Udstødsventil til høje temperaturer i to-takts skibsmotorer

I  dette projekt udvikles en ny stærk udstødsventil til skibsmotorer som kan tolerere både højere udstødsgastemperaturer samt drift med naturgas og andre alternative brændstoffer. Den nye udstødsventil er nøglen til store CO₂ besparelser især i anlæg med Waste Heat Recovery (WHR), der udnytter udstødsgassens temperatur til produktion af damp. Den nye udstødsventil medvirker til en hurtigere udbredelse af de mere miljøvenlige gas-motorer ved at kunne tolerere det større slid, der er i disse motorer.

Udstødsventilen medfører en forbedring af motorens virkningsgrad og nedbringer brændstofsforbruget, hvilket er redernes altdominerende driftsudgift. Motivationen til færre brændstofsudgifter er dermed koblet til en reduktion af CO₂ udslippet.

Den overordnede brændstofeffektivitet af systemet kan øges med op til 7% for nuværende motorkonfigurationer ved at udnytte udstødsgassens temperatur til produktion af damp, hvilket er muligt i et WHR anlæg. Tilbagebetalingstiden for WHR er dog 6 – 7 år, og de er således i dag kun interessante for et begrænset antal nybygninger som f.eks. Maersk Lines ”Tripple E” anlæg.

Ved at justere på motorens parametrer kan udstødsgastemperaturen hæves, hvilket øger effektiviteten af kedelanlægget. Dette resulterer i en overordnet effektivitetsforbedring på op til 3 pct point for WHR anlægget, således at den samlede effektivitet af et kedel – motoranlæg øges 10% ift. en stand-alone dieselmotor. Tilbagebetalingstiden på et WHR anlæg forkortes dermed markant og bevirker, at investeringen bliver betydelig mere interessant for især nybygninger og i nogen udstrækning for eksisterende anlæg. En øget udstødsgastemperatur resulterer dog i en uacceptabelt høj korrosionsrate af udstødsventilen, hvorfor den nye ventil er nødvendig.

Projektets stærke udstødsventil løser også et slidproblem i gasmotorer, som uden et smørende forbrændingsprodukt, udsætter udstødsventilen for et stort slid.

For at udvikle ventilen bygges videre på det afsluttede EU projekt ”Helios”, som resulterede i servicetest af tre prototyper. Servicetesten viste at den anvendte materialekombination skal forstås bedre, men at konceptet var muligt. Derudover skal produktionsmetoderne til ventilerne fastlægges, da de i den nuværende udformning er økonomisk urentable.

Partnerne i projektet er MAN Diesel & Turbo (MDT), Sandvik Powder Solutions (SPS) og DTU MEK. MDT skal fremstille ventilen og anvende den i sine motorer. MDTs rolle er således at teste og modificere det design, der udvikles af SPS. SPS besidder en unik procesteknologi, Hot Isostatic Pressing, der anvendes for at fremstille det avancerede materiale. DTU MEK gennemfører modelleringer og forsøg.

Det kommercielle udbytte af projektet er øget omsætning for MDT i de tre områder, hvor skibsmotorerne afsættes: Det traditionelle marked for dieselolie-motorer, de nye nicher for alternative brændstoffer samt retrofit.