På rett spor med ammoniakk: Alfa Lavals neste generasjons produkter tar form

Ammoniakk vinner raskt terreng som et karbonfritt drivstoff i kappløpet om å avkarbonisere den globale skipsfarten. Med sin skalerbarhet, energitetthet og evne til å produseres på fornybar basis, tilbyr ammoniakk en av de mest troverdige veiene mot en bærekraftig fremtid.

I motsetning til andre alternative drivstoff er forbrenning av ammoniakk karbonfri på grunn av molekylstrukturen. Hvis det produseres ved hjelp av fornybar energi, slipper såkalt «grønt ammoniakk» ut null karbondioksid fra produksjon til forbrenning. Det kan også lagres som en væske under trykk eller ved lav temperatur, noe som for eksempel unngår de kostbare kryogene kravene til LNG.

Men å gjøre ammoniakkens fremtid til virkelighet krever mer enn teoretisk engasjement. Det krever betydelige kapitalinvesteringer, grundig ingeniørarbeid, velprøvd utstyr og samarbeidspartnerskap gjennom hele verdikjeden. Hos Alfa Laval er det nettopp dette vi har fokusert på: å omsette ammoniakkens potensial til praktiske, gjennomførbare løsninger som rederier kan stole på fra første dag.

Som et giftig og nytt drivstoff medfører selvfølgelig ammoniakk også store utfordringer. Men vi har møtt lignende utfordringer før; vår erfaring med å utvikle systemer og produkter for LNG, metanol og andre drivstoff med lavt flammepunkt har formet vår tilnærming og gitt oss et forsprang.

I den første delen av vår todelte blogg om ammoniakk ser vi nærmere på hvordan vi utvikler to essensielle komponenter i et ammoniakkdrevet skip – FCM Ammonia-drivstoffforsyningssystemet og Aalborgs flerdrivstoffkjele-løsninger – med tanke på sikkerhet, kontroll og praktisk integrasjon.

FCM Ammonia – en komplett løsning for sikker og effektiv drivstoffforsyning

Den nye Alfa Laval FCM Ammonia, designet for sikker bruk av ammoniakk, inkluderer et drivstoffforsyningssystem (FSS) som den primære løsningen for å mate drivstoff til motoren. Dette basissystemet er integrert med et drivstoffventilsystem (FVT) for å isolere motoren fra oppstrøms systemer og et ventilasjonsbehandlingssystem (VTS) for å sikre en kontrollert utslipp av gasser til atmosfæren. Det dedikerte automatiseringssystemet til FCM Ammonia regulerer alle kritiske funksjoner i FSS, FVT og VTS.

FCM Ammonia er bygget på Alfa Lavals velprøvde FCM-plattform og sikrer at motoren mottar ammoniakk med nøyaktig det trykket, den temperaturen og den strømningshastigheten som kreves, i takt med variasjoner i motorbelastningen. Systemets avanserte kontrollogikk, som er utviklet helt internt, muliggjør jevn, presis drivstoffopptrapping og automatiske bytteoverganger, noe som sikrer jevn ytelse. I tillegg er FCM Ammonia designet for å være så fleksibelt som mulig, noe som gjør det enkelt å tilpasse det til ulike fartøykonstruksjoner – nybygg eller ettermontering – i tråd med kravene i kundenes utviklende drivstoffstrategier.

Sikkerhet er en grunnleggende funksjon. Hver komponent er nøye valgt for å være kompatibel med ammoniakk, og systemet inkluderer kontinuerlig overvåking, automatiske sikkerhetsmekanismer og dedikerte nødprotokoller. For å forhindre utslipp til atmosfæren kan FCM integreres med et VTS basert på flertrinnsabsorpsjon som nøytraliserer ammoniakk i ventilasjonsstrømmer på en sikker måte, noe som gir rederiene fleksibilitet når det gjelder å oppfylle kravene til ammoniakkutslipp.

Fremover forbereder Alfa Laval seg på å digitalisere FCM-plattformen fullt ut, med datainnsamlingsfunksjoner som vil støtte fjernovervåking, ytelsesoptimalisering og forebyggende vedlikehold. Ved å spore drivstoffets oppførsel og systemets tilstand over tid vil operatører kunne redusere uplanlagt driftsstans og ta smartere, datadrevne beslutninger.

Aalborg marinekjel – et multifunksjonelt system for oppvarming og sikkerhet

På mange havgående fartøy brukes kjeler vanligvis til dampgenerering – til oppvarming av last, VVS- og hjelpesystemer, samt lossing av last, tankrengjøring osv. Så lenge skipene er konstruert for dobbeltdrift, vil dampkjelesystemer være en nødvendig del av driften i dieselmodus.

I tillegg vil den Aalborg-flerbrenselskjelen som vi også utvikler, på ammoniakkdrevne skip bli brukt til mer kritiske operasjoner, inkludert forbrenning av ammoniakk/nitrogengassblandingen som frigjøres under skipets drift og termisk oksidasjon av ammoniakk som fordamper fra lagertanken. Disse funksjonene er basert på vår omfattende erfaring med Aalborg-kombikjeler på LNG-drevne skip, noe som utgjør et velprøvd og pålitelig utgangspunkt for det nye ammoniakk-kjelesystemet.

