(VIDEO) Inginerii Rolls-Royce au creat primul motor V16 din lume, care rulează doar cu metanol

Metanolul şi-a făcut simţită tot mai mult prezenţa în ultimii ani ca un combustibil de alternativă atât pentru maşinile cu motoare cu combustie, cât şi în industria navală. Acum aproape trei ani, în plin proces de aprobare a interdicţiei pentru motoarele cu combustie, Porsche a anunţat construcţia primei sale fabrici pilot de combustibil sintetici în Chile, unde începuse a produce metanol din energie regenerabilă, demonstrând că prin acest proces se poate crea un combustibil care are zero impact CO2 la final şi reuşind să-şi garanteze o excepţie în viitoarea interdicţie din 2035. Apoi, în mai 2023 Porsche anunţa că va construi cea mai mare fabrică de combustibili sintetici din lume în Texas şi se vedea ca o viitoare companie importantă la nivel global pentru furnizarea acestor combustibili. În mai 2024, Porsche a lansat şi primele competiţii de motorsport, unde maşinile de cursă au folosit metanolul sintetic produs din energie regenerabilă la fabrica sa din Chile. Între timp, industria navală a evoluat şi mai repede, aproape toţi producătorii de motoare navale mari creând propulsoare capabile să ruleze pe metanol. Industria transporturilor maritime a tot cântărit beneficiile între hidrogen, metanol, amoniac şi etanol. Hidrogenul a fost calificat drept cel mai puţin viabil din cauza condiţiilor dificile de stocare, dar celelalte trei au avansat rapid, în special amoniacul şi metanolul, iar în prezent există deja motoare uriaşe, în doi timpi şi în patru timpi, care operează cu metanol, de obicei ca un combustibil de alternativă alături de LNG, pe acelaşi motor. Acum, însă, şi inginerii Rolls-Royce s-au alăturat tehnologiei de metanol şi au creat primul motor V16 din lume, care rulează doar cu metanol, fără un al doilea combustibil de alternativă.

Motorul a fot creat de divizia MTU a celor de la Rolls-Royce, divizie care a fost formată după ce Rolls-Royce a cumpărat compania germană MTU, producătoare de motoare cu combustie mari şi apreciate în toată lumea. Rolls-Royce, la rândul său, e o companie cu o experienţă enormă în producţia de motoare de avioane, turbine şi chiar reactoare nucleare — deci produse industriale de scară mare şi de înaltă precizie şi avans tehnologic, în arii în care puţine companii din lume au expertiză.

Noul motor V16 cu metanol a fost creat tot pentru industria transporturilor maritime în primul rând, doar că motorul e mult mai mic în comparaţie cu acele motoare gigantice, cât un bloc cu 5 etaje, care sunt instalate pe cele mai mari nave din lume. Noul motor V16 de la Rolls-Royce e creat mai degrabă pentru iahturi, feriboturi sau nave de aprovizionare pentru platformele maritime, care au nevoie de putere de propulsie ajustată taliei lor.

Foto: Noul motor Rolls-Royce cu metanol

Inginerii Rolls-Royce spun că au avut nevoie de 6 ani pentru a dezvolta acest motor nou şi au ales să facă din el unul compatibil cu un singur combustibil pentru a-i ajusta la maxi sistemul de injecţie şi ciclurile de combustie, pentru a obţine eficienţa maximă în consum şi randamentul maxim de operare. Metanolul, spre deosebire de diesel, spre exemplu, are zero calităţi de lubrifiere în combustibilul propriu-zis, iar asta face ca întreaga cale a carburantului în motor, de la injecţie până la combustie şi evacuare, să necesite de a ţine cont de această afinitate.

Motorul rezultat şi anunţat acum produce 2.000 kW putere maximă la 1.800 rpm, ceea ce corespunde cu 2.719 CP! El e conceput pentru a propulsa direct, prin conexiuni mecanice cu elicele, ambarcaţiuni compatibile de orice top, în unele din ele motoarele de asemenea putere fiind montate câte două.

De ce e metanolul un combustibil atractiv pentru nave şi pentru industria transporturilor maritime în general? Ei bine, în primul rând pentru că şi în această industrie există reglementări aprobate cu un program de viitor de reducere drastică a emisiilor, care impun jucătorii din această piaţă să se pregătească de un viitor când navele lor vor trebui propulsate cu tehnologii care nu generează emisii de CO2.

