Hochleistung beim Neuzugang

26 MW, eine Kraftstoffeffizienz von mehr als 50 Prozent, reduzierte Opex- und Capex-Kosten: das sind einige Eigenschaften des neuen Hochleistungs-Dieselmotors 20V45/60, den MAN Diesel & Turbo vorgestellt hat. Er ist gedacht für Stromerzeugung an abgelegenen Orten und auf Inseln, wo keine Gasversorgung vorhanden ist. Gas- und Dual-Fuel-Versionen des Motors befinden sich in der Entwicklung.

26. September 2017

Außerdem wird die Motorenserie des 45/60 in Zukunft in weiteren Zylindervarianten verfügbar sein, wie MAN Diesel & Turbo weiter mitteilt.

Der Motor ist der Neuzugang in der 4x-Linie an Hochleistungs-Dieselmotoren des Unternehmens.“Eine Leistung von 26 MW ist beispiellos – das ist der stärkste Viertaktmotor am Markt”, so Wayne Jones, Chief Sales Officer von MAN Diesel & Turbo.

Der Start der Lieferung der Pilotanlage ist für Anfang 2019 geplant, die ersten Diesel-Motoren für den Markt sollen laut Unternehmen im zweiten Quartal 2020 lieferbar sein.

Einsparpotenziale

“Der 20V45/60 erweitert den derzeitigen Leistungsbereich der Viertakt-Dieselmotorenfamilie von MAN um mehr als 4 MW und bietet gleichzeitig höchste Kraftstoffeffizienz von mehr als 50 Prozent”, so Jones. Den Kunden ermögliche das Einsparungen bei Investitionen und auch den Betriebskosten.

Anlagenbetreiber profitieren unter anderem von der hohen Leistungsdichte des Motors, durch die der Investitionsaufwand deutlich reduziert werde, so das Unternehmen weiter. Weniger Motoren und weniger Platz sind erforderlich, um die gewünschte Gesamtleistung zu erzielen.

Im Vergleich mit dem Motor 48/60 TS zeigt das Unternehmen Einsparungen anhand eines Rechen-Beispiels auf: Bei einer Modell-Anlage mit 200 MW braucht die Anlage demnach 25 Prozent weniger Platz und 20 Zylinder weniger. Für die Modell-Anlage wird unter anderem angenommen, dass sie 100 Prozent Last fährt und pro Jahr 8.000 Stunden läuft. Der Schwerölpreis wird mit 260 Euro pro Tonne angenommen, der Verkaufspreis für den erzeugten Strom mit 0,08 Euro pro kWh.

Im Vergleich zum 48/60 TS sinken in diesem Beispiel über einen Zeitraum von 15 Jahren die Capex-Kosten um 11 Millionen Euro, die Opex um 60 Millionen Euro.

Wichtigste Eigenschaften

Der Motor ist sowohl für den Grundlastbetrieb als auch zur Deckung des Spitzenbedarfs geeignet. Der 45/60 erreiche Volllast innerhalb kürzester Zeit, bewältige Lastwechsel mühelos und ermögliche selbst bei Teillastbetrieb eine hohe Kraftstoffeffizienz, so das Unternehmen.

Er erreicht 600 Umdrehungen pro Minute und wird mit einer Leistung von 15,6 bis 26 MW angeboten. Der zweistufige Turbolader bedingt eine hohe Effizienz, indem ein Niederdruck- und ein Hochdruck-Turbolader in Reihe geschaltet sind.

Man habe einen maßgeschneiderten Motor entwickeln können, “der sein volles Potenzial durch eine optimierte zweistufige Turboaufladung ausschöpft. Kunden und Betreiber profitieren von maximalen Spitzendrücken und optimaler Nutzung des Miller-Zyklus“, so Dr. Gunnar Stiesch, Leiter Engineering Engines bei MAN Diesel & Turbo.

“Durch die zweistufige Turboaufladung wird eine Leistungsreduzierung selbst auf einer Höhe von 2.500 Metern über dem Meeresspiegel verhindert, und auch bei Umgebungstemperaturen von über 50 Grad Celsius zeigt der Motor keinen Leistungsabfall”, erklärt Alexander Stöckler, Global Head of Sales für die Kraftwerkssparte bei MAN Diesel & Turbo.

Der neue Motor erfüllt den Emissionsstandard der Weltbank (2007/2008) für Schweröl und Diesel. Eine Lösung mit integrierter Selektiver Katalytischer Reduktion (SCR) ist in Vorbereitung und werde die Stickoxid-Emissionen nochmals um bis zu 80 Prozent verringern, so MAN weiter.

Baukasten-System

Bei der Entwicklung des Motors hatten sich die Ingenieure eine wegweisende Leistungsdichte und Effizienz als Ziel gesetzt, berichtet Jones.

“Mit detaillierten Voruntersuchungen, basierend auf thermodynamischen Motorprozess-Berechnungen, haben wir den Verbrennungsprozess mithilfe der numerischen Strömungsmechanik (CFD) simuliert und optimiert. Außerdem wurden die mechanische Festigkeit und das Schwingungsverhalten des Motors mithilfe der Finite Elemente-Analyse optimiert. Das Aggregat wurde anschließend im weltweit größten Viertakt-Einzelzylinder-Teststand getestet und die experimentelle Optimierungs- und Validierungsphase eingeleitet”, so Dr. Gunnar Stiesch, Leiter Engineering Engines bei MAN Diesel & Turbo.

Das Modulare Design des Motors ermöglicht künftig durch einen Wechsel der Power Unit den Austausch der Kraftstoffsorte. Noch sind diese Varianten in der Entwicklung. So lässt sich später etwa im Rahmen eines Retrofits von Diesel auf Gas wechseln - vorausgesetzt man hat in der Planung die entsprechenden Anschlüsse schon vorgesehen.

Der Motor besteht aus drei Haupt-Modulen: Der Power-Unit, die abhängig von der Kraftstoffsorte ist, einem Basis-Motor und einem Turbocharger-Modul.

Der neue Motor ist auch ein Herzstück des erweiterten Systemkonzepts von MAN, das im neuen digitalen Safety and Control System, Sacos 5000, zum Ausdruck kommt, wie das Unternehmen mitteilt. Das auf einem dezentralen Designkonzept basierende System bietet Datenverfügbarkeit sowie Alarmvisualisierung und Diagnose.