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Kurz gesagt
Ein Dual-Fuel- oder wasserstofffähiger Motor kann mit mehr als einem Brennstoff laufen, und wie sich seine Wärme auf Mantelwasser, Ladeluft und Öl verteilt, kann sich mit dem Brennstoff ändern. Der Kühler muss daher jeden Betriebsmodus abdecken, in dem der Motor laufen kann, nicht nur den üblichen. Bei einem Motor, der später auf Wasserstoff umgerüstet wird, sollte die Kühlanlage mit diesem Schritt im Voraus geplant werden, damit der Kühler nicht zum Grund für eine verzögerte Umrüstung wird.
Immer mehr Anfragen für Gasmotorenkraftwerke enthalten inzwischen eine kurze Zeile in der Spezifikation: Der Motor ist wasserstofffähig, oder die Anlage muss zwischen Brennstoffen umschalten können. Für den Kühler wiegt diese Zeile mehr, als es scheint. Das Motordatenblatt, das die meisten Käufer senden, deckt einen Brennstoff bei einer Last ab, und die daraus ausgelegte Kühlanlage deckt diesen Fall gut ab. Dieser Leitfaden erklärt in einfachen Worten, warum ein Motor, der mehr als einen Brennstoff verbrennen kann, seiner Kühlanlage etwas mehr abverlangt, und welche Angaben dem Hersteller helfen, es beim ersten Mal richtig zu machen.
Was die Begriffe bedeuten
Ein Dual-Fuel-Motor läuft mit Gas, zu dessen Zündung eine kleine Menge flüssigen Brennstoffs benötigt wird, und kann bei Ausfall der Gasversorgung meist vollständig auf flüssigen Brennstoff umschalten. Schiffe, Inselnetze und Anlagen mit unzuverlässiger Gasleitung setzen sie aus genau diesem Grund ein. Ein wasserstofffähiger Motor ist ein Gasmotor, der einen Wasserstoffanteil im Erdgas aufnehmen kann oder für eine spätere Umrüstung auf einen höheren Wasserstoffanteil vorbereitet wurde.
Der Begriff „fähig“ wird im Markt locker verwendet. Bei einem Motor bedeutet er, dass er heute mit einer Mischung läuft; bei einem anderen, dass bei einer künftigen Überholung bestimmte Teile ausgetauscht werden. Welcher Fall zutrifft, steht in den Unterlagen des Motorherstellers, und das ist das Erste, was wir sehen möchten.
Warum der Brennstoff die Kühllast verändert
Ein Motor wandelt einen Teil seines Brennstoffs in Leistung um, den Rest in Wärme, die über das Abgas, das Mantelwasser, die Ladeluft und das Öl abgeführt wird. Der Anteil, den jeder davon aufnimmt, ist nicht festgelegt. Er hängt von der Art der Verbrennung ab, von der Luft, die dem Motor zugeführt wird, und davon, wie der Motor auf diesen Brennstoff abgestimmt ist. Ändert man den Brennstoff, verschiebt sich die Aufteilung, mal zum Mantelwasser, mal zur Ladeluft.
Wasserstoff verbrennt schneller und entzündet sich leichter als Erdgas, daher werden Motoren, die damit laufen, so abgestimmt, dass die Verbrennung ruhig bleibt; kühlere Ladeluft ist eines der Mittel dafür. Bei einem Dual-Fuel-Motor hat der Betrieb mit flüssigem Brennstoff und der Gasbetrieb jeweils eine eigene Wärmebilanz, und in jedem Betrieb kann eine andere Leistung zugelassen sein. Für den Kühler sind all das unterschiedliche Lasten auf denselben Kreisläufen.
Jeder Betriebsmodus muss abgedeckt sein
Die Kühlanlage kann nicht wählen, in welchem Betrieb der Motor am heißesten Nachmittag des Jahres läuft. Fällt im Sommer die Gasversorgung aus und der Motor schaltet auf flüssigen Brennstoff um, muss der Kühler genau diesen Fall in diesem Moment tragen. Dasselbe gilt für einen Motor, der in manchen Monaten mit einer Wasserstoffmischung und in anderen mit Erdgas läuft. Die Auslegung wird daher gegen jeden Betriebsmodus geprüft, in dem der Motor laufen kann, und der anspruchsvollste bestimmt jeden Kreislauf.
Hier greifen die meisten ersten Anfragen zu kurz: Es wird nur der Hauptbrennstoff übermittelt. Fordern Sie beim Motorhersteller die Wärmedaten jedes Brennstoffbetriebs an oder eine Erklärung, dass die Kreisläufe gleich bleiben, und senden Sie beides mit der Anfrage. Das kostet zu Beginn einen Tag und spart später eine Neuauslegung.
