Менее чем через год, 1 января 2021 года требования Международной морской организации (IMO) по уровню токсичных выбросов оксидов азота дизельными судовыми двигателями мощностью более 130 кВт начнут действовать в акваториях Северной Европы. Ужесточение контроля за выхлопами веществ с формулой NOx коснется всех строящихся и спускаемых на воду судов. Необходимость модернизации модельного ряда остро стоит перед европейскими производителями не только огромных сухогрузов, танкеров или круизных лайнеров, но и среднеразмерных моторных яхт.
Tier I, II, III
Дополнения к Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), касающиеся выбросов оксидов азота и серы, были разработаны в 1997 году и постепенно вступали в силу на протяжении последних 20 лет. Первый вариант нормативов по выбросу NOx (Tier I) начал действовать 1 января 2000 года.
Нынешние правила (Tier III) вступили в силу 5 лет назад, 1 января 2016 года.
По сравнению с Tier I действующие требования Tier III жестче в 5 раз.
До сих пор зоны их применения — так называемые Зоны Контроля за выбросами оксидов азота (NOx Emission Control Areas или просто ECAs) — ограничивалась Восточным и Западным побережьями США и Канады, американским побережьем Мексиканского залива, а также окрестностями Гавайских островов, владений США в Карибском море и заморского сообщества Франции Сен-Пьер и Микелон (островов в 20 км к югу от канадского Ньюфаундленда).
Со следующего года Зоны контроля будут выделены в Северном море, проливе Ла-Манш и Балтийском море, где, согласно MARPOL, пока действуют ограничения только на выброс оксидов серы (SO-).
При этом вне всех зон ECA продолжают действовать нормативы Tier II, вступившие в силу 1 января 2011 года. Они жестче Tier I не в 5, а всего в 1,2–1,3 раза.
Поэтапное введение Tier III связано не только с вопросом зоны действия правил. Намного важнее, что вне зависимости от акватории пятилетняя отсрочка касалась всех рекреационных лодок с длиной по ватерлинии от 24 метров и валовой регистровой вместимостью менее 500 регистровых тонн, спущенных на воду до 1 января 2021 года.
Предполагалось, что с 2016 по 2021 год яхтенная индустрия успеет подготовиться к строительству лодок по новым нормативам. Однако заложенного времени оказалось недостаточно. Несмотря на попытки объединения, в которое вошли представители таких компаний как Ferretti, Overmarine, Monte Carlo Yachts, Princess, Sanlorenzo, Sunseeker и Viking, дополнительно отсрочить вступление в силу новых требований до сих пор не удалось.
На 2020 год запланированы два заседания Комитета по защите морской среды IMO, во время которых, возможно, решение об отсрочке все же будет принято.
Существующие системы очистки выхлопов
На больших грузовых судах для соответствия MARPOL успешно применяется выборочная каталитическая нейтрализация (SCR). Принцип работы этого метода довольно прост. Водный 32,5% раствор высокоочищенной мочевины, произведенной из природного газа, впрыскивается в выпускной трубопровод. Там под действием температуры мочевина разлагается на аммиак и углекислый газ. В результате дальнейшей химической реакции содержащиеся в отработанном выхлопе оксиды азота и аммиак превращаются в безвредные азот и водяной пар.
Однако для использования SCR на яхтах есть сразу несколько препятствий. Первое из них заключается в разном использовании двигателя. Скорость яхты непостоянна, к тому же на якорных стоянках двигатели подолгу работают вхолостую. В таком режиме сложно удерживать температуру выхлопов на определенном уровне, который требуется для эффективного использования SCR.
Во-вторых, установка системы SCR делает лодку тяжелее, расход топлива увеличивается, а это в свою очередь увеличивает расходы на содержание яхты.
Наконец, даже на многих крупных моделях в машинном отделении банально не хватает места для установки существующих SCR-систем. Особенно много пространства требуется для установки бака для хранения мочевины.
«На 50-метровой (164-футовой) лодке не так много места для размещения SCR-систем, которые сейчас доступны на рынке», — цитирует издание Boat International Ричарда Боггса (Richard Boggs), представителя компании EnerYacht, разработавшей системы очистки выхлопных газов SeaClean.
