S.V. Mariteam

Samen naar zee



Wärtsilä op bezoek bij STC


Op 16 februari 2017 heeft een groep nieuwsgierige MBO en HBO docenten van het STC een informatiedag over het varen op LNG bijgewoond. De dag was georganiseerd door het STC en op bezoek kwam Hans Verhoef van Wärtsilä. Hans werkt als flextrainer bij Wärtsilä Land & Sea Academy (WLSA) Training Centre in Drunen (NL), en is tevens  Superintendent Field Service bij Wärtsilä. Het onderwerp van zijn verhaal was “Gas as Fuel”, oftewel het varen op LNG.

Vanaf 1987 heeft het varen op gas-diesel een sterke ontwikkeling doorgemaakt. De eerste dual fuel (DF) motoren stammen uit 1995. Wärtsilä heeft een hele generatie DF motoren ontwikkeld, waarvan het nieuwste model de Wärtsilä 46DF is. Steeds meer nieuwe schepen varen met DF motoren. In een zeer recent project heeft Wärtsilä de DF motoren geleverd voor de nieuwste Trailing Suction Hopper Dredger (TSHD), genaamd Scheldt River, van DEME. Deze dredger is gebouwd door IHC Krimpen aan den IJssel en te water gelaten op 14 januari 2017. Zie hier

Volgens Hans, die betrokken is geweest bij het project, is het uitrusten van een baggerschip met DF motoren een grote uitdaging geweest. De reden is dat DF motoren in vergelijking met gewone dieselmotoren een vermogensoutput hebben van slechts 60%, waardoor deze motoren wat trager belastingveranderingen kunnen opvangen. De baggerpompen in de Scheldt River worden direct aangedreven door de DF motoren. Wärtsilä heeft alles uit de kast gehaald om de sterk wisselende pompbelastingen, die nu eenmaal met baggeren gepaard gaan, te kunnen opvangen en het systeem de gewenste performance te geven. Ter vergelijking, de meeste baggerschepen zijn uitgerust met diesel-elektrische aandrijving. De variërende pompbelastingen kunnen dan makkelijk worden opgevangen door het PMS (power management systeem). DF kan een groener en goedkoper alternatief betekenen.

Dual Fuel motoren zijn vierslag motoren die varen op LNG. Voor de verbranding van LNG wordt gebruikt gemaakt van ca 1% diesel olie (LFO, light fuel oil) als pilot fuel (ontstekingsbrandstof). Het thermodynamisch proces is het Otto-proces, net als in de meeste automotoren. Drie belangrijke karakteristieke eigenschappen waar je als maritiem officier aan boord goed op moet letten, zijn de volgende: het Base Number (BN, de alkaliniteit) van de smeerolie moet lager zijn dan bij gewone dieselmotoren om zuurvorming in de motor te neutraliseren; BN 4-7. Het Methane Number (MN) van het LNG moet hoog genoeg (min. 70) zijn om knocking (kloppen, slechte verbranding, resulterend in “hamerslagen” in de cilinders) tegen te gaan. Omdat LNG een natuurproduct is, kan de MN waarde flink variëren. Let dus goed op waar je LNG bunkert, de typische waarde in Nederland is 73-80, terwijl deze in Japan slechts 55 is (te laag, je motor gaat hierop erg slecht lopen!). Als derde eigenschap geldt dat het Cetane Number (CN, cetaangetal) van de LFO pilot fuel minimaal 50 moet zijn. Al deze karakteristieke waardes vind je op het bunkerbriefje van de bunkerleverancier (graag controleren vóórdat je de lading accepteert, anders is het te laat!).

Om dieselmotoren geschikt te maken voor DF, zijn er aanpassingen gedaan in o.a. drijfstang, zuigers en zuigerveren en cilinderkoppen. Belangrijk is de tweenaalds-verstuiver die zowel de gewone diesel brandstof toevoer (voor diesel-mode, zie verderop) als pilot fuel toevoer (voor LNG mode) regelt. Daarnaast moeten er gas admission valves (gasregelkleppen, voor de toevoer van LNG) in de motor worden ingebouwd, en wordt er een exhaust gas waste gate (overdrukventiel in een bypass om de turbo) ingebouwd om het toerental van de turbocharger te regelen. De gewenste vuldruk van de verbrandingslucht in LNG mode is ca 2,9 bar, terwijl deze in diesel mode 3,9 bar is (vandaar de regelbare bypass). Interessant is dat hoewel LNG gevaarlijk klinkt, de kans op carterexplosies bij DF motoren veel kleiner is dan bij gewone dieselmotoren. De reden is dat het compressiemengsel in de motor naast smeerolie en zuurstof ook methaan bevat, waardoor het in feite minder explosief is (er is relatief minder zuurstof aanwezig, in vergelijking met de verbrandingslucht bij gewone dieselmotoren). Overigens moet je uit veiligheidsoverwegingen een DF motor altijd opstarten en stoppen in diesel-mode, waarin hij draait als een gewone dieselmotor.

Als laatste wordt een DF motor geleverd met een hele hoop (extra) automatisering. Wärtsilä heeft daarvoor het UNIC C3 engine control system ontwikkeld. UNIC staat voor Unified Controls. Dit is een opvolger van het vroegere WECS (Wärtsilä Engine Control System) wat je op sommige oudere schepen nog zult vinden. Beide worden door Wärtsilä engineers gekscherend “Wärtsilä engineering confusing system” en “U never in control” system genoemd. Inderdaad is het UNIC systeem voor de klant aan boord nauwelijks toegankelijk en regelt het vooral veel “zelf”. Pasgeleden heeft het STC in de machinekamer ook een automatiseringssysteem van Wärtsilä voor de Bolnes dieselmotor laten installeren. Daarin zitten dezelfde componenten als die je vindt in het UNIC systeem (niet volledig). Eens kijken of we daar een mooie machinekameropdracht voor jullie studenten van kunnen maken.

Al met al was het een zeer leerzame dag waaraan we veel plezier hebben beleefd. Een lange dag was het wel, en ook een groep docenten in de schoolbanken wordt onrustig (lees: luidruchtig) na 15:00. Misschien zouden we om te oefenen weer eens wat vaker in de klas moeten gaan zitten, in plaats van ervoor!

Ik wens jullie veel succes in je studie!

Met vriendelijke groet,  

Guido Blankenstein