I Congreso del Gas Natural en el Transporte

Transcripción

1 I Congreso del Gas Natural en el Transporte TECNOLOGIAS DE MOTORES JOSU GOIOGANA Wärtsilä Ship Power Madrid, 26 de Septiembre 2012

2 Wärtsilä Corporation SHIP POWER POWER PLANTS SERVICES

3 Energía en tierra Flexible baseload power generation Grid stability and peaking Industrial self-generation Solutions for the oil and gas industry Oil, dual-fuel and gas fired power plants Liquid biofuel power plants Flexible grid stability power plants Combined heat & power plants (CHP) Pumping and compression applications

4 Wärtsilä Services 70 paises 160 localizaciones personas personal de campo Somos el único grupo en el mercado con capacidad de ofrecer un soporte 24/7 a nuestros clientes, de forma global, tanto en asistencia técnica como de repuestos

5 Wärtsilä Industrial Operations - R&D Rubbestadneset, Norway CPP, Gears Stord, Norway Electrical & Automation systems Trondheim, Norway Frequency converters Vaasa, Finland W20; W32/32DF/34SG, Ecotech Turku, Finland Ecotech Espoo, Finland Fuel cells, Ecotech Havant, UK; Slough, UK Face Seals, Synthetic Bearings Trieste, Italy W26, W38, W46, W46F, W50DF, W64 Drunen, The Netherlands CPP, FPP, Thrusters Winterthur, Switzerland 2-stroke: RT-flex, RTA Toyama, Japan Rubber Seals & Bearings Bermeo, Spain W20DF, W34SG, W50DF

6 Wärtsilä Ibérica SA Fábrica y laboratorio de motores de gas en Bermeo (Bizkaia) Fábrica de hélices en Maliaño (Cantabria)

7 Wärtsilä Ibérica SA Bermeo Validation Center - Gas W18V32 desde 1998 a 2004 W18V220 desde 2000 a horas 3000 horas W20V34SG desde 2001 a horas W16V34SG desde 2008 W6L50DF desde 2004 W6L20DF desde horas horas 1200 horas

8 OBJETIVOS DE LA INDUSTRIA HOY Sostenibilidad medioambiental Eficiencia energética Fiabilidad de la maquinaria Seguridad de operación

9 El Gas Natural colabora en mejorar el medioambiente -25% Emission values [%] CO 2-85% -99% NO x SO x -99% Particulates Dual-Fuel engine in gas mode Diesel engine 0

10 El motor a GN mejora eficiencia energética y consumo Engine (Tier II) SFOC 46C 46F 7515 kj/kwh 7387 kj/kwh 50DF, diesel 8070 kj/kwh 50DF, gas 7295 kj/kwh

11 Motores de 4 Tiempos VELOCIDAD MEDIA

12 Desarrollo de motores de gas en Wärtsilä GAS-DIESEL (GD) DUAL- FUEL (DF) SPARK-IGNITION GAS (SG)

13 Tecnología de los motores Wärtsilä de Gas Motores Gas-diesel (GD) : Funciona con distintas mezclas gas / diesel or solo en diesel. El proceso de combustion de la mezcla gas, diesel y aire es en ciclo Diesel. Motores de gas con bujía (SG) : Funciona solo con gas El proceso de combustion de la mezcla gas y aire es en ciclo Otto, inciado mediante una bujía. Motores Dual-fuel (DF) : Funciona en gas inyectando un 1% de Gas-Oil, o funciona en modo diesel. El proceso de combustión de la mezcla gas y aire es en ciclo Otto, o alternativamente el proceso de combustion de la mezcla diesel y aire es en ciclo Diesel Gas a alta presión (>300 bar) Gas a baja presión (< 10 bar) Gas a baja presión (<10 bar) Nuevos motores duales 20DF, 34DF, 70DF Motores Gas-diesel (GD) Motores Dual-fuel (DF) Motores de gas con bujía (SG) 32DF, 50DF 34SG 32GD, 46GD

14 Seleccionar la tecnología adecuada ** ** ** ** * * GAS INJECTION DUAL-FUEL (DF) Cumple IMO Tier III Funciona con gas a baja presión *** ** ** ** ** * ** ** * * GAS INJECTION SPARK-IGNITION GAS (SG) Cumple IMO Tier III Solo con gas. No hay redundancia. No hay flexibilidad con HFO * * GAS INJECTION GAS-DIESEL (GD) NO cumple con IMO Tier III Necesita suministro de Gas a alta presión

15 La elección de Wartsila para aplicaciones marinas... ** ** ** ** * * DUAL-FUEL (DF) GAS INJECTION 1 Solo necesita una instalación de gas a baja presión 2 Flexibilidad absoluta de uso de combustibles: GAS, MDO y HFO 3 Cumple la más estricta reglamentación IMO Tier III

