Acesta e primul motor MAN în doi timpi, care va folosi amoniac în combustie în loc de diesel pentru navele mari

Acum mai bine de un an, publicam un articol în care scriam că industria transporturilor maritime punea bazele unei viitoare tranziţii de la folosirea dieselului vâscos sau variaţiile sale de combustibil mari la folosirea amoniacului „verde” drept combustibil naval, pentru a reduce astfel semnificativ emisiile CO2 şi a avea o soluţie viabilă pentru navele mari transportatoare de containere la distanţă lungă, care nu pot folosi baterii grele şi electromotoare. Spuneam atunci că cei de la MAN Energy Solutions au început lucrul la crearea primului motor naval din lume ce ar putea opera cu amoniac, proiectul fiind numit ME-LGIa. Ei bine, iată că acum avem primul motor adevărat construit, pe care MAN Energy Solutions anunţă că l-a testat cu succes.

Motorul testat se află în Danemarca, acolo unde MAN a atras şi ingineri de la Universitatea Tehnică din Danemarca pentru a-l elabora şi definitiva. Surprinzător, dar noul motor e unul în doi timpi, nu în patru timpi, la fel cum se întâmplă şi în cazul unor motoare marine diesel de mare capacitate. Diferenţa majoră în folosirea amoniacului drept combustibil faţă de diesel e temperatura mult mai mare de ardere, de circa 630 grade Celsius, faţă de circa 210 grade la diesel, deci e nevoie de o adaptare profundă a motorului.

Foto: Navele ce folosesc combustibil marin vâscos, printre cei mai mari poluanţi în lume în prezent

Noul motor, testat acum cu succes, poartă numele de 4T50ME-X şi vorbim, practic, de o configuraţie minimă de cilindri, pentru teste, iar ulterior numărul de cilindri va fi mărit, iar odată cu asta şi puterea totală. În această versiune motorul are 4 cilindri, iar fiecare cilindru are o cursă de 2,2 metri şi un alezaj de 50 cm. Asta înseamnă că volumul fiecărui cilindru e de aproape 432 litri, iar în total, cei 4 cilindri au 1.728 litri volum!

Foto: Motorul MAN 4T50ME-X, cu amoniac, primul de acest fel din lume, testat acum în Danemarca

Fiind în doi timpi, motorul operează în mod normal la turaţii foarte joase, de circa 125 rpm. Cei de la MAN spun că acest test de viaţă reală a confirmat emisiile aproape inexistente de CO2, însă mai urmează câteva teste pentru observarea cantităţilor de N2O şi NOX emise. Şi aici, probabil ar fi cazul să spunem mai multe despre beneficiile care le-ar putea aduce folosirea amoniacului verde în loc de diesel în combustia motoarelor marine.

Formula amoniacului e NH3, iar atunci când acesta foloseşte oxigenul din atmosferă pentru ardere, el se descompune în apă, H2O şi azot, N2. În mod normal, nu se formează compuşi nedoriţi, precum CO2 şi NOx. În cazul CO2, acesta nu are de unde se forma, pentru că nu există carbon nicăieri. Cu NOx, însă, inginerii de la universitatea din Danemarca sunt mai atenţi, pentru că variaţiile nepotrivite la temperatura de combustie pot duce la interacţiunea oxigenului din aer cu moleculele de azot din amoniac şi pot forma NOx, care e un element dăunător. Aceşti compuşi ar putea fi filtraţi prin filtre şi catalizatoare, cum se întâmplă la maşini şi camioane în prezent. Cel mai mare risc, însă, ar putea veni de la formarea gazului N2O, numit şi protoxid de azot sau gazul ilariant. Riscul nu e în faptul că marinarii ar putea efecte adverse directe, ci în faptul că acesta e un caz de seră de 283 ori mai puternic decât CO2. Ca aceste efecte să fie evitate, temperatura combustiei şi amestecul ar trebui să fie întotdeauna foarte precise, găsindu-se un mijloc de aur între emisii şi eficienţă la ardere. Tocmai de asta, prezenţa inginerilor de la universitatea din Danemarca, care pun mai mult accent pe ştiinţă decât pe interesul economic, e atât de crucială în acest proiect. Şi tocmai de asta, dacă cei de la MAN Energy Solution jubilează acum şi anunţă cu mare fast succesul primelor testări, cei de la universitate confirmă succesul cu mai multă precauţie, spunând că trebuie să se asigure că toate celelalte emisii sunt ţinute sub control în modul dorit.

La nivel de industrie globală, însă, dacă navele vor trece la acest tip de combustibil, nu vor emite CO2 şi nici sulfurile negre poluante. Ca şi hidrogenul, amoniacul trebuie produs industrial, prin reacţii energofage. Poţi produce uşor amoniacul arzând gaz natural şi emiţând CO2, dar atunci nu mai ai beneficiile de zero emisii, pentru că doar le muţi locul. Însă îl poţi produce doar cu energie verde, eoliană şi solară, şi atunci ai zero emisii la producţie şi zero emisii la ardere. Şi anume astfel spune industria maritimă că vrea să facă, motiv din care acest combustibil e numit amoniac verde.

De ce nu se foloseşte hidrogen, atunci, ci amoniac? Pentru că logistic e mai simplu şi mai puţin energofag în procesul de stocare ulterioară. Hidrogenul, ca să fie folosit fezabil drept combustibil naval, ar trebui stocat lichid, or, în formă gazoasă ar necesita volume prea mari, iar hidrogenul trebuie păstrat la -253 grade Celsius pentru a rămâne lichid. E nevoie, deci, de un sistem care să asigure -253 grade, care ar consuma o cantitate enormă de energie, dacă vorbim de săptămâni de călătorii pe oceane. Gazul natural lichefiat, LNG-ul folosit în prezent, e menţinut la -162 grade Celsius pentru a fi lichid. Iar amoniacul are nevoie de doar -33 grade Celsius pentru a deveni lichid, iar dacă ar fi să-l păstrăm la +20 grade Celsius, e nevoie de structuri care să reziste unei presiuni mici, de doar 8,6 bari. La 18 bari se poate susţine aproape orice temperatură normală de mediu, fără necesitatea răcirii. Deci, logistica păstrării acestui combustibil pe nave e chiar mai ieftină decât gazul natural actual.

Deci, pentru deţinătorii de nave e şi un pas pe care sunt impuşi să-l facă, pentru a-şi reduce emisiile, dar şi unul care va aduce şi beneficii economice în timp, când şi amoniacul verde produs va avea un preţ final mai coborât, odată cu trecerea industriei la acest combustibil şi generare de cereri şi producţie la scară mare. Cei de la MAN Enegy Solutions spun că testul cu succes făcut acum le va permite să-şi respecte promisiunea de a avea motorul definitivat în anul 2024, iar în 2026 primele motoare de serie vor opera deja pe primele nave în transporturi comerciale.