Brint kan mindske behovet for diesel i en ammoniakmotor

Motortests i innovationsprojektet AFLOAT viser, at tilsætning af brint kan stabilisere forbrændingen af ammoniak og markant reducere behovet for diesel som tændingshjælp i en hurtiggående firetaktsmotor. Men målingerne viser også udledning af uforbrændt ammoniak, kvælstofoxider og lattergas. 

Læs mere om AFLOAT-projektet her

Ammoniak er en mulig vej til at mindske skibsfartens afhængighed af fossile brændstoffer. Brændstoffet indeholder ikke kulstof og danner derfor ikke CO₂, når selve ammoniakken brænder. Til gengæld er det vanskeligt at antænde og brænder langsomt. Det er særligt en udfordring i hurtiggående motorer, hvor forbrændingen skal ske på kort tid. 

I projektet AFLOAT, som er et samarbejde med Alfa Laval Energy, Alfa Laval Aalborg og DTU, har Teknologisk Institut undersøgt, om brint kan forbedre ammoniaks forbrænding og mindske behovet for diesel til at antænde brændstoffet. Forsøgene viste, at tilsætning af brint gav en mere stabil forbrænding over et bredt belastningsområde. Under de testede forhold kunne mængden af diesel til antænding – også kaldet pilotdiesel – reduceres markant. 

“Vi har undersøgt, om brint kan hjælpe os med at bruge mere ammoniak og mindre diesel i motoren. I vores forsøg gav brinten en mere stabil forbrænding og gjorde det muligt at reducere behovet for pilotdiesel markant. Det er et vigtigt resultat, men det gælder for den motor og de driftsforhold, vi har testet”

Fra ren ammoniak til en blanding med brint 

Forsøgene blev udført på en modificeret, hurtiggående firetaktsmotor af den type, der bruges i lastbiler. Projektet koncentrerede testene om én af motorens fem cylindre. Det gjorde det muligt at afprøve forskellige brændstofblandinger og driftsforhold uden at skulle bygge hele motoren om. 

De første forsøg viste, at det var vanskeligt at opnå stabil forbrænding ved at sprøjte ren ammoniak direkte ind i cylinderen under højt tryk. Projektet gik derfor videre med en anden metode: Ammoniak og brint blev blandet med luften, før blandingen kom ind i cylinderen. Her blev den antændt ved hjælp af en mindre indsprøjtning af diesel. 

Resultaterne viser, at brinttilsætning kan være en hjælp i denne motorkonfiguration. Forsøgene viser derimod ikke, at diesel helt kan undværes. 

Udstødningen er den næste udfordring 

Mindre diesel og mere stabil forbrænding er dog ikke nok i sig selv. AFLOATs målinger viste også udledning af stoffer, som skal håndteres, hvis ammoniak skal anvendes som skibsbrændstof. 

“Det er ikke nok, at motoren kører stabilt og bruger mindre diesel. Vi skal også vide, hvad der kommer ud af udstødningen. Vores målinger viser, at især uforbrændt ammoniak, NOx og lattergas skal håndteres, hvis løsningen skal give mening i praksis”

Motortestbænken er undervejs blevet videreudviklet for blandt andet at forbedre emissionsmålingerne. Der er også monteret et tilpasset katalysatorsystem på motorens udstødning. Arbejdet med efterbehandling skal dokumentere, i hvilket omfang udledningerne kan reduceres. 

Viden til det videre udviklingsarbejde 

Motortestene viser, at brinttilsætning kan reducere behovet for pilotdiesel i den undersøgte hurtiggående firetaktsmotor. Samtidig gør emissionsmålingerne det klart, at en vurdering af brændstofkonceptet også må omfatte udstødningsrensning – og ikke kun, hvor godt motoren kører. 

Resultaterne kan ikke uden videre overføres til andre motortyper eller til et færdigt anlæg ombord på et skib. Men de giver konkret viden om, hvad der virker under de afprøvede forhold, og hvilke udfordringer der skal løses i det videre arbejde med ammoniak som maritimt brændstof. 

AFLOAT er støttet af Innovationsfonden.