16 Características principales del motor Wärtsilä DF Control de la Combustion Válvula principal de gas (UNIC C3) Engine Control System Ajuste INDIVIDUAL de alimentación de gas e inyección en cada cilindro. Sensor de combustion en cada cilindro. En caso de knocking, solo se ajusta el cilindro afectado. Input: Power Speed Air / fuel ratio Etc. Vávula de Inyección Dual-fuel Sensor Knocking Sensor de Presión de Combustión del cilindro

17 Ventana de operación BMEP [ bar ] Funcionamiento óptimo para todos y cada uno de los cilindros Knocking Operating window Misfiring Thermal efficiency [ % ] NOx emissions [ g / kw h ] Relación mezcla Aire / Fuel

18 Modos de operación Modo Gas Se funciona en GAS en ciclo Otto con inyección piloto de MDO (1%). El paso a modo diesel es automatico e instantaneo en situaciones de alarma y sin pérdida de potencia ni velocidad Modo Diesel Se funciona en HFO o MDO con inyección piloto de MDO. El paso a gas es voluntario y se efectúa a una carga no superior al 80% sin pérdida de potencia ni velocidad. 0% Carga Modo Gas Modo Diesel

19 Paso de GAS a MDO al 100% de carga Speed Load Receiver pressure Gas pressure Pilot fuel pressure Diesel actuator

20 Paso de MDO a GAS al 80% de carga Speed Gas pressure Load Receiver pressure Pilot fuel pressure Diesel actuator

21 Ventajas del Dual-Fuel frente a motores de bujía (SG) REDUNDANCIA Cambio de combustible sin interrupciones en potencia o velocidad. Capacidad para operar en combustibles líquidos (HFO) fuera de zonas ECA Se puede cambiar de ruta (flete) a un buque puesto que el suministro de gas no es problema. Puede funcionar con HFO.

22 Ventajas del Dual-Fuel frente a motores de bujía (SG) SEGURIDAD En un buque con motores SG (bujía) necesitaríamos un sistema PTI / take-me-home con generadores diesel o duplicar los circuitos y sistemas de alimentación de gas Un buque solo gas unicamente se puede hacer con seguridad empleando motores DF

23 Ventajas del Dual-Fuel frente a motores de bujía (SG) Intervalos de Servicio interval Período normal entre intervenciones en Dual-fuel es 6 000hrs (toberas) Período normal entre intervenciones en SG es hrs (bujías)

24 Ventajas generales de los motores Dual-Fuel RESUMEN: Alto rendimiento en gas Períodos de servicio más largos y vida de componentes más larga que con HFO Posibilidad de operar en todo tipo de combustible (HFO, MDO, LNG, LBF) Mismo aceite lubricante para todos los combustibles

25 Portfolio de Motores Dual-Fuel para aplicaciones marinas 20DF 6L20DF 1.0 MW 34DF 8L20DF 9L20DF 6L34DF 9L34DF 12V34DF 16V34DF 20V34DF Aplicaciones Electricas & Mecánicas 50DF 6L50DF 8L50DF 9L50DF 12V50DF 16V50DF 18V50DF MW 0 MW 5 MW 10 MW 15 MW

26 Motores de 2 Tiempos LENTOS

27 Motores de gas de 2-tiempos selección de tecnología Requisitos del mercado para la selección de la tecnología de gas más adecuada: 1. Cumplir con los requisitos de emisiones de NOx del IMO Tier III SIN post-tratamiento de los gases de escape 2. Empleo de gas a BAJA presión (< 10 bar) para evitar el uso de compresores o bombas criogénicas CAPEX y OPEX más bajos Mejor rendimiento 3. Capacidad de ser Dual Fuel operar tanto en gas como en HFO

28 Motores de gas de 2-tiempos Gas Diesel GD (GI) Características: Motor 2-T ciclo diesel Necesita gas a 300 bar de presión Sistema de gas a alta presión con compresor o con una bomba criogénica Consumo de combustible piloto es el 5%. Solo puede ir a gas por encima de 10-15% de carga del motor Para cumplir con la normativa de emisiones necesita de post-tratamiento de los gases de escape Necesita SCR/EGR para rebajar las emisiones de NOx en un 20% en modo gas y cumplir IMO Tier III Necesita Low sulphur fuel o scrubber para eliminar el SOx en zonas ECA

29 Motores de gas de 2-tiempos Gas Diesel GD (GI) Pros: Tecnología muy conocida y veterana en Wärtsilä (4-S) Tiene capacidad Dual-Fuel No se compromete el modo diesel Entrega la misma potencia en gas que en diesel Contras: Necesita de un sistema de gas a alta presión con compresor o con una bomba criogénica NO cumple con los niveles de NOx del IMO Tier III sin posttratamiento de los gases de escape (SCR o EGR) Inyección Directa, difusion combustion

30 Compatibilidad del GD con los requerimientos del mercado Gas Diesel 1. Cumple con los requsitos de NOx del IMO Tier III SIN post-tratamiento de los gases de escape 2. Sistema de baja presión de gas (< 10 bar) evitando compresor o bomba criogénica CAPEX y OPEX bajos Mejor rendimento que diesel 3. Capacidad Dual Fuel operacion tanto en gas como HFO

