Le prospettive del metano liquido per service vessels, traghetti a corto raggio e marineria minore

Relatore:Roberto Roasio Alternative Fuels Product ManagerECOMOTIVE SOLUTINS S.r.l.

Progetto di filiera Made in Italy per il settore marino che ha come obiettivo quello di rispondere alle crescenti

richieste di tecnologie avanzate rivolte al contenimento delle emissioni inquinanti e dei costi operativi.

Progetto

Nasce dalla pluriennale tradizione tecnologica di due aziende Italiane che condividono la volontà e la passione

nell’applicare tecnologie innovative per realizzare sistemi all’avanguardia che siano risposte concrete alle sfide del

mercato globale.

since 1991

Quartier Generale

Serralunga di Crea (AL)

Ecomotive Solutions fa parte del Gruppo HOLDIM, una realtà che da oltre vent’anni sviluppa soluzioni elettroniche avanzate per il controllo di motori endotermici.

“Con approccio innovativo ci proponiamo di creare prodotti tecnologici finalizzati al mercato ed immediatamente fruibili, per un domani che è già presente”

Starlight Italia sviluppa innovative tecnologie di visione notturna ed antifouling ad ultrasuoni per il grande diporto, gli HSC, la marina militare e mercantile. Un gruppo di professionisti nel campo ingegneristico navale, offre sistemi e servizi per ottimizzare lavoro, sicurezza ed efficienza delle imbarcazioni di qualsiasi classe.”

“Con salde radici d’una eredità familiari pluridecennale nello shipping technology e shipping nrepair, investe costantemente alla ricerca di soluzioni competitive che riducano costiin termini di sicurezza ed impatto ambientale”

Prima sfida del progetto ITALICA è quella di proporre una tecnologia di Conversione Dual Fuel per propulsori navali.

Il concetto di partenza è quello di focalizzare l’attenzione sulle possibilità di RETROFIT di imbarcazioni già operanti.

Intervenendo con avanzate tecnologie sui motori Diesel originali li si può predisporre per l’impiego di carburanti

alternativi ecologicamente ed economicamente più vantaggiosi.

Diesel Dual Fuel Retroifit Marino

Questo progetto è reso possibile dalla collaborazione e dal supporto del RINA Registro navale Italiano.

Il sistema di Retrofit Dual Fuel proposto dai partner di ITALICA è attualmente in fase avanzata di certificazione.

Diesel Dual Fuel Retroifit Marino

Il combustibile alternativo scelto per sostituire una parte significativa del carburante Diesel è il

Gas Naturale Liquefatto o GNL che offre un vantaggioso compromesso fra densità energetica e volume occupato a

bordo. E’ inoltre il carburante gassoso con il minore impatto ambientale in termini di emissioni di CO2

Diesel Dual Fuel Retroifit Marino

FuelEmissions

kgCO2/kWh

Wood 0.39

Peat 0.38

Lignite 0.36

Hard coal 0.34

Fuel oil 0.28

Diesel 0.27

Crude oil 0.26

Kerosene 0.26

Gasoline 0.25

Refinery gas 0.24

LPG 0.23

Natural gas 0.20

Perché Scegliamo il Gas Naturale

Gas Naturale Liquefatto, una definizione

Il Gas Naturale Liquefatto GNL o LNG all'inglese, si ottiene sottoponendo il Gas Naturale (Metano), dopo opportuni trattamenti di depurazione e disidratazione, a successive fasi di raffreddamento e condensazione.

Il prodotto che ne deriva si presenta come un liquido inodore e trasparente costituito da una miscela composta prevalentemente da metano e quantità minori di etano, propano, butano ed azoto, avente una temperatura di ebollizione di circa -160 °C a pressione

atmosferica. La tecnologia della liquefazione permette di ridurre il volume specifico del gas di 600 volte consentendone così lo stoccaggio ed il trasporto in notevoli quantità.

Molta energia in spazi considerevolmente ridotti.

Gas Naturale(Metano)

MotoreDiesel

Controller Elettronico Dual Fuel ECU

DIESEL

Diesel Dual Fuel (DDF) E’ il termine che si

riferisce ad un motore Diesel che utilizza come

combustibile, oltre al Gasolio (olio), una miscela controllata di aria e Gas

Naturale (Metano).

Complete Four Stoke Diesel Cycle

Inta

ke

ExhaustManifold

NG Injectors

Turbo Charger

Natural Gas

InletManifold

Air

Dual Fuel Iniezione FasataIl nostro approccio standard

Il gas naturale viene iniettato in prossimità delle valvole di aspirazione, in fase con il ciclo motore. La miscela Aria + Gas Naturale entra nella camera di combustione durante la fase di aspirazione (Intake Stroke). L’iniezione di gas termina prima della chiusura delle valvole

di aspirazione.

La quantità di GasNatural iniettato è controllata dalla DFF ECU

Complete Four Stoke Diesel Cycle

Inta

ke

Co

mp

ressio

n

Ign

itio

n

InletManifold

ExhaustManifold

Natural Gas

NG Injectors

Turbo Charger

Air

Dual Fuel Iniezione FasataIl nostro approccio standard

Durante la fase di compressione la miscela Aria/Gas si surriscalda senza innescare la

combustione. Durante la fase di iniezione, il quantitativo di gasolio viene controllato

attivamente dal sistema d-gid.L’iniezione Diesel viene utilizzata quale

innesco della miscela Aria/Gas.

