Z zastosowaniem gazu ziemnego, jako paliwa w transporcie morskim, wiąże się obecnie największe
oczekiwania. Gaz ten od ponad 30 lat jest powszechnie używany jako paliwo na statkach LNG, gdzie spalany jest w kotłach parowych, zasilających napędowe turbiny parowe. Pozwoliło to określić zasady
bezpiecznego postępowania z tym paliwem, które - dzięki temu, że jest lżejsze od powietrza - nie stwarza nadmiernego niebezpieczeństwa.
Niska efektywność stosowania gazu w kotłach oraz używanie
gazu towarzyszącego wydobyciu ropy naftowej do produkcji energii elektrycznej na platformach wydobywczych, gdzie istnieje na nią duże zapotrzebowanie, zdopingowało producentów silników spalinowych do
przystosowania ich do spalania gazu ziemnego. Zarówno MAN Diesel, jak i Wartsila, oferują tzw. dwupaliwowe średnioobrotowe silniki spalinowe o zakresie mocy od 2500 do 18 000 kW.
Silniki te, w
wykonaniu morskim, wyposażone są w trzy systemy paliwowe:
- do pracy ciągłej tylko na oleju;
- z zastosowaniem paliwa olejowego tylko do "pilotowego" zapłonu paliwa gazowego;
-
niskociśnieniowy system zasilania gazem, o ciśnieniu roboczym 3,5 do 7 barów.
W zakresie silników wolnoobrotowych MAN Diesel oferuje dwupaliwowe silniki typu ME-GI, z technologią wtrysku gazu przy
pomocy wielostopniowego kompresora (300 barów), lub za pomocą wysokociśnieniowej pompy LNG (250 barów) i parownika gazu. Zakres mocy tych silników to 11 900-26 160 kW. Przystosowanie dotychczas
stosowanych jednostek napędowych do paliwa gazowego wymaga jednak tak dużych zmian konstrukcji silników oraz ich systemów pomocniczych, że producenci nie oferują tego rodzaju modyfikacji.
W wyniku tych
działań powstały przesłanki techniczne do efektywnego wykorzystania gazu ziemnego jako paliwa o niewątpliwych zaletach, ale również pewnych wadach. Jest kilka problemów, które wymagają rozwiązania, zanim
paliwo to upowszechni się.
W działalności przemysłowej gaz ziemny występuje w postaci płynnej - LNG oraz gazowej - w sieciach gazowniczych. Forma gazowa pozwala na sprężenie gazu ziemnego do 200
barów (CNG). Warto podkreślić, że 1m3 LNG zawiera ok. 600 m3 gazu, o ciśnieniu atmosferycznym, a 1 m3 CNG - tylko 200 m3.
Gęstość gazu ziemnego, w formie LNG, wynosi 0,47 t/m3, w formie CNG -
tylko 0,16 t/m3. A więc, znacznie mniej niż paliw olejowych, z czego wynika potrzeba stosowania zbiorników paliwowych o znacznie większej objętości. Wymagania konstrukcyjne dla zbiorników LNG (temperatura
pracy -163°C) i zbiorników CNG (ciśnienie pracy - 200 barów) powodują, iż mogą one mieć tylko kształty cylindryczne, z elipsoidalnymi lub sferycznymi dennicami, sytuowane poziomo lub pionowo.
W
przypadku kilku już zbudowanych jednostek, napędzanych gazem ziemnym, pojemność pojedynczych zbiorników zapasowych LNG (izolowanych) dochodzi do kilkuset m3, a zbiorników CNG (kompozytowych) - do kilku
m3. Wszystko to powoduje, że praktyczna objętość zapasów LNG jest 4-krotnie, a zapasów CNG aż 9-krotnie większa, niż ekwiwalentnych zapasów paliwa olejowego, a przestrzenie na ten cel przeznaczone muszą
mieć regularne kształty. Wymagania te niewątpliwie zwiększą wymiary i ciężar statków używających tego paliwa lub zmuszą operatorów do częstszego bunkrowania gazu (LNG lub CNG).
