Kræn Vodder Nielsen på vej til test på et containerskib (Photo: MAN Diesel & Turbo)

Ny software begrænser luftforurening fra skibe markant

Tuesday 02 May 17

Contact

Mogens Blanke
Professor
DTU Electrical Engineering
+45 45 25 35 65

Kontakt

Kræn Vodder Nielsen
Ph.d.-studerende

22 90 24 03
KraenV.Nielsen@man.eu

Kontakt

Casper Hededal Svendsen
Head of Emission Control
MAN Diesel & Turbo
22 17 16 63
Casper.Svendsen@man.eu
Ung DTU-forsker udvikler i samarbejde med MAN Diesel & Turbo ny software, der gør det muligt at begrænse udslip af både NOx-partikler og sort røg. Opfindelsen implementeres på nye skibsmotorer fra slutningen af 2017.

Reglerne omkring udledning af NOx fra skibe er blevet strammet i de senere år. Fra 2016 har der i Nordamerika været krav om at reducere udledningen med 75 % fra store to-takts-dieselmotorer på nye skibe, og om et par år vil den samme reduktion også være et krav i Nordsøen og Østersøen. 

”NOx reduceres bl.a. med EGR-teknologi. Regulatoren til EGR-teknologien betød dog, at der blev skabt sort røg i forbindelse med kraftige accelerationer af skibet, hvilket er uønsket og derudover kan skade motoren. Den sorte røg kunne fjernes ved at manøvrere skibene anderledes, men vi ville gerne bevare de nuværende sejlegenskaber og i stedet løse problemet på en anden måde”, forklarer Head of Emission Control, Casper Hededal Svendsen, MAN Diesel & Turbo.

I første omgang forsøgte virksomheden sig med konventionelle tiltag, men da det ikke virkede, besluttede de, at der var brug for bistand udefra til at få løst udfordringen. 

”Vi vurderede, at der var behov for en større indsats med avanceret teknologi. Det var vanskeligt at få den opgave til at passe sammen med de øvrige udviklingsopgaver, og vi besluttede derfor at indgå et erhvervs-ph.d.-samarbejde med DTU for at se, om det kunne bringe os videre”.

Udvikling af ny state-of-the-art teknologi
Samarbejdet inddrog ikke kun DTU Elektro, der har stor viden om automation og kontrol, men også Linköping Universitet, som er eksperter i motorer til biler og lastbiler. Denne forskning tjente som inspiration for ph.d.-studerende Kræn Vodder Nielsen.

”Skibsmotorer er dog meget anderledes, bl.a. er det to-takts-motorer og ikke fire-taktsmotorer, så det var ikke muligt bare at kopiere tilgangen fra bilmotorer. Jeg har i stedet koncentreret mig om at udvikle en ny metode, der passer bedre til skibsmotorer”, forklarer Kræn Vodder Nielsen.

MAN Diesel & Turbo anvender EGR-teknologi, hvor en del af udstødningsgassen bliver recirkuleret til motoren for at begrænse NOx-emissionen. Det er i den forbindelse afgørende, at recirkulationen sker med den rette mængde udstødning, så der recirkuleres nok til at mindske NOx-dannelsen og samtidig er tilstrækkelig ilt til at forbrænde brændstoffet – og dermed forhindre sort røg, når skibet fx skal sætte farten op eller bremse ned. 

Forholdsvis tidligt i ph.d.-forløbet var Kræn Vodder Nielsen ude at sejle med et stort containerskib for at få en fornemmelse af, hvordan hans forskning i den sidste ende skulle anvendes. 

”Jeg fandt ud af, at de daværende akademiske metoder til udvikling af styring af en skibsmotor med EGR-teknologien var for komplekse. Det blev derfor hurtigt klart for mig, at jeg var nødt til at udvikle en simpel model, der kun omfatter den kritiske del af systemet, som vi ønskede at forbedre. Derfra udviklede vi en ny styring, der koordinerer recirkulering og brændstofindsprøjtning uden at kræve for meget tuning af andre dele af systemet”, forklarer Kræn Vodder Nielsen. 

Det lykkedes Kræn Vodder Nielsen at udvikle en ny state-of-the-art reguleringsteknik, som er testet på et par skibsmotorer undervejs i projektet. Her viste det sig hurtigt, at de virkede, så dannelse af sort røg blev undgået, uden at det gik ud over skibets manøvreevne. 

Kræn er nu ansat på MAN Diesel & Turbo og skal bidrage til den endelige klargøring af hans software, så det fra slutningen af året kan implementeres på nye skibsmotorer. 

”I starten skal jeg med ud og installerede det på skibene, men på sigt er det meningen, at jeg skal udarbejde en vejledning, så skibsbyggere og besætning selv kan fintune systemet”, forklarer Kræn.

En ny erhvervs-ph.d. er bestemt en mulighed
Både Kræn Vodder Nielsens vejleder på DTU, professor Mogens Blanke og MAN Diesel & Turbo understreger, at det har været et meget vellykket erhvervs-ph.d.-projekt. 

”Det skyldes bl.a., at vi har haft et klart afgrænset projekt. Men også at Kræn har været i stand til at udnytte både den akademiske tilgang, der undersøger alle detaljer i en udfordring, og samtidig har haft fokus på, at vi som virksomhed har brug for et produkt, der virker. Det har tilsammen givet en helt ny løsning, som vi ikke selv havde overvejet”, siger Casper Hededal Svendsen.

Han tilføjer, at succesen også hænger sammen med, at Kræn som person ikke har holdt sig tilbage fra at trække i arbejdstøjet og få beskidte fingre undervejs, så hans projekt ikke bare resulterede i teoretiske computerberegninger og modeller, men også kom skridtet videre i form af en løsning, der kan bruges i den virkelige verden.

MAN Diesel & Turbo vil overveje at bruge en erhvervs-ph.d. igen, hvis virksomheden en anden gang står med en lignende afgrænset udfordring. 

Fakta

International Maritime Organization har for nylig indført Tier III-standarden, der specificerer betydeligt strengere restriktioner på NOx emissioner fra store to-takts-dieselmotorer på nye skibe, der opererer i såkaldte ’NOx Emission Control Areas’.

News and filters

Get updated on news that match your filter.
http://www.aut.elektro.dtu.dk/news/nyhed?id=172D5EF1-5F49-4F7E-B413-C11421BEF954
29 MAY 2017