Jetzt für eine spätere Umrüstung planen
Ein als wasserstofffähig gekaufter Motor kann jahrelang mit Erdgas laufen, bevor der Wasserstoff kommt. Der Kühler ist am Tag der Umrüstung in der Regel noch an Ort und Stelle und sollte nicht der Teil sein, der sie aufhält. Wenn die künftigen Daten bereits bekannt sind, kann der Kühler von Anfang an für beide Fälle ausgelegt werden. Wenn sie noch nicht bekannt sind, hilft es, auf dem Gelände Platz und Anschlüsse vorzusehen, damit ein Registerabschnitt oder eine Einheit ergänzt werden kann, ohne alles andere zu versetzen.
Auf Anlagen, die Wasserstoff handhaben, kann es außerdem Bereiche geben, in denen elektrische Betriebsmittel Explosionsschutzvorschriften erfüllen müssen. Steht der Kühler, stehen seine Ventilatoren oder seine Verkabelung in oder nahe einem solchen Bereich, muss der Hersteller dies wissen, bevor die Ventilatormotoren ausgewählt werden.
TECS Engineering entwirft und baut Kühler und LT/HT-Kühler für Gas-, Dual-Fuel- und Dieselmotoren. Senden Sie die Motordaten für jeden Brennstoffbetrieb und die Standortbedingungen, und TECS führt die Berechnung für jeden Fall durch, in dem der Motor laufen kann.
Kurz gesagt
- Dual-Fuel-Motoren laufen mit Gas und können auf flüssigen Brennstoff umschalten
- Wasserstofffähig kann heute eine Mischung oder eine Umrüstung bei einer späteren Überholung bedeuten
- Die Wärmeaufteilung zwischen Mantelwasser, Ladeluft und Öl kann sich mit dem Brennstoff ändern
- Der Kühler muss jeden Betriebsmodus tragen, auch den heißesten Tag im anspruchsvollsten Modus
- Für eine spätere Wasserstoffumrüstung Kühlanlage und Platzbedarf auf dem Gelände jetzt planen
- Wasserstoffanlagen können Explosionsschutzregeln für Ventilatoren und Verkabelung festlegen
Was in eine Anfrage gehört
- Motorhersteller und -typ sowie die Brennstoffe, mit denen der Motor laufen kann
- Motordatenblatt für jeden Brennstoffbetrieb oder die Wärmeleistung, der Durchfluss und die Temperaturen jedes Kreislaufs je Betriebsmodus
- Ob eine Wasserstoffumrüstung geplant ist und die Motordaten danach, falls bekannt
- Umgebungsbedingungen des Standorts am heißesten Tag, Höhenlage und die Beschaffenheit der Luft am Standort
- Alle Bereiche auf dem Gelände mit Explosionsschutzregeln in der Nähe des Kühlers
- Schallgrenzwert, Stromversorgung der Ventilatoren und der verfügbare Platz für den Kühler
Häufige Fragen
Braucht ein wasserstofffähiger Motor einen anderen Kühler?
Nicht immer ein anderer, aber einer, der sowohl gegen die Motordaten für Wasserstoff als auch für Erdgas geprüft wurde. Die Wärmeaufteilung zwischen den Kreisläufen kann sich mit dem Brennstoff ändern, und der Kühler muss beide abdecken.
Was bedeutet Dual-Fuel für das Kühlsystem?
Der Motor hat einen Gasbetrieb und einen Betrieb mit flüssigem Brennstoff, jeweils mit eigener Wärmebilanz. Der Kühler ist so ausgelegt, dass er am heißesten Tag den anspruchsvolleren der beiden trägt.
Kann ein bestehender Kühler bleiben, wenn der Motor auf Wasserstoff umgerüstet wird?
Manchmal. Es hängt davon ab, wie sich die Motordaten nach der Umrüstung ändern. Senden Sie die Daten des alten Kühlers und die neuen Motordaten, dann kann das vorhandene Gerät geprüft werden, bevor etwas ersetzt wird.
Welche Motordaten sollte ich beim Motorhersteller anfordern?
Die Wärmeleistung, der Durchfluss und die Temperaturen jedes Kühlkreislaufs für jeden Brennstoff, mit dem der Motor laufen kann, oder eine Erklärung, dass sie sich zwischen den Betriebsarten nicht ändern.
Ändert ein Wasserstoffstandort die Ventilatormotoren?
Das kann sein. Steht der Kühler in oder nahe einem Bereich mit Explosionsschutzregeln, müssen die Ventilatormotoren und die Verkabelung diese erfüllen; deshalb gehört die Einstufung des Standorts in die Anfrage.
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