Kolejnym problemem,
który blokuje wdrożenie gazu ziemnego jako paliwa okrętowego, jest jego bunkrowanie. W Europie jest obecnie 18 terminali LNG, a do 2020 r. liczba ich ma wzrosnąć do 30. Terminale te obsługują głównie
lądowe sieci gazowe. Przy nikłej obecnie flocie bunkierek LNG, jedynie w tych terminalach LNG statki mogłyby zaopatrywać się w to paliwo, tak jak to się dzieje w Norwegii, na Morzu Śródziemnym, czy u
brzegów Japonii.
Inaczej jest z dostępnością CNG, gdyż wszędzie gdzie dociera sieć gazownicza, można zbudować stanowisko sprężania gazu i oferować go w tej formie. Jednak, ze względu na jego znikomą
gęstość, paliwo to może być używane jedynie przez statki o małej mocy napędu i małym zasięgu, jak np.: jednostki technicznej obsługi w portach, pilotówki, kabotażowce czy statki żeglugi śródlądowej, a
więc tam gdzie ochrona środowiska jest najważniejsza.
Jakie więc są perspektywy zastosowania paliwa gazowego w żegludze na większą skalę? W pierwszym rzędzie, będzie to zależało od relacji cen gazu i
ropy oraz od wymagań dotyczących emisji substancji szkodliwych dla środowiska. Niewątpliwie, paliwo gazowe nie upowszechni się na już eksploatowanych statkach, gdzie do walki z emisją spalin stosowane
będą: katalizatory (oferowane już), recyrkulacja spalin, bezpośredni wtrysk wody do silników oraz zastosowanie paliw olejowych o niskiej zawartości siarki.
Wraz z zaostrzaniem się przepisów o
ochronie środowiska, które może następować lokalnie - i przy równoczesnej (nieodwołalnej) rozbudowie sieci terminali LNG - na niektórych nowo budowanych statkach określonych typów, paliwo gazowe na pewno
znajdzie zastosowanie. Dotyczyć to będzie: gazowców LNG, wszelkiego typu tankowców, produktowców, chemikaliowców, czy gazowców LPG, które - na pokładach nad zbiornikami ładunkowymi - mogą posiadać
zbiorniki paliwowe, bez szkody dla funkcjonalności czy efektywności ich działania.
Również statki, których operacje ładunkowe w portach wymagają produkcji dużej mocy elektrycznej, mogą stosować napędy
typu "diesel-electric" lub tylko generatory na paliwo gazowe. Dostępność taniego gazu ziemnego niewątpliwie rozszerzy jego stosowanie w maszynowniach statków, zwłaszcza we flocie obsługującej
platformy wydobywcze. Choć trudno jednoznacznie przesądzić o przyszłości paliwa gazowego w żegludze, możliwości techniczne jego szybkiego upowszechnienia są niewątpliwe.
-----------------------------------------
Pod nazwą paliw gazowych rozumiemy gaz ziemny o wysokiej zawartości metanu oraz gazy powstające w trakcie przeróbki ropy naftowej, tzn. propan i butan oraz
ich mieszaniny. Te ostatnie, znane w formie skroplonej pod nazwą LPG, znalazły szerokie zastosowanie w transporcie drogowym, jednak - ze względu na wysoką cenę, w porównaniu do oleju ciężkiego, oraz fakt,
że jako cięższe od powietrza są niebezpieczne w siłowniach okrętowych - nie znajdują zastosowania w żegludze. Zalety gazu ziemnego jako paliwa okrętowego:
- znacznie niższa, niż paliw olejowych, emisja
substancji szkodliwych dla środowiska: CO2 - o 20% mniej, tlenków azotu (NOX) - ok. 10 razy mniej, tlenków siarki (SOX) - ok. 50 razy mniej, śladowe ilości lotnych substancji organicznych i cząstek
stałych;
- porównywalna wartość energetyczna z paliwami olejowymi;
- porównywalna, z olejem dieslowym, cena (za tonę).
Wydrukuj artykuł