În al doilea rând, pentru că metanolul e mai practic în condiţiile de stocare decât hidrogenul, putând fi stocat în formă lichidă în rezervoare obişnuite, fără nevoia ca acestea să fie presurizate adiţional sau răcire activ. Amoniacul, spre exemplu, are nevoie de un sistem de răcire şi presurizare pentru a rămâne lichid. La fel ca şi gazul LNG. Metanolul, însă, rămâne lichid la temperaturile atmosferice normale.

Şi în al treilea rând, cel definitoriu, metanolul poate fi produs pe cale sintetică, folosind doar energie regenerabilă, şi obţinând la final un combustibil care dă zero impact net pentru mediu. Prima etapă de a produce metanolul e producţia de hidrogen, prin cunoscutul proces de electroliză. Pentru a produce un kilogram de hidrogen, cele mai eficiente sisteme au nevoie de 52-56 kWh de electricitate din surse regenerabile.

Foto: Instalaţie de electroliză de scară industrială, pentru producţia hidrogenului

Dar întrucât acest hidrogen ajunge apoi doar o parte din compoziţia metanolului final, aceşti 52-56 kWh per kilogram de hidrogen se traduc în 9,75-10,5 kWh per kilogram de metanol, or masa hidrogenului conţinut într-un kilogram de metanol e de 0,1875 kg.

Apoi, e nevoie de CO2 pentru pasul următor de producţie. În mod ideal, acest CO2 trebuie extras din aer, dar el mai poate fi captat de la sursă sau în procese cu biomasă, cum ar fi fermentarea. Extragerea din aer e cea mai energofagă, dar pentru că e cea mai dorită, o vom lua pe ea drept referinţă. Pentru a produce un kilogram de metanol, CO2-ul va genera un consum de energie de 0,7-1,4 kWh la captare, încă 0,7-1,6 kWh pentru recircularea în reacţii şi alimentarea utilajelor industriale, apoi încă 3,1-7,1 kWh pentru generarea de căldură pentru sorbent, sinteză şi distilare. Deci, consumul total de energie aici ar fi de 4,5-10,1 kWh per kilogram de metanol final produs. Dar întrucât aici o parte din energie e necesară sub formă de căldură de temperatură joasă, e logic ca această parte să se integreze cu producţia de hidrogen, care generează pierderi prin căldură, şi atunci pierderile de acolo se transformă în energie utilă în acest proces, iar astfel consumul total scade.

Aşadar, pentru a produce un kilogram de metanol, e nevoie cam de 14,25-20,6 kWh de electricitate. Partea de 20,6 kWh e valabilă doar atunci când nu se recuperează nimic din căldura degajată, în timp ce sistemele actuale performante pot asigura o eficienţă reală de 14,25-15 kWh/kg prin recuperare avansată. Iar dacă se aplică alte metode de captare a CO2-ului, spre exemplu la sursa de poluare sau cu biomasă, consumul de energie poate fi coborât chiar la 10-11 kWh/kg. Pentru că am tot spus că metanolul e lichid, densitatea metanolului e de 0,792 kg/litru, ceea ce înseamnă că raportul de energie consumată la producţia a 1 litru de metanol va fi de 11,3-11,9 kWh/litru în cazul captării CO2-ului din aer.

Singura parte oarecum negativă e că un motor cu combustie va trebuie că consume mai mult metanol pentru a produce acelaşi lucru utili — de circa 2,5 ori mai mult în masă faţă de LNG şi circa 1,4 ori mai mult în volum. Însă şi LNG-ul trebuie stocat la temperaturi de -162 grade Celsius, cu sisteme foarte energofage.

Prin urmare, metanolul pare dublu avantajos datorită stocării pasive mai simple şi datorită faptului că acest ciclu îi permite zero emisii CO2. Or, la final se obţine metanolul cu formula CH3OH, care, atunci când ajunge în combustie, emană CO2 şi vapori de apă, unde cantitatea de CO2 eliberat la combustie va fi maxim egală cu cea captată în procesul de producţie.

Tocmai de aici şi vine atractivitatea acestui tip de combustibil. Da, el necesită procese lungi şi energofage de producţie, dar industria transporturilor maritime e unul din cei mai mari poluanţi din lume, prin urmare, cu un efort sistematizat beneficiul de a reduce aceste sute de milioane de tone de CO2 şi noxe emise anuale ar fi uriaş şi ar conta mult mai mult decât toate camioanele şi maşinile electrice din lume. Inginerii Rolls-Royce fac astfel un apel că tehnologia motoarelor navale e gata, şi ari fi nevoie şi de urgentarea producţiei la scară largă a metanolului din surse regenerabile.

Vezi mai jos şi un video cu noul motor V16 Rolls-Royce, capabil să ruleze doar pe metanol.