I produttori di motori si preparano per la transizione verde

Jun 22, 2023

Pubblicato il 19 dicembre 2022 13:43 da The Maritime Executive

Più di chiunque altro nel mondo marittimo, gli OEM di motori devono prepararsi per un futuro senza combustibili fossili e stanno lavorando duramente per costruire sistemi di alimentazione diesel che siano a prova di futuro e pronti a fare il salto. ma è noto con certezza che una soluzione consiste nell'integrare la flessibilità nella linea di prodotti. Una nave che funziona a diesel oggi potrebbe dover funzionare a metanolo, idrogeno o ammoniaca domani, e un armatore può respirare un po’ più tranquillo acquistando un motore che può essere adattato ai carburanti di prossima generazione.

Wärtsilä ha intrapreso questa strada con il suo nuovo motore a quattro tempi Wärtsilä 25, progettato fin dall'inizio per effettuare il passaggio. Con fasatura variabile delle valvole, iniezione di carburante common-rail ad alta pressione e costruzione modulare, il 25 è destinato fin dall'inizio a una semplice modifica per adattarsi ai carburanti futuri. In effetti, la modifica del 25 per un carburante di nuova generazione sarebbe una parte relativamente minore del lavoro quando si tratta di un retrofit di una nave. "Il passaggio a un altro carburante è principalmente una modifica alla parte superiore del motore: il sistema di iniezione del carburante ", sostituzione o rielaborazione delle testate, riprogrammazione e messa a punto del sistema di automazione. Ma in una situazione di retrofit, il motore è una piccola parte del pacchetto di lavoro. Le modifiche al serbatoio e ai tubi del carburante sono molto più impegnative e costose", afferma Stefan Nysjö, Vicepresidente Power Supply - Marine Power presso Wärtsilä.

Il Wärtsilä 25 sarà probabilmente il primo motore dell’azienda a funzionare con ammoniaca e sono in corso lavori di sviluppo per rendere il concetto tecnologico pronto nel 2023. Una variante commerciale del 25 alimentata ad ammoniaca seguirà subito dopo.

Nel frattempo, il Wärtsilä 25 può essere configurato per funzionare a gas naturale o diesel ed è conforme alla normativa Tier III (con un sistema di post-trattamento dei gas di scarico per il funzionamento diesel). Un tempo extra lungo di 32.000 ore tra le revisioni (TBO) aiuta a tenere sotto controllo i tempi di inattività e i costi per il proprietario, e la manutenzione predittiva basata sui dati può estendere ulteriormente tale tempistica, secondo Wärtsilä.

Risolvere l'iniezione di carburante

Gli iniettori di carburante sono tra i componenti chiave che dovranno cambiare per adattare i diesel marini al funzionamento con diverse miscele di carburante. Woodward, produttore con sede a Fort Collins, collabora con tutti i principali OEM di motori per progettare gli iniettori di cui avranno bisogno per la conversione di metanolo, ammoniaca e (potenzialmente) idrogeno. Durante il passaggio dai combustibili fossili alle alternative ecologiche, i proprietari vorranno essere in grado di utilizzare entrambi, a seconda della disponibilità e del prezzo del carburante. Le navi a doppia alimentazione GNL sono un ottimo esempio: la maggior parte delle navi d’altura alimentate a GNL hanno scelto di passare al VLSFO lo scorso anno a causa del prezzo elevato del GNL. I proprietari avranno bisogno della stessa flessibilità quando si tratta di metanolo verde o ammoniaca, e ciò significa che i motori devono essere progettati per il funzionamento a doppia alimentazione. "La sfida più grande è quando si dispone di iniezione diretta ad alta pressione con un sistema a doppia alimentazione, perché lì sono due iniettori in un'unica unità", afferma Rick Boom, direttore marketing di Woodward per i sistemi di motori di grandi dimensioni. "Ci sono quattro aghi racchiusi nell'ugello per il diesel e un secondo carburante verde, quindi è un sistema davvero complesso. E realizzarlo in produzione e farlo durare sotto pressione: questa è la sfida." C'è un costo associato a questo sofisticato sistema , ma ne vale la pena, dice Boom. Con un iniettore a doppia alimentazione, l'OEM può acquistare un "biglietto per il gioco" per il funzionamento a doppia alimentazione con ammoniaca o metanolo, ma senza la spesa di riorganizzare l'intera testata per accettare due unità iniettori. "Questo è il vantaggio competitivo che abbiamo: possiamo fornire la soluzione nello stesso involucro fisico della testata", afferma. L'idrogeno è un animale diverso. La minuscola molecola di H2 è notoriamente permeabile, abile nel sfuggire attraverso i giunti dei tubi che tratterrebbero qualsiasi altra sostanza al suo interno. Questa è una sfida per la progettazione di sistemi di iniezione, che devono essere in grado di contenere carburante ad alte pressioni in un ambiente operativo difficile. Qualsiasi perdita nella sala macchine potrebbe avere gravi conseguenze. "I dettagli devono ancora essere risolti, ma se si guardano le regole di omologazione marina, ci saranno alcune sfide per ottenere la classe per l'idrogeno", dice Boom. "Tuttavia, le soluzioni per il metanolo sono abbastanza tangibili. Avete già i primi motori sul mercato. Per l'ammoniaca ci vorranno dai tre ai cinque anni in più e pensiamo che sia gestibile con gli stessi materiali che utilizziamo oggi."