NTNU Energi

Flytende ammoniakk og metanol kan bli fremtidens drivstoff

Skrevet av NTNU Energi | Jan 3, 2024 11:37:28 AM

Doktorgraden min går ut på å gjøre grunnleggende forskning på karbonnøytrale og lavkarbon drivstoff i skipsmotorer. 

Dette er et blogginnlegg. Meninger uttrykt her tilhører forfatteren.

Flytende ammoniakk og metanol er for tiden de mest lovende stoffene som kombinerer en relativt høy energitetthet kombinert med at det kan lages fra fornybare energikilder.

 

Shippingindustrien må gå mot null- eller lavutslippsmotorer når vi beveger oss mot et karbonfritt samfunn. Internasjonal skipsfart anslås å produsere rundt tre prosent av CO2-utslippene i verden.

 

David Zilles gjør eksperimenter for å finne den rette tenningsmekanismen for ammoniakk og metanol på et laboratorie hos Institutt for energi og prosessteknikk. Foto: Maren Agdestein/ NTNU

 

Utfordringer som må overvinnes

Dagens skipsmotorer får ikke til å brenne ammoniakk og metanol siden disse stoffenes fysiske egenskaper er veldig forskjellige fra konvensjonelle marine drivstoff.

 

Lav reaktivitet, mer spesifikt langsomme flammehastigheter og høy minimum energi før antennelse, er blant utfordringene som må overvinnes. Et alternativ er å kombinere disse drivstoffene med et høyreaktivt drivstoff som fremmer tenningsmekanismene.

 


Grunnforskning er viktig når karbonfrie maskiner skal utvikles. Her er David Zilles, doktorgradsstudent på marin teknikk i gang med forsøk. Foto: Maren Agdestein/ NTNU

Dette kan være konvensjonell diesel eller n-heptan som er en laboratorieerstatning for diesel.

 

Jeg skal gjøre eksperimentelle forsøk på hvor mye n-heptan som er nødvendig for å få til pålitelig forbrenning av flytende ammoniakk og metanol i det som kalles en dobbelt drivstoff direkte injeksjon forbrenningsstrategi.

 

Å måle tenningsforsinkelsen i et konstantvolum forbrenningskammer vil bidra til å beskrive forbrenningsprosessen av disse nye drivstoffene.

 

Mot karbonfrie drivstoff

I nær fremtid vil ingen alternativ forbrenningsteknologi nå energitettheten til flytende drivstoff som brenner i motorer. Skip som går langdistanse- og tungtransport er derfor avhengige av utviklingen av nye motorer med karbonfrie drivstoff.

 

Utslippsmål framover

  • Den internasjonale sjøfartsorganisasjonen (IMO) FNs organ for regulering av sjøfart, satte som mål i 2018 at karbonutslipp i skipsfart skal reduseres med 40 prosent innen 2030.
  • Klimagassutslipp skal reduseres med 50 prosent innen 2050 med nivået i 2008 som utgangspunkt.
  • Nå forskes det intenst på skipsmotorer med andre typer drivstoff, skip med bedre framdrift og nye typer seil. Det er også utviklet konstruksjoner som etterligner finnene til sjødyr av studenter og forskere på NTNU for den store overgangen som må skje framover.
  • I 2024 innføres et karbonkvotesystem for skipsfart i EU. Norges CO2-skatt vil stige fram mot 2030.

Store marine motorer har en levetid på 25-30 år.

 

Det er viktig å gjøre det mulig å gå fra en rask omstilling fra tunge fossile drivstoff til metanol eller ammoniakk for å redusere innvirkningen på klimaendringene til disse enorme maskinene.

 

Ved å forske på bruken av ammoniakk og metanol i skips forbrenningsmotorer støtter jeg maritim industris vei mot mer klimavennlige fremdriftssystemer.

 

Forskningen skal gjøre det mulig å ha bærekraftig økonomisk vekst samtidig som man når utslippsreguleringene for maritim transportsektor, og reduserer shippingindustriens klimaavtrykk.

 

Jeg startet forskningen min i begynnelsen av dette året og vil fortsette til 2026.

 

Arbeidet mitt er fullfinansiert av Institutt for marin teknikk ved NTNU. Den eksperimentelle testriggen, Combustion Research Unit er lånt fra Fueltech Solutions AS, Trondheim.

 

Om bloggskriveren

David Zilles er doktorgradskandidat ved NTNU – Institutt for marin teknikk. Doktorgradprosjektet hans er fullfinansiert av instituttet. Hovedveilederen hans er David R. Emberson og medveileder Eilif Pedersen, begge fra Institutt for marin teknikk.

 
 
Denne saken er hentet fra NTNU Nyheter og er publisert her med deres tillatelse.