31 Programa Wärtsilä de motores lentos Dual-Fuel Capacidad Dual Fuel Cantidad de MDO Piloto al 100% carga es de ~1% LNG MDO HFO Se alimenta con gas a Baja Presión Se trabaja con una presión de gas inferior a 10 bar en cualquier carga y condición El sistema de almacenaje y tratamiento del gas no precisa de equipos separados para alimentar al motor No necesitamos equipos secundarios para cumplir con los límites IMO Tier III Se inició el programa de instalación en Febrero 2011 Se informó del éxito de las primeras pruebas en Septiembre 2011

32 Programa Wärtsilä de motores lentos Dual-Fuel Pre-mixed lean-burn combustion Características: El motor trabaja según el Ciclo Otto Se inyecta el gas a media carrera. Con inyectar Gas a baja presión es suficiente (<10 bar) Impacto inmediato en la reducción de nivel de NO X Cumple IMO Tier III sin ningún tratamiento adicional de los gases de escape Scavenging Compression/ gas admission Ignition expansion

33 Motores de gas de 2-tiempos LP Dual Fuel DF Combustion lean-burn de Pre-mezcla Pros: Gas a baja presión (LP) <10 bar IMO Tier III NOx compatible SIN post-tratamiento de gases de escape Alto rendimiento (> diesel) Tecnología de éxito comprobado en los motores de 4- tiempos de Wärtsilä Contras: Tecnología no aplicada antes en 2-tiempos

34 Compatibilidad del DF con los requerimientos del mercado Dual Fuel 1. Cumple con los requsitos de NOx del IMO Tier III SIN post-tratamiento de los gases de escape 2. Sistema de baja presión de gas (< 10 bar) evitando compresor o bomba criogénica CAPEX y OPEX bajos Mejor rendimento que diesel 3. Capacidad Dual Fuel operacion tanto en gas como HFO

35 Programa de motores Wärtsilä Dual-Fuel de dos tiempos SCR + Urea? Exhaust Gas Recirculation? Scrubber + Caustic soda? HP pumps HP evaporators Expensive piping & installation? 300 bar gas pressure onboard?

36 Motor de Test Wärtsilä RT-flex50

37 Motor de Test Wärtsilä RT-flex50

38 Motores Dual-Fuel Wärtsilä de dos tiempos

39 SOLUCIONES INTEGRALES LNGPac

40 Wärtsilä es un integrador de sistemas INTEGRACIÓN de SISTEMAS

41 LNGPac una solución completa e integral F No hay partes móviles en el sistema de combustible! E D A C B A. Tanques de almacén B. Evaporadores (cold box) C. MP Dual-Fuel D. MMAA Dual-Fuel E. Equipo de toma de gas F. Automacion & control

42 GVU encapsulado de Wärtsilä La unidad se instala en la propia sala de máquinas Diseño compacto y de fácil instalación (plug-and-play) Sistema de ventilación integrado cuando se combina con el LNGPac Costes menores que los derivados de un cuarto convencional destinado al GVU Su tamaño compacto lo hace ideal para retrofit

43 Wärtsilä LNGPac Buque de pasaje

44 PROYECTOS DE INTEGRACIÓN

45 Viking Line 2800 Pax Cruise Ferry Equipos relacionados con Gas 4 x Wärtsilä 8L50DF (DE) GVU in enclosure LNGPac200 : 2 x 200 m3 Bunkering system Safety systems Cold recovery for HVAC Equipos NO relacionados con Gas 2 x FPP (Stainless Steel) Shaft lines Seals & Bearings Bow Thrusters Stern Thruster Compact Silencer System (CSS)

46 Tarbit Shipping 27k dwt chemical carrier Equipos relacionados con Gas 2 x Wärtsilä 6L50DF (DM) - converted GVU in enclosure LNGPac200 : 2 x 500 m3 Gas piping (single and double walled) Gas detection system Safety systems Equipos NO relacionados con Gas Ship Design Torque meter for power measurement Exhaust system Fire-fighting upgrade Electrical system NO X measurement during sea trial LNGPac training for personnel

47 Aplicaciones Dual-Fuel Referencias Power Plants Merchant Offshore Cruise and Ferry Navy DF Power Plant 51 installations 186 engines Online since1997 LNGC 108 vessels 429 engines Conversion 1 Chem. Tanker 2 engines conv. Complete gas train Complete design PSVs/FPSOs 20 vessels 93 engines Online from 1994 New orders: Harvey Gulf; the first 4 LNG-PSV to be operated in the Gulf of Mexico! LNG ferries 1+1 vessels 4 engines per vessels Complete gas train 2800 passengers In service in 2013 Coastal Patrol New in March NEWS: 2xWärtsilä 6L20DF para Dutch Inland Water Way, Propulsión Mecánica ~190 installations > running hours

48 Gas!