Framtidens fartygsmotorer släpper ut vattenånga

Juha Kytölä tror att omställningen till utsläppsfria bränslen sker gradvis, genom att man blandar upp fossil gas med till exempel ammoniak. Bild: Christoffer Björklund

På Wärtsilä i Vasa jobbar man på att ta fram ett fartygsbränsle som kan ersätta den flytande naturgasen (LNG). Vätgas och ammoniak är två omskrivna alternativ – men de är svåra att hantera och kostar mer.

Det sjuder av aktivitet på ön Vasklot i Vasa. Mellan stadens hamn, det nedlagda nöjesfältet Wasalandia och den gamla sockerfabriken bygger industrikoncernen Wärtsilä ett massivt teknologicenter med en prislapp på 200 miljoner euro.

En av de frågor man forskar i är vad fartygen ska fylla sina tankar med då branschen ställer om för en fossilfri framtid. Problematiken har väckt stor debatt den senaste tiden, då ny information framkommit om LNG-fartygens metanutsläpp.

Bild: Karin Söderlund

Enligt en oberoende rapport av Meteorologiska institutet är metanutsläppen i vissa fall så höga att det skulle ha varit bättre att köra på olja.

Metanutsläppen ingen nyhet

Inom branschen är det ingen nyhet att LNG-fartygen orsakar metanutsläpp, även om bränslet ofta målats upp som grönt. Men Juha Kytölä, direktör för forskning och utveckling vid Wärtsilä vill lyfta fram att utvecklingen går i rätt riktning. Bolaget har sedan de första LNG-motorerna introducerades för 15 år sedan fått ner metanutsläppen med 75 procent.

– Vi välkomnar rapporten, eftersom den visar att man kan mäta utsläppen från en intilliggande ö, inte bara ombord på fartygen. Men våra nya LNG-motorer har redan så låga metanutsläpp att de är mer miljövänliga än dieselmotorer. Och vi kan inte ta ansvar för andra tillverkares motorer, säger Kytölä.

Frågan är brännande eftersom metanutsläppen från LNG-motorer tills vidare är oreglerade. I en artikel i Helsingin Sanomat ställer sig tjänstemän vid Miljöministeriet tveksamma till ytterligare reglering. Argumenten är framför allt att LNG-användningen sätter stopp för skadliga svavel- och kväveutsläpp samt att det är ett övergångsbränsle.

– Problemet är bara att ingen vet hur lång övergångsperioden blir, säger forskaren Jukka-Pekka Jalkanen, en av FMI-rapportens upphovsmän, i en kommentar till HBL.

Wärtsilä har utlovat ett koncept för ammoniakdrift till slutet av 2023. Vätgaskonceptet ska vara klart två år senare. Bild: Christoffer Björklund

Håller dörrarna öppna

Juha Kytölä möter HBL i den nya kontorsbyggnaden. Själva testlabbet kan han inte visa upp, eftersom det är en del av byggarbetsplatsen.

Trots bygget pågår motortester av olika koldioxidneutrala eller utsläppsfria bränslen för fullt innanför testcentrets väggar. I siktet finns bland annat en kommersialisering av vätgas, ammoniak och metanol.

– Vi vill inte låsa oss vid ett alternativ. Vi vet inte vilket bränsle som slår igenom i framtiden, men det troliga är att olika lösningar behövs i olika delar av världen.

Säljargumentet för flerbränslemotorer som Wärtsiläs brukar vara att de förhållandevis enkelt konverteras från naturgas-, biogas- eller dieseldrift till att gå på andra bränslen som vätgas, syntetisk metan, metanol eller ammoniak.

För några veckor sedan blossade en debatt om naturgasens metanutsläpp upp. LNG är till största delen metan och vid förbränningen släpps en liten del ut i luften, vilket med en engelsk term brukar kallas metanslip.

Metan är en växthusgas som på hundraårsbasis har hela 25 gånger så stor uppvärmande effekt som koldioxid.

En ny rapport från Meteorologiska institutet visar att utsläppen är större än man tidigare trott, också på nyare motorer. Det speciella med rapporten är att data inte uppmätts ombord på fartygen utan från en mätstation på Utö, vilket betyder att rederierna inte känt till mätningarna. Utsläppen ökar ju lägre motorbelastning man kör med.

Fartygen som passerat ön är byggda mellan 2014 och 2020. I drygt tre fjärdedelar av fallen var metanutsläppen så stora att det hade varit mer miljövänligt att köra på olja.

Ingen nyhet

Wärtsilä har utlovat ett koncept för ren ammoniakdrift i slutet av 2023 och ett motsvarande för vätedrift till 2025. Just vätgasen och förhoppningen om att framöver kunna tillverka den med gröna metoder, av förnybara källor, har fått stor uppmärksamhet.

Grön vätgas framställs av vatten, som med hjälp av elektrolys spjälkas upp i syre och väte. Vätet blir grönt om elektrolysen görs med överskottsel från vind- och solkraft, till exempel under sommarmånaderna.

– Vätgasen fungerar som ett batteri, där man kan lagra överskottselen, säger Kytölä.