Når det gjelder termisk oksidasjon av avdampet ammoniakk, ser vi muligheten til å forbedre drivstoffeffektiviteten samt forenkle skipets design. To-takts ammoniakkmotorer produserer eksosgass med lavere temperatur, noe som reduserer potensialet for varmegjenvinning. Derfor vil forbrenning av drivstoff i kjelen være nødvendig for å dekke skipets varmebehov. Hvis kjelen bruker avdampet ammoniakk fra drivstofftanken, kan skipet både kontrollere drivstofftemperaturen og tanktrykket samtidig som varmebehovet dekkes. Videre kan andre systemer for kontroll av drivstofftemperatur og tanktrykk utelates, noe som krever mindre tilleggsutstyr ved bruk av ammoniakk som drivstoff.

Først ute på flere fronter

Som en ledende aktør i bransjen i overgangen til ammoniakk har Alfa Laval spilt en nøkkelrolle i å forme hvordan dette lovende drivstoffet kan brukes sikkert og praktisk til sjøs. Vårt engasjement spenner over bransjeomfattende forskning, samarbeidskonsepter for fartøy, pilotprosjekter i drift og fullskala systemvalidering.

Vi var en sentral bidragsyter til Maersk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shippings banebrytende rapport fra mars 2023, «Managing Emissions from Ammonia-Fueled Vessels» – en teknisk dybdeanalyse av utslipp, sikkerhet og reguleringsveier for ammoniakk. Vi bidro også med ekspertise innen kjele-teknologi til pilotprosjektet «Ammonia powered tanker» ledet av Equinor under Norges Green Shipping Programme, og hjalp til med å definere hvordan ammoniakk kan håndteres om bord både under normal drift og i nødssituasjoner.

På nybyggsiden har vi jobbet tett med K Shipbuilding i Sør-Korea om et design for et MR1-tankskip med dobbelt drivstoff som har fått Approval in Principle (AiP) fra klassifikasjonsselskapet ABS. Dette prosjektet dekket hele designomfanget for ammoniakkdrivstoff – FCM Ammonia, Aalborg multifuel-kjele, FVT og et kombinert VTS.

På teknologisk utviklingsnivå går vi fra teori til praksis. Vårt partnerskap med motorprodusenten WinGD har resultert i en testrigg for drivstoffsystem og injektorer i drift ved WinGDs forskningssenter i Winterthur, Sveits. Testriggen har allerede bestått validering, og hele FCM-systemet er under igangkjøring akkurat nå – en viktig milepæl på veien mot kommersiell klarhet. Dette samarbeidet er basert på gjensidig testing, datavalidering og iterativ systemdesign, noe som gjør det mulig for oss å finjustere kontrollogikk, renseprosedyrer og sikkerhetsfunksjoner under dynamiske belastningsforhold.

Dette arbeidet forsterkes av pilotprosjekter i virkeligheten. I slutten av 2024 bestilte det kinesiske rederiet Tianjin Southwest Maritime syv LPG/ammoniakk-tankskip som skal bygges ved CSSC Huangpu Wenchong Shipyard, og Alfa Laval skal levere de komplette FCM Ammonia-systemene. Og i et annet gjennombrudd, i Sør-Korea, har vi sikret oss den aller første ordren på et marint kjelesystem spesielt designet for forbrenning av ammoniakkavfallsgass – noe som setter en presedens for reduksjon av ammoniakkutslipp om bord.

Alle disse tiltakene støttes av fullskala validering ved vårt oppgraderte Test & Training Centre i Aalborg, Danmark. Anlegget er mer enn et testområde for enkeltkomponenter – det simulerer komplette marine systemkonfigurasjoner, og integrerer FCM, kjele, ventilasjonsbehandling og motorgrensesnitt under reelle marine driftsforhold. Det er her vi bringer teori, modellering og fysiske tester sammen for å optimalisere systemfunksjonaliteten.

Enten det er gjennom bransjens whitepapers, felles teknologiutvikling eller kommersielle pilotordrer, bidrar disse samarbeidene direkte til produktutvikling, hjelper med å fremskynde markedsintroduksjonen og gir oss – og våre kunder – et klarere bilde av hvor drivstoffovergangen er på vei.

Tillit til kompleksitet

Å ta i bruk ammoniakk er ikke bare å plugge inn og kjøre. Det krever koordinert utstyr, smarte kontrollsystemer og tilpasning til regelverket – og det er derfor Alfa Laval fokuserer på integrasjon på systemnivå, ikke isolerte komponenter. Enten det handler om å sikre drivstoffforsyning, styre energi eller redusere utslipp av giftige stoffer, bygger vi løsninger som ikke bare fungerer, men som fungerer sammen.

Og selv om vårt nåværende fokus er ammoniakk, strekker tankegangen seg lenger. Systemene vi utvikler reflekterer en drivstoff-agnostisk tankegang: designet for å støtte dagens drivstoff, men klare til å tilpasse seg når nye karbonneutrale løsninger dukker opp. For når det gjelder å navigere i et komplekst og raskt skiftende drivstofflandskap, går tillit og fleksibilitet hånd i hånd.

Hva er neste steg for ammoniakksikkerhet?

I den kommende del 2 av ammoniakkbloggen vår går vi dypere inn på det kritiske spørsmålet om sikkerhet – inkludert hvordan Alfa Lavals integrerte ARMS-strategier omdefinerer håndtering av ammoniakk om bord. Oppdag hvordan kjele- og vannbaserte løsninger kan fungere sammen for større robusthet, overholdelse av regelverk og fleksibilitet i praksis.