Vai trò các thiết kế động cơ hàng hải trên hành trình hướng đến năm 2050

Động cơ hai kì cỡ lớn giúp cung cấp năng lượng cho các hoạt động toàn cầu của tàu trong tương lai gần.

Động cơ được thiết kế trong vòng 5-10 năm tới vẫn sẽ tiếp tục được sử dụng cho đến năm 2050 và lâu hơn thế nữa. Hiệu quả kinh tế và thực tiễn năng lượng ở quy mô lớn kết hợp với yêu cầu dự trữ năng lượng cho các khoảng cách địa lý không thể được nhân rộng thông qua các nguồn thay thế. Ít nhất là cho đến thời điểm hiện tại.

Hiện tại ngành hàng hải đang tiếp tục thực hiện các tiến trình nhằm giảm thiểu các tác động tiêu cực tới môi trường của các tàu, thông qua việc xả thải.

Giảm thiểu việc phát thải Khí Nhà Kính- Green House Gas (GHG) và các chất gây ô nhiễm khác trong không khí không phải là nhiệm vụ dễ dàng thực hiện. Để có thể cắt giảm khí GHGs xuống mức có thể nhận ra được trong việc vận hành tàu vận tải biển, đòi hỏi các tác động qua lại như sau:

• Tăng hiệu suất của động cơ thông qua việc sửa đổi các thiết kế động cơ, lai kép hóa động cơ (hybridization), đồng phát điện thông qua bộ truyền lực- Power Take Off (PTO) hoặc hệ thống phát điện từ nhiệt thải
• Giảm việc phát thải trên tàu hoặc giảm phát thải từng bộ phận
• Dùng nhiên liệu carbon giảm hoặc nhiên liệu carbon trung tính, cả ở dạng lỏng và dạng khí

Một điều rõ ràng là để ngành thương mại vận tải biển lớn đạt được mục tiêu cắt giảm IMO GHG, đòi hỏi các bước đi trước trong việc thiết kế lại động cơ, sáng tạo ra các loại nhiên liệu mới (và các loại nhiên liệu dự trữ khác), và cả việc các hãng tàu sẵn sàng để đầu tư vào hai lĩnh vực đã đề cập ở trên. Một điều khác rõ ràng và thực tiễn hơn với các nhà chế tạo động cơ, là việc cắt gỉam lượng khí xả carbon của động cơ, điều này được xem như là một lợi thế bán hàng độc nhất và có tác động mạnh mẽ đến các chủ tàu.

Chúng tôi đã đạt được những bước tiến vượt bật kể từ khi ra mắt động cơ hai kì chạy bằng khí theo chu trình Otto (Otto-Cycle) vào năm 2013. Việc đốt cháy khí tự nhiên hoá lỏng (LNG) trong chu trình Otto không chỉ buộc các động cơ này tuân thủ mức phát thải Tier III SOx và NOx mà còn thể hiện sự giảm khí thải carbon ở mức 15%-20% khi so sánh với việc đốt nhiên liệu lỏng. Việc các động cơ này trở nên phổ biến và được ưa chuộng ngoài thị trường đã tự nói lên tính hiệu quả của các động cơ này.

Bên cạnh những thành công đó, vẫn có những câu hỏi còn bỏ ngõ: làm thế nào để các động cơ được chế tạo ở thời điểm hiện tại phù hợp với các công nghệ trong tương lai và liệu chúng có phù hợp với hệ thống PTO hoặc các động cơ hybrid hay không?

Tất cả sự tập trung nằm ở bộ phận Nghiên Cứu và Phát Triển thuộc WinGD. Đặc biệt là tập trung tìm hiểu tổng quan về các nhiên liệu thay thế khác. Ở WinGD, chúng tôi tích cực làm việc với các chuyên gia đầu ngành nhằm thông qua các thử nghiệm, bao gồm cả việc sự dụng các nhiên liệu tái tạo trong động cơ từ năm 2012. Cho đến thời điểm hiện tại, chúng tôi vẫn tiếp tục tích cực làm việc với các trường đại học và công ty liên doanh với nguồn tài trợ từ Chính Phủ Thuỵ Sĩ và Khối Cộng Đồng Chung Châu Âu. Thông qua các mối quan hệ đối tác này, ngành công nghiệp nhiên liệu tái tạo có thể được quan sát và hiểu rõ một cách cặn kẽ hơn, các nguồn nhiên liệu thay thế tiềm năng có thể được xác định, và trong một số trường hợp có thể được đồng phát triển trước khi thực hiện thêm các nghiên cứu khác.

Việc tích hợp thành công cả chu trình Otto và Diesel vào cùng một động cơ, chúng ta có thể áp dụng các phương pháp đốt cháy tốt nhất cho từng nhiên liệu cụ thể. Kết quả nghiên cứu cho thấy đã phát triển được công nghệ phun nhiên liệu linh hoạt, cho phép cùng lúc sử dụng nhiều loại nhiên liệu tái tạo.

Chúng ta cũng hiểu hơn về sự ảnh hưởng của quá trình đốt nhiên liệu và các khía cạnh khác trong việc xử lý và phun các loại nhiên liệu trong tương lai. Điều này cho phép chúng tôi đánh giá xem liệu những nhiên liệu này có phù hợp với các thiết bị hay không và liệu có cần phải thay đôi thiết kế động cơ hay không. Cùng với sự tiến bộ và phát triển của các nhiêu liệu mới hoặc các công thức kết hợp mới, việc xem xét tính thích hợp của các dầu bôi trơn xi lanh đóng vai trò vô cùng quan trọng.

Trong suốt quá trình phát triển, dầu bôi trơn xy lanh động cơ hàng hải hai kì luôn bao gồm ba chức năng chính: bôi trơn các thiêt bị, trung hoà acid xảy ra trong quá trình đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, và giữ cho các kết cấu trong piston sạch sẽ.

Khi các động cơ hoạt động, điều đó có nghĩa là cần phải có chất bôi trơn ở một dạng nào đó, chúng có thể cháy cùng nhiên liệu, kết hợp với sự trung hòa tính axit, làm sạch động cơ và tiếp tục được nâng cao khi nhiên liệu thay thế phát triển Trong bối cảnh mà dầu bôi trơn truyền thống đóng vai trò quan trọng, nhiên liệu tái tạo có thể đốt cháy hoặc xử lý theo cách không giống như các nhiên liệu hóa thạch thông thường; vì vậy. đòi hỏi dầu bôi trơn phải được thay đổi hoặc thậm chí là được thiết kế riêng.

Chúng tôi tiếp tục làm việc với các đối tác đang tin cậy như ExxonMobil nhằm nâng cao hiểu biết về tương lai nhiên liệu và các tính năng bôi trơn, và các ảnh hưởng của chúng khi kết hợp với nhau lên động cơ nhằm đảm bảo tính hiệu quả và tin cậy.

Con đường phía trước không thể nói trước, tuy nhiên một điều rõ ràng rằng, sự hợp tác và cùng phát triển là những tố chất quan trọng giúp đưa ra các kế hoặch rõ ràng và cũng là nhân tố quan trọng đưa đến các hành động quyết đoán. Tiềm năng của những tiến bộ công nghệ là kết quả của sự chuyển đổi mà ngành công nghiệp hàng hải cần.