Strategien zur Turboaufladung für Kraftstoffflexibilität bei Viertakt-Schiffsmotoren

Die Dekarbonisierung der Schifffahrt erfordert innovative Lösungen, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Dual-Fuel-Motoren, die sowohl mit Ammoniak als auch mit Diesel betrieben werden können, bieten eine vielversprechende Option. Der Artikel untersucht die spezifischen Anforderungen an die Turboaufladung dieser Motoren, die sich durch unterschiedliche Luftbedarfe und Abgastemperaturen in den beiden Betriebsmodi auszeichnen. Accelleron hat verschiedene Aufladekonzepte entwickelt und analysiert, die auf fortschrittlichen Verbrennungsmodellen basieren. Diese Modelle wurden in die firmeneigene Software ACTUS integriert und ermöglichen eine präzise Simulation der Verbrennungsprozesse. Die Studie identifiziert drei Schlüsselanforderungen für den Betrieb im Ammoniakmodus: die Verwendung derselben Turboladerspezifikation wie im Dieselmodus, die Abfuhr einer hohen Menge an Abgasenergie und die Reduzierung der Turbineneintrittstemperatur. Zwei Aufladekonzepte wurden untersucht und verglichen: Wastegate mit Motorbypass und Druckluftabblasung mit Motorbypass. Beide Ansätze können die Anforderungen an die Turboaufladung erfüllen, wobei der Wastegate- und Motorbypass-Ansatz eine einfachere Nachrüstlösung bietet, während der Druckluftabblasung- und Motorbypass-Ansatz mehr Flexibilität bei der Steuerung der Turbineneintrittstemperaturen bietet, jedoch einen zusätzlichen Turbolader erfordert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch gezielte Anpassungen der Motorbypass- und Wastegate-Verhältnisse die Turbineneintrittstemperaturen effektiv gesteuert und der Gesamtwirkungsgrad optimiert werden können. Die Integration neuer Verbrennungsmodelle in die Software ACTUS ermöglicht eine präzise Simulation und Analyse der Verbrennungsprozesse in Gas- und Dieselmotoren, was für Studien zur Turboaufladung von großer Bedeutung ist.