Nowe regulacje dot. zanieczyszczeń na morzu

Dbałość o środowisko należy do najważniejszych omawianych tematów na całym świecie. Wprowadzanie udoskonaleń w maszynach w znacznej mierze skupia się na zredukowaniu bądź całkowitym zlikwidowaniu negatywnych skutków działania urządzenia na środowisko.

Zmiany dotyczą maszyn działających na lądzie, w powietrzu jak i oczywiście na morzu. Jednym z częstych zanieczyszczeń gazowych pochodzących ze statków jest tlenek azotu (NOx). Redukcja zanieczyszczenia tym gazem podlega regulacjom Międzynarodowym.

Zgodnie z konwencją o zapobieganiu zanieczyszczenia morza przez statki (MARPOL – dokładnie z regułą 13 załącznika VI do konwencji) dla silników wysokoprężnych o mocy powyżej 130KW ustalone są limity emisji NOx (IMO I, IMO II i IMO III). Uzależnione są one od znamionowej prędkości obrotowej silnika. Obecnie globalnie obowiązujący limit to IMO II. Z kolei limit IMO III obowiązuje na statkach zbudowanych po 1 stycznia 2016 roku i w obszarach kontroli emisji NOx. Do końca ubiegłego roku konwencja kontroli emisji NOx dotyczyła obszarów Północnoamerykańskich oraz Morza Karaibskiego Stanów Zjednoczonych.

Rok 2021 przyniósł duże zmiany ponieważ od 1 stycznia obszarami kontroli emisji NOx stały się również Morze Bałtyckie oraz obszar emisji Morza Północnego.

Strefy kontroli emisji NOx

Strefy Kontroli Emisji NOx ( ECA NOx) 

 źródło: www.egcsa.com

Konsekwencje wprowadzenia Morza Bałtyckiego i Północnego i do stref kontroli emisji NOx

Wprowadzenie Morza Północnego i Bałtyckiego do stref kontroli emisji NOx, a więc obszaru, w którym znajdują się największe europejskie porty w praktyce oznacza, że wszystkie nowe statki operujące globalnie będą musiały być wyposażone w silniki spełniające emisję IMO III. Emisja NOx na poziomie IMO III, która jest około 5 krotnie niższa w porównaniu do IMO I wymaga od producentów silników spalinowych wprowadzenia dodatkowych technologii redukcji emisji.

Norma IMO III – kogo nie dotyczy?

Należy odnotować, że wymaganie poziomu emisji nie ma zastosowania do statków o długości poniżej 24 m używanych i zaprojektowanych do celów rekreacyjnych a także statków z całkowitą mocą mniejszą niż 750 KW, które normy nie może spełnić z uwagi na ograniczenia projektowe lub konstrukcyjne.

Caterpillar – eliminacja tlenków azotu w spalinach

Jedną z wykorzystywanych technologii jest Selektywna Redukcja Katalityczna ( Selective Catalytic Reduction – SCR). Jest to najbardziej skuteczna metoda eliminacji tlenków azotu w spalinach. Czynnikiem , który redukuje tlenki azotu jest wodny roztwór mocznika ( Diesel Exhaust Fluid – DEF). Rozpylany on jest wprost do strumienia spalin przed reaktorem gdzie rozkłada się na amoniak i dwutlenek węgla. Amoniak reaguje z tlenkami azotu tworząc wolny azot i parę wodną.
Zgodnie z przepisami IMO każdy silnik na statku morskim podlegający przepisom IMO powinien posiadać dokumentację techniczną identyfikującą krytyczne elementy silnika wpływające na emisję NOx. Takimi krytycznymi elementami są:

• wtryskiwacze,
• pompa wtryskowa,
• wałek rozrządu,
• głowica cylindrów,
• tłok, korbowód,
• chłodnica powietrza doładowującego
• turbosprężarka
• układ redukcji katalitycznej SCR.

Tym samym układ SCR staje się nieodłączną częścią silnika. Dlatego niesłychanie ważne jest aby cały system był zaprojektowany, wyprodukowany i przetestowany przez producenta silnika tym bardziej, że poprawność pracy układu na statku jest pod nadzorem inspektorów towarzystw klasyfikacyjnych. Caterpillar, lider w produkcji 4-suwowych silników okrętowych oferuje tylko przygotowane fabrycznie silniki IMO III z układem SCR. Zaprojektowanie silnika do pracy z systemem SCR pozwala na optymalną i niezawodną pracę systemu a co najważniejsze zapewnia stałą redukcję szkodliwych tlenków azotu. Komputer silnika CAT na bieżąco dostosowuje parametry pracy silnika tak aby zapewnić najlepsze warunki do reakcji w katalizatorze. W razie potrzeby wyłącza z pracy część cylindrów aby pozostałe będąc bardziej obciążone spowodowały szybszy przyrost temperatury spalin umożliwiający zapoczątkowanie reakcji katalitycznej.
Takiej możliwości nie ma w silnikach okrętowych innych producentów oferowanych z układami SCR firm trzecich. Tak naprawdę są to silniki IMO II z „nakładkami” ograniczającymi emisję do poziomu IMO III. Systemy takie oczyszczają spaliny jedynie wtedy gdy zachodzą odpowiednie do tego warunki. Komputer silnika w żaden sposób „nie wie” o tym ,że pracuje z systemem SCR więc jego oprogramowanie nie ma wpływu na optymalizację procesu.

Zalety silników okrętowych Caterpillar IMO III

Warto wspomnieć tutaj o innych zaletach systemu dostarczanego fabrycznie. Rozbudowanie technologii o dodatkowe elementy oczywiście wiąże się z nieco wyższym kosztem zakupu silnika. Jednakże optymalizacja wtrysku paliwa i ustawienie rozrządu z najwyższą precyzją w silnikach CAT pozwala na osiągnięcie redukcji zużycia paliwa o 5-7% w porównaniu ze standardowymi silnikami. Tym samym koszt zakupu systemu SCR zwraca się sam podczas eksploatacji silnika. Okresy między obsługowe SRC pokrywają się z planem regularnych przeglądów silnika, dlatego nie są wymagane żadne dodatkowe czynności konserwacyjne przez cały okres eksploatacji zarówno silnika, jak i układu SCR.

Caterpillar oferuje kompletny program silników dostosowanych do normy IMO III. Wszystkie modele silników IMO III oferują opcję przełączenia w reżim pracy IMO II. Pozwala to na zaoszczędzenie DEF w obszarach gdzie nie jest konieczne spełnianie emisji IMO III.
W większych modelach stosowany jest system wspomagania rozpylania DEF przy pomocy sprężonego powietrza ( Air Assisted Dosing) co pozwala na lepsze wymieszanie i pełniejszą reakcję chemiczną przy niższym zużyciu DEF.
W modelach o mniejszej mocy w celu zapewnienia kompaktowej konstrukcji stosowany jest system bez wsparcia powietrza (Airless Dosing).

Program silników IMO III  napędu głównego ( propulsion)

Program silników pomocniczych i zespołów prądotwórczych IMO III

Inwestuj mądrze sięgając po fachowców

Zakup produktu posiadającego najnowsze rozwiązania gwarantuje jakość i niezawodność. Silniki  należą do klasy premium, dlatego zawsze znajdziemy w nich kompleksowe rozwiązania dostosowane do najnowszych wymogów.

Silniki morskie marki CAT^®

mail: mhoffman@eneria.pl

Autor: Maciej Hoffman

Marine Department Director

Ekspert ds Rynku Morskiego