Консорциум из нескольких европейских компаний и институтов начал разрабатывать гибридный корабельный двигатель, работающий на смеси аммиака и дизельного топлива. Использование аммиака в качестве одного из компонентов горючего позволит снизить парниковые выбросы. Как пишет издание The Maritime Executive, проект планируют завершить к 2024 году.
Судоходство считают самым экологически чистым видом транспорта. На одну тонну перевозимого груза крупный контейнеровоз выделяет в десятки раз меньше углекислого газа, чем грузовой самолет. Однако это нивелируется масштабами судоходства — 90 процентов мировых грузоперевозок выполняют морские суда. В результате, объем углекислого газа, который выбрасывают корабли, достигает двух-трех процентов общих антропогенных выбросов, наравне с авиацией. Поэтому Международная морская организация приняла решение снизить этот показатель в два раза к 2050 году.
Один из способов достичь этой цели — использование топлива, которое не выделяет при сгорании углекислый газ, например, водорода или аммиака. Хотя у водорода и самая высокая удельная теплота сгорания, использовать его неудобно, потому что он требует криогенных условий для хранения в жидком состоянии. Аммиак же остается жидкостью при температуре в -33 градуса Цельсия.
Компания MAN Energy Solutions в партнерстве с рядом других европейских фирм и институтов приступила к разработке среднеоборотного гибридного судового двигателя, работающего и на дизельном топливе, и на жидком аммиаке. Программа носит название «AmmoniaMot». По проекту, новая энергетическая установка будет представлять собой четырехтактный поршневой дизельный двигатель с широкими цилиндрами, работающий на скорости 300—1000 оборотов в минуту.
Для отработки технологических решений проекта Мюнхенский университет построит экспериментальный стенд для быстрого сжатия и расширения топливной смеси — модель цилиндра двигателя. Совместно с MAN университет изучит особенности сгорания аммиака в разных режимах и создаст оптимальные термодинамические модели этого процесса, чтобы создавать в будущем двигатели различных размеров. Соответствием топливной системы нового двигателя международным техническим стандартам и требованиям безопасности должно немецкое конструкторское бюро Neptun Ship Design. Систему впрыска аммиака создаст французская производственная фирма Woodward L’Orange. Испытывать прототип топливной системы будут на высокооборотном испытательном двигателе, который предоставит компания WTZ. По результатам испытаний консорциум разработает технологические решения для силовой установки, которую в итоге будет серийно производить компания MAN.
Согласно предварительному техническому докладу компании MAN, за основу будущего двигателя взяты наработки по силовым установкам, которые работают на пропане и метиловом спирте. Экзотермическая реакция горения аммиака на выходе дает азот и воду, но для ее протекания требуется очень большая температура и давление — 70 бар в цилиндре и 600—700 бар в нагнетателе. Снизить температуру вспышки позволяет добавка дизельного топлива. При этом будет образовываться некоторое количество углекислого газа и закиси азота, которую предлагается удалять из выхлопа с помощью каталитического фильтра.
Еще один способ повышения экологичности двигателей, которым занимаются по всему миру — использование биотоплива. Так, концерн Airbus готовится к летным испытаниям пассажирского лайнера A350-900, в время которых двигатель самолета будет работать на 100-процентном биотопливе. А испытательный полет реактивного истребителя на таком топливе провели еще в 2017 году. При этом, никаких модификаций летательного аппарата и его двигателя не потребовалось.
Дмитрий Логинов