Les motoristes se préparent à la transition verte

Jun 22, 2023

Publié le 19 décembre 2022 à 13h43 par The Maritime Executive

Plus que quiconque dans le monde maritime, les équipementiers de moteurs doivent se préparer à un avenir sans combustibles fossiles et ils travaillent dur pour construire des systèmes de propulsion diesel à l’épreuve du temps et prêts à franchir le pas. mais on sait avec certitude qu'une solution consiste à intégrer de la flexibilité dans la gamme de produits. Un navire qui fonctionne au diesel aujourd’hui devra peut-être fonctionner demain au méthanol, à l’hydrogène ou à l’ammoniac, et un armateur peut respirer un peu plus facilement en achetant un moteur pouvant être adapté aux carburants de nouvelle génération.

Wärtsilä a choisi cette voie avec son nouveau moteur quatre temps Wärtsilä 25, conçu dès le départ pour effectuer la transition. Avec un calage variable des soupapes, une injection de carburant à rampe commune haute pression et une construction modulaire, le 25 est destiné dès le départ à une modification simple pour s'adapter aux futurs carburants. En fait, modifier le 25 pour un carburant de nouvelle génération ne représenterait qu'une partie relativement mineure du travail lorsqu'il s'agit de moderniser un navire. "Le passage à un autre carburant consiste principalement à modifier la partie supérieure du moteur - le système d'injection de carburant. ", le remplacement ou la remise à neuf des culasses, la reprogrammation et le réglage du système d'automatisation. Mais dans une situation de modernisation, le moteur ne représente qu'une petite partie du lot de travaux. Les modifications du réservoir et des conduites de carburant sont beaucoup plus exigeantes et coûteuses", explique Stefan Nysjö, Vice-président Alimentation électrique - Marine Power chez Wärtsilä.

Le Wärtsilä 25 sera probablement le premier moteur de l'entreprise à fonctionner à l'ammoniac, et des travaux de développement sont en cours en vue d'un concept technologique prêt en 2023. Une variante commerciale du 25 alimentée à l'ammoniac suivra peu après.

En attendant, le Wärtsilä 25 peut être configuré pour fonctionner au gaz naturel ou au diesel, et il est conforme à la norme Tier III (avec un système de post-traitement des gaz d'échappement pour le fonctionnement au diesel). Un intervalle extra long de 32 000 heures entre les révisions (TBO) permet au propriétaire de contrôler les temps d'arrêt et les coûts, et la maintenance prédictive basée sur les données peut prolonger encore plus ce délai, selon Wärtsilä.

Résoudre l'injection de carburant

Les injecteurs de carburant font partie des composants clés qui devront être modifiés afin d'adapter les moteurs diesel marins à fonctionner avec différents mélanges de carburants. Le fabricant Woodward, basé à Fort Collins, travaille avec tous les principaux constructeurs de moteurs pour concevoir les injecteurs dont ils auront besoin pour la conversion du méthanol, de l'ammoniac et (potentiellement) de l'hydrogène. Lors du passage des combustibles fossiles aux alternatives vertes, les propriétaires voudront pouvoir utilisez les deux, en fonction de la disponibilité et du prix du carburant. Les navires bicarburant au GNL en sont un excellent exemple : la plupart des navires de haute mer propulsés au GNL ont choisi de passer au VLSFO l'année dernière en raison du prix élevé du GNL. Les propriétaires auront besoin de la même flexibilité lorsqu'il s'agit de méthanol vert ou d'ammoniac - et cela signifie que les moteurs doivent être conçus pour un fonctionnement bicarburant. "Le plus grand défi est lorsque vous avez une injection directe haute pression avec un système bicarburant, car il il y a deux injecteurs dans une seule unité », explique Rick Boom, directeur du marketing pour les gros systèmes de moteurs chez Woodward. "Il y a quatre aiguilles placées dans la buse pour le diesel et un deuxième carburant vert, c'est donc un système vraiment complexe. Et faire cela en production et le faire durer sous pression - c'est le défi." Il y a un coût associé à ce système sophistiqué , mais ça vaut le coup, dit Boom. Avec un injecteur bicarburant, le constructeur OEM peut acheter un « ticket pour le jeu » pour un fonctionnement bicarburant à l'ammoniac ou au méthanol, mais sans avoir à rééquiper l'ensemble de la culasse pour accepter deux injecteurs. "C'est notre avantage concurrentiel : nous pouvons fournir la solution dans la même enveloppe physique que la culasse", explique-t-il. L'hydrogène est un animal différent. La minuscule molécule H2 est notoirement fuyante, capable de s'échapper par des joints de tuyaux qui retiendraient toute autre substance à l'intérieur. Il s'agit d'un défi pour la conception de systèmes d'injection, qui doivent être capables de contenir du carburant à haute pression dans un environnement d'exploitation difficile. Toute fuite dans la salle des machines pourrait avoir de graves conséquences. « Les détails doivent encore être réglés, mais si vous regardez les règles d'homologation de type marin, il y aura quelques difficultés à obtenir une classe pour l'hydrogène », explique Boom. "Cependant, les solutions pour le méthanol sont tout à fait tangibles. Vous avez déjà les premiers moteurs sur le marché. L'ammoniac prendra encore trois à cinq ans, et nous pensons que cela est gérable avec les mêmes composants que ceux que nous utilisons aujourd'hui."