Slik måles NOx på en skipsmotor

Hvorfor måle om bord i det hele tatt?

En skipsmotor ble testet på prøvebenk før den fikk EIAPP-sertifikat. Men motoren om bord er ikke den samme som på benken: den har fått nye dyser, justert innsprøytingstidspunkt, kanskje en turbolader av annen type – og den har gått noen tusen timer. NOx Technical Code krever derfor at motoren ved besiktelser kan vise at den fortsatt er innenfor grensen, og NOx-fondet krever målte utslippsfaktorer for at avgiften skal beregnes riktig.

Koden åpner for tre metoder: parameterkontroll (sammenligne komponenter og innstillinger med Technical File), forenklet måling om bord, og direkte måling og overvåking. Denne artikkelen handler om de to siste – det vi gjør når vi kommer om bord med utstyret.

1. Forberedelser

En vellykket måling begynner før mobilisering. Vi trenger motorens Technical File, sist gjeldende måleprotokoll, oversikt over lastpunkter motoren faktisk kan kjøres på, og en plan for hvor prøvetakingssonden kan monteres i eksosrøret. Sonden skal sitte i en rett strekning med jevn strømning, etter turbolader og før eventuell rensing – eller både før og etter, når SCR-anlegget skal dokumenteres.

Vi avtaler også med maskinsjefen hvordan lasten skal styres. For en hovedmotor på propellkurve (E3-syklus) måles det ved 100, 75, 50 og 25 % last; for hjelpemotorer og dieselelektriske anlegg (D2/E2) ved faste turtall og 100, 75, 50 og 25 % (E2) eller 100, 75, 50, 25 og 10 % (D2). Ved seilas krever det tid: motoren skal ha stabilisert seg på hvert punkt før prøven tas.

2. Utstyret

NOx måles med kjemiluminescens (CLA), som er referansemetoden i både ISO 8178 og NOx Technical Code. Prøvegassen føres gjennom oppvarmede prøvetakingslinjer, normalt ved 190 °C, slik at vanndamp og NO₂ ikke faller ut før analysatoren. Samtidig måles O₂ (paramagnetisk), CO og CO₂ (NDIR) og som regel HC (FID). O₂ og CO₂ er ikke bare tilleggsinformasjon – de brukes til å beregne avgassmengden og til å kontrollere at prøven er representativ.

Analysatorene kalibreres mot sertifiserte kalibreringsgasser før og etter hver måleserie. Avdriften mellom de to kalibreringene må ligge innenfor kodens grenser, ellers underkjennes serien og måles på nytt. Ecoxy bruker Horiba PG-250 med LabVIEW-basert datainnsamling, og loggfører alle rådata kontinuerlig.

3. Selve målingen

På hvert lastpunkt registreres samtidig: NOx-konsentrasjon i avgassen, motorens effekt og turtall, drivstofforbruk eller luftmengde, og omgivelsesforholdene i maskinrommet – temperatur, trykk og luftfuktighet. Fuktigheten er viktig: NOx-dannelsen avhenger av luftens vanninnhold, og koden krever at resultatet korrigeres til referansebetingelser (10,71 g vann per kg tørr luft ved 25 °C) med faktoren k_hd.

Konsentrasjonen i ppm gjøres om til massestrøm (g/h) ved hjelp av avgassmengden, som beregnes fra drivstofforbruk og karbonbalanse eller fra målt luftmengde. Deles massestrømmen på effekten, får man den spesifikke verdien i g/kWh for hvert lastpunkt.

4. Fra fire tall til ett

Hvert lastpunkt har en vektfaktor i testsyklusen. I E3 vektes 100 % last med 0,2, 75 % med 0,5, 50 % med 0,15 og 25 % med 0,15. Den vektede summen av massestrøm delt på den vektede summen av effekt gir motorens sykluvektede NOx-verdi – tallet som sammenlignes med Tier-grensen. Ligger det under, er motoren i samsvar. Ligger det over, skal årsaken finnes før motoren kan godkjennes.

For NOx-fondet er det de samme målingene som gir utslippsfaktoren i gram NOx per kg drivstoff, som avgiften beregnes fra. Én måling, to formål.

5. Rapporten

Den akkrediterte rapporten dokumenterer alt inspektøren og NOx-fondet trenger: motoridentitet og parametre, prøvetakingspunkt, kalibreringer og avdrift, rådata for hvert lastpunkt, omgivelseskorreksjoner, beregningene og konklusjonen mot grenseverdien. Rapporten er juridisk gyldig dokumentasjon overfor Sjøfartsdirektoratet, klasseselskap og NOx-fondet.