

Джон Эйхбергер | Октябрь 2022 г. Американцы возвращаются на избирательные участки 8 ноября, чтобы отдать голоса за

Подробнее

1 октября 2022 г.

Блог

Декарбонизация слона в комнате — автомобили внутреннего сгорания

Джон Эйхбергер | Сентябрь 2022 г. Стремление к декарбонизации транспортного сектора продолжает набирать обороты.

Подробнее

1 сентября 2022 г.

Блог

Когда и где мы должны устанавливать зарядные устройства для электромобилей?

Джон Эйхбергер | Август 2022 г. Федеральное правительство инвестирует 7,5 млрд долл. США, большинство

Подробнее

1 августа 2022 г.

Блог

Эффект бабочки и прогнозы

Джон Эйхбергер | Июль 2022 г.