Billede: Large eddy simulation (hvirvelsimulering) af premixed forbrænding af metan. Venstre billede: metan injiceres og mixes i brændkammer. Midt: gassen antændes ved pilot indsprøjtning af diesel. Højre: antænding og forbrændingen er illustreret ved C12H25 (grå),, hvor forbrænding ved lav temperatur er markeret med CH2O (blå) og høj-temperatur forbrænding med OH (rød).
Baggrund
Udnyttelse af de grønne alternative brændstoffer, såkaldte elektriske brændstoffer, er et stort skridt på vejen til decarbonation og bæredygtig maritim industri. I denne sammenhæng udvikler MAN Energy Solutions en ny totakts metan-diesel motor baseret på ny forblandet forbrændingsteknologi. Denne nye teknologi forventes at være mere omkostningseffektiv med lavere emissionsniveauer end eksisterende motorer. Forblandet forbrænding er dog relativt ukendt for marine motorer, og der derfor forbundet med tekniske udfordringer. De største udfordringer er metan-slip, hvor uforbrændt metangas slipper ud af motoren gennem udstødsmanifolden, samt forbrændingsstabilitet af metal-diesel blanding.
Projekt
De fleste dieselmotorer i drift i den maritime sektor er udstyret med en enkelt brændstofdyse til direkte indsprøjtning af diesel i forbrændingskammeret. i den nye forblandede totakts metan-diesel skibsmotor fra MAN Energy Solutions benyttes anden dyse til metanindsprøjtning placeret midt på cylindervæggen. Det injicerede metan blandes derefter med luften for at producere en brændbar blanding, som antændes ved den efterfølgende pilot injektion af diesel. I det foreliggende projekt vil DTU foretage numeriske studier af effekten af blandingsforhold på forbrænding for at sikre en effektiv forbrænding med det lavest mulige metan-slip. Derudover vil indsprøjtningsparametrene for diesel injektion blive optimeret for at minimere brugen af diesel brændstof og reducere emissioner.
Forventede resultater
Resultaterne af projektet forventes at tillade optimering af ydeevne af totakts forblandede skibsmotorer, samt at reducere forekomsten af metanslip. Ydermere kan viden og indsigt opnået fra dette projekt potentielt udvides til at hjælpe dansk maritim industri til udvikling af nye skibsmotorer med forskellige grønne gasformige alternative brændstoffer, f.eks. ammoniak, som er et interessant andet alternativ.