Технологии точного расчета необходимого количества раствора фактически не существует. Этот параметр можно увязать с расходом топлива, но рассчитать, сколько мочевины будет использовано именно в пределах оговоренной зоны контроля, проблематично. При этом ошибаться в расчетах в большую сторону и брать на борт слишком большой запас, утяжеляя лодку, экономически невыгодно. Но внушительными финансовыми затратами обернется и штраф за нарушение нормативов по выбросам, если мочевина вдруг закончится в самый неподходящий момент!
По данным издания International Boat Industry, для установки системы требуется увеличить стандартное машинное отделение не менее чем на 30%. На небольшой яхте это можно сделать только пожертвовав гостевой каютой, что снизит ее привлекательность для владельцев.
По средним подсчетам, на 60-метровой яхте размер бака может достигать 10 кубометров и добавлять лодке лишнюю тонну даже не будучи заполненным, и 12 тонн — вместе с содержимым.
«Для сравнения, спортивная машина примерно того же объема весит около двух тонн», — замечают в Feadship.
Тем не менее, по данным Boat International, MAN уже предложила хорошее решение для двигателей мощностью 1650 л.с. для тайваньской верфи Horizon: компактную систему SCR с маленькой помпой, которая способна работать без компрессора. Компания также прилагает немало усилий для разработки SCR для серии двигателей 2000. Первые прототипы системы уже собраны и протестированы.
Кастомизированные решения для небольших машинных отделений предлагают и в нидерландской компании MarQuip.
«У нас есть возможность комбинировать глушитель и систему очистки выхлопов. Это то, что не предлагают производители двигателей», — рассказывают в MarQuip.
По данным Boat International, подобная система, установленная над двигателями строящейся по заказу нидерландского клиента 28-метровой полуводоизмещающей яхты, имеет размеры примерно 2,3 м х 1,4 м.
Для совместимости двигателей с SCR Volvo Penta модернизирует как производимые ею двигатели (с приводами IPS и валовыми приводами), так и генераторы. Компания начала разработку системы очистки выхлопов в 2018 году и успела наработать 35000 часов тестов. Система будет не только фильтровать выхлоп, но и работать как глушитель, снижая шум на 35 дБ. Проблему поиска в машинном отделении свободного места в Volvo Penta предлагают решить за счет гибкости при установке системы: бак можно повесить над двигателем, поставить на него или на пол рядом. Все данные о системе (включая не только уровень, но и качество мочевины) будут выводиться на ж/к экраны на посте управления.
В Rolls-Royce тоже решили не изобретать велосипед и адаптировать двигатели MTU к технологии SCR. Свои наработки компания осенью 2019 года показала на яхтенных выставках в Каннах и Монако. Модернизировать удалось линейку MTU 4000 с двигателями мощностью от 2830 до 3900 кВт. К 2021 году будет готова серия 2000, охватывающая диапазон 1270–1940 кВт. Как и Volvo Penta, Rolls-Royce позаботилась о том, чтобы информация о состоянии системы была на виду у рулевого.
Одной из первых яхт с двигателем MTU, соответствующим новым стандартам, стала 80-метровая Bilgin 263, построенная в Турции. Ее передали владельцу в феврале 2020 года. А всего через месяц в Италии состоялась передача 62-метровой CRN 137, сертифицированной по стандартам Tier III. CRN утверждает, что теперь все мегаяхты под ее брендом гарантированно будут иметь сертификацию по Tier III.
Альтернативные методы
В Feadship пошли по пути разработки собственной методики очистки выхлопов и начали работу совместно с крупнейшим нидерландским научно-исследовательским центром — Нидерландской организацией прикладных научных исследований (TNO). Разделенная на два модуля система Oxywash, созданная в результате этого сотрудничества, не требует ни много места, ни бака с мочевиной.
На первом этапе оксиды азота делают водорастворимыми. Для этого при низкой температуре проводят реакцию с озоном, получаемым из обычного воздуха, а при высокой — каталитическую реакцию. Соединяясь в последующем с морской водой, оксиды преобразуются в нитриты и нитраты, которые и так есть в ней в природе. Более того, эти нитриты и нитраты — необходимые компоненты для жизни морских растений и животных.
Уже упомянутая система Sea Clean, разработанная американской компанией EnerYacht, использует керамические фильтры для сажи. Они покрыты металлом, который выступает в роли катализатора, окисляющего углеводороды, сажу и ароматические соединения в составе выхлопного газа. На выходе остаются только углекислый газ и водяной пар. Таким образом фильