Driftserfaringer med grønne brændsler som metanol og ammoniak i dual-fuel skibsmotorer

Den grønne omstilling vedrører også skibsfarten, idet FN´s søfartsorganisation IMO har som målsætning, at den internationale skibsfart skal være CO₂-neutral i 2050. IMO har også sat delmål om at opnå en CO₂-reduktion på 20 og 70 % i henholdsvis 2030 og 2040. 

De sidste 10 år har der været stigende fokus på alternative grønne brændstoffer, herunder e-brændstof, hvorfor IMO i december 2020 måtte udstede midlertidige retningslinjer, som udmøntede sig i ”MSC. 1/Circ. 1621” vedrørende metyl/etyl alkohol (metanol), der benyttes som brændstof i skibe, og som omfatter layout af maskinrum, tanke samt bunkerstation.

Fordele og ulemper ved alternative grønne brændsler i skibsfarten

Forskellige nye grønne brændsler har været på tale som erstatning for fossile brændstoffer for at kunne opfylde IMO’s krav. 

De mest lovende er:

• Metanol
• Ammoniak (NH₃)

Metanol

Metanol er forholdsvis let at håndtere, og driftserfaringer har vist, at maskinbesætningerne hurtigt vænner sig til driftsformen, når de nødvendige forholdsregler og procedurer er indarbejdet i den daglige rutine. 

Yderligere har metanol vist sig at have en række fordele, så som hurtigere forbrænding (heat release ift. krumtap-vinkeldrejning), hvilket er en nøgleparameter for at opnå en god cylindertilstand, forbedret specifikt brændstofforbrug og termodynamisk virkningsgrad, lavere NOx-emission og udstødningsgastemperatur.  

Ammoniak

Der er ingen CO₂-emission ved at anvende ammoniak i skibsfarten, til gengæld udledes der NOx ved forbrænding Det er særdeles aggressivt overfor kobberlegeringer, og så er det eksplosivt. Kogepunktet er -33° C, derfor skal det opbevares under tryk eller holdes nedkølet.

Desuden er det meget giftigt selv i små koncentrationer, hvilket kræver store sikkerhedsforanstaltninger ombord og ved bunkeroperationer.

Brændværdien er ca. halvdelen af fossilt Heavy Fuel Oil (HFO).

Andre alternative grønne brændsler er biofuels, e-fuels og brint 

Biofuels har typisk en lavere brændværdi sammenlignet med fossilt brændstof. Der kan også være udfordringer med bakterievækst, begrænset holdbarhed ved opbevaring og voksdannelse, der kan nedbryde gummi/polymerer. Drivhusgasser kan reduceres med omkring 40 %, mens NOx-emissionen kan stige.

E-fuels er væske- eller gasformigt brændstof, der er fremstillet via grøn overskudsstrøm fra vindmøller, vandkraft, (atomkraft) og solenergi. Brint kan også fremstilles via grøn overskudsstrøm, men kan ikke benyttes direkte i en motor (pga. eksplosion fremfor forbrænding), og det er vanskeligt at håndtere i forhold til ammoniak. 

Driftserfaringer med dual-fuel (gas- og) metanolmotorer viser indtil videre positive takter

Metanol betragtes for nuværende som den løsning, der er mest oplagt, idet den er teknologisk tilgængelig, forholdsvis sikker, let håndterbar og på væskeform ved atmosfæretryk (modsat gas og ammoniak).

Det viser sig, at metanoldrift har positiv indflydelse på det specifikke brændstofforbrug og den termodynamiske virkningsgrad. 

Der findes endnu ikke så mange skibe, der kan sejle på nye og grønne brændsler. Eksisterende skibe skal enten retrofittes, eller der skal bygges helt nye skibe. De store rederier og skibsproducenter arbejder primært videre med metanol- og ammoniakmotorer, og indtil videre er der ikke offentliggjort driftserfaringer (slidrater) fra metanolmotorer.

Producenterne af skibsmotorer fortsætter deres udvikling og test af motorer til ammoniak- (den første 2-takts ammoniakmotor kommer først i drift i 2026) og metanolmotorer, og det bliver interessant at følge driftserfaringerne.

Udfordringer med gas, metanol og ammoniak som grønne brændsler i dual-fuel dieselmotorer

Selvom der er gode driftserfaringer med metanol, vokser træerne endnu ikke ind i himlen. Metanol er stadig betydeligt dyrere end HFO, og produktionskapaciteten er endnu langt fra det niveau, der vil være nødvendigt for at dække behovet for fremtidig grøn skibsfart. 

Når der anvendes metangas, slipper en lille del ud i udstødningen – det såkaldte metan-slip – dette er problematisk, da metan er en drivhusgas, der anses for at have meget større negativ påvirkning af miljøet end CO₂.

De nye grønne brændstoffer har generelt en noget lavere energiintensitet sammenlignet med de traditionelle fossile brændstoffer. Det betyder, at der kan blive behov for større brændstoftanke, der igen kan påvirke mængden af pay-load og konstruktion af skrog og overbygninger/apteringshuse.

Desuden er den nødvendige infrastruktur som bunkerfaciliteter i havnene verden over slet ikke på plads endnu. Så udover at skibene enten skal om- eller nybygges, skal logistikken også være på plads for at kunne fuldføre IMO´s målsætning om CO₂-neutral skibsfart i 2050.