La quantità di Diesel iniettato è controllata dalla DFF ECU

Complete Four Stoke Diesel Cycle

Inta

ke

Co

mp

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n

Ign

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n

Po

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Ove

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InletManifold

ExhaustManifold

Natural Gas

NG Injectors

Turbo Charger

ExhaustManifold

Exhaust gasescleaner thanks to

NG Phased Injection

Air from the intake manifold

Air

Exhaust gases

Very Nice

Nice

Dual Fuel Iniezione FasataIl nostro approccio standard

Dopo iniezione e combustione il ciclo procede verso la fase di scarico. A questo punto avviene il così detto incrocio valvole o

“Overlap” dove le valvole di aspirazione e scarico sono aperte contemporaneamente per il “lavaggio” della camera di combustione che grazie all’approccio d-gid avviene con sola

Aria.

Vantaggi del Retrofit Dual Fuel

Il motore non subisce trasformazioni invasive o irreversibili e continua a funzionare come un normale ciclo Diesel.

Il motore può lavorare indifferentemente con il mix Gasolio/Gas o 100% Gasolio tramite la semplice commutazione di un pulsante.

Il sistema riporta automaticamente il motore al suo funzionamento 100% gasolio in caso di esaurimento della scorta di Metano o al verificarsi qualsiasi anomalia.

Il motore mantiene inalterate le sue performance garantisce stessa operatività e potenza anche con il mix Gasolio/Gas.

La forte riduzione di gasolio e l’utilizzo di metano migliorano notevolmente le emissioni vengono ridotti i principali inquinanti.

L’utilizzo di Metano migliora l’impronta di carbonio del veicolo contribuendo combattere l’effetto serra.

I residue carboniosi sono ridotti di oltre il 50% con miglioramento di durate e qualità dell’olio motore.

La rumorosità complessiva si abbassa grazie all’effetto della combustione del Metano.

La riduzione gasolio e la sostituzione con Metano riducono i costi operativi legati al combustibile

Diesel Storage

LNGStrorage

Sistema Retrofit Diesel Dual Fuel

Consumo Diesel: 400 litri/hper 4000-5000 ore anno1.800.000 litri di Diesel/annoCirca 1820 ton/anno CO2

Consumo Diesel: 120 litri/h + CH4: 215 kg/h

per 4000-5000 ore anno

Con un risparmio di 420 ton/anno di CO2

Vantaggi del Retrofit Dual Fuel GNL

Dopo la conversione in Dual Fuel GNL

Equivalente a crescere un bosto

di oltre 1000 alberi per ogni conversione

Partners

Collaborazioni del progetto ITALICA

Diesel Dual Fuel Retroifit Marino

Retrofit flotte di imbarcazioni da pesca

HVM e’ leader Europeo nella costruzione, manutenzione e collaudo dei serbatoi criogenici trasportabili. Grazie alla propria esperienza ventennale nel settore HVM si propone sul mercato come punto di riferimento per la progettazione e costruzione di serbatoi criogenici per uso industriale, scientifico e medicale.

Un dei principali settori di riferimento su cui HVM ha investito notevoli risorse è quello dello stoccaggio del metano liquido.

L’azienda progetta e costruisce serbatoi criogenici, destinati ad essere utilizzati come serbatoi carburante per uso marino ed ’autotrazione, specificatamente costruiti per contenere e distribuire GNL/LNG.

SERBATOI GNL/LNG PER VEICOLI ED IMBARCAZIOI

LOADING STATION at the LNG/LBG RECEIVING TERMINAL

The LNG/LBG is loaded by the road trailer at the receiving terminal by means of the so-called “LOADING STATION”.The road trailers transport and deliverthe LNG to the refuelling station.

THE LNG SUPPLY CHAIN

PUBLIC orPRIVATE

THE MULTI-PURPOSE LNG/L-CNG REFUELING STATIONLiquid to Compressed & Liquid

LNG /

CNG REFUELING

LNG/LBG REFUELING

Non solo offshore

Reach Stacker KALMAR DRF 450

Cummins QSM11 355

Engine Model: QSM11-335

Engine Type: 6 Cylinders, in Line

Displacement: 10.8 L

Rated Speed: 2100 rpm

Rated Power: 250 kW(335 HP)

Max.

Torque/Speed:1674 N.m @1400rpm

Aspiration

Method:T-charged & Intercooled

Emission

Standard:Tier III

- d-gid Dual Fuel system platform development on Cummins QSM11 engine.- Engine dedicated Dual Fuel d-gid ECU firmware development. - Engine safety parameters acquisitions for engine reliability purpose (temperatures, pressures, etc.) - Engine operative loads Dyno simulation. - Dual Fuel mapping with target on keeping original torque/power point to point referring to operative engine specifications.

Activities Developed on the Engine Dynamometer

A preliminary activity was to dismantle the original Cummins engine from Kalmar Reach Stacker and transfer it on an engine dynamometer.

Developed Activities on Dyno

-DRF450 on board installation of d-gid dual fuel system. - QSM11 Engine work validation after reassembling on vehicle. (static phase)- DRF450 Reach Stacker validation test in field. (active work phase)

- Original Diesel Test- Dual Fuel LNG Test

- Data acquisition and comparison.

Activities Developed in Field

A preliminary activity was to mount back the Cummins engine on Kalmar Reach Stacker.

Developed Activities in Field

DAF FX 460 EURO5Equipped with d-gid LNGDiesel Dual Fuel System

First Italian Diesel Dual Fuel LNG Retrofit

Emission test made by European Jount Research Centre

JRC in Ispra ITALY

Tested Vehicle:

DAF XF 460 EURO5

GRAZIE

Progetto