I dagens läge tillverkas dock nästan all världens vätgas genom reformation av fossil gas, med totala utsläpp i samma storlek som Storbritanniens och Indonesiens gemensamma koldioxidavtryck. Men till exempel i Vasa jobbar Vasa Elektriska, Wärtsilä, energiproducenten EPV och Vasa stad med att bygga ett kretslopp där överskottsel från vindkraften blir vätgas.

Själva förbränningen ger inte koldioxidutsläpp, utan vattenånga. Däremot orsakar den utsläpp av kväveoxider, som behöver renas med katalysator.

Vätgas är dock en knepig gas att arbeta med. Zeppelinare som det olycksdrabbade luftskeppet Hindenburg, som använde vätgas för att hållas svävande, hör till de mest kända exemplen.

– Det är inga enkla gaser att arbeta med, det är ingen hemlighet. Vätgas är en väldigt nervös gas och det har inte förändrats, säger Kytölä.

Hade vätgasen inte varit så bökig hade den sannolikt redan använts. Den tar upp klart mer utrymme än naturgas och måste komprimeras genom nedkylning till 253 grader, vilket gör den flytande och mer lätthanterlig.

– Vi räknar med att en vätgastank måste vara fyra gånger så stor som motsvarande gastank för att ge samma kapacitet. Det är en utmaning, men ingen omöjlighet.

Med Vasamått mätt är Wärtsiläs bygge på Vasklot en storsatsning. Enheten kommer att vara arbetsplats för cirka 1 500 anställda. Bild: SPT

Grön vätgas kan bli grön ammoniak

Om man spinner vidare på processen kan man få grön ammoniak, som likt vätgasen är fri från koldioxidutsläpp vid förbränning. Ammoniak får man genom att tillsätta kväve till vätet.

Ammoniak är lättare att handskas med än väte, eftersom det är en mer stabil gas som blir flytande redan vid 77 minusgrader. Den är också mindre utrymmeskrävande än vätgasen, och kräver dubbelt så stora tankar som en LNG-motor.

Wärtsilä meddelade tidigare i höst att det norska rederiet Eidesvik Offshore vill konvertera ett av sina fartyg för att använda ammoniak som bränsle. Det ska ske i slutet av 2023.

– Just i Norge har vi noterat ett stort intresse för ammoniak, säger Kytölä.

Men gasen är inte oproblematisk. Ammoniak är allmänt tillgänglig och används för gödselproduktion, men produceras i dagsläget av naturgas genom Haber–Bosch-processen, som är en stor utsläppsbov. Enligt Internationella energirådet står tillverkningen för 1,3 procent av de totala utsläppen inom energisektorn.

Dessutom är gasen väldigt giftig, vilket betyder att den inte får släppas ut i samband med förbränningen.

Ett tredje bränslealternativ som Wärtsilä har forskat i är metanol. Här är man långt hunnen: det finns ett färdigt koncept för metanoldrift, och redan för fem år sedan levererades ett metanoldrivet motorsystem till svenska Stena Lines fartyg Germanica, som kör mellan Göteborg och Kiel.

Kruxet är bara att själva metanolen ännu inte är utsläppsneutral, utan tillverkas av fossil gas. På sikt kan den bli koldioxidneutral, om man i stor skala lyckas framställa den av koldioxid och grön vätgas.

Bränsleblandning

Sjöfarten spelar en huvudroll i den gröna omställningen, i och med att den står för 2,5 procent av de totala globala utsläppen. Men Kytölä betonar att motortillverkarna inte bär hela ansvaret för att omställningen till nya bränslen blir av.

– För att det ska vara vettigt att investera i att konvertera sina motorer måste hela infrastrukturen, med bränsleterminaler i hamnarna, vara på plats.

Det beskrivs ofta som en hönan och ägget-situation. Ingen investerar i vätgasdrivna fartyg om det inte finns infrastruktur som stöder dem, och vice versa.

I och med utmaningarna ser Kytölä det som mest sannolikt att omställningen sker gradvis, genom att rederierna blandar ut naturgasen med utsläppsfria bränslen för att klara utsläppskraven som successivt skärps. Wärtsilä har redan gjort lyckade motortester med bränsleblandningar med 70 procent ammoniak.

Ekonomiskt sett finns än så länge inte några morötter för att ställa om till vätgas eller ammoniak. Utvecklingen drivs snarare av regleringsmässiga piskor. Kytölä sticker inte under stol med att kostnaderna är höga.

– Vi har haft flera kunder som varit intresserade av de nya lösningarna tills de hört om priset. I dagsläget kostar vätgas och ammoniak kring fyra gånger så mycket som naturgas.

Rättelse 30.11.2021. Tidigare stod det felaktigt att luftskeppet Hindenburg drevs med vätgas. Luftskeppet drevs med dieselmotorer, men fylldes med vätgas för att hållas svävande.

Beställ Veckans kulturplock!

Ett plock från Kulturen varje fredag i din e-post.

Närvårdare Pia Lemberg studerar vidare på läroavtal: ”Vård i livets slutskede ligger nära mitt hjärta”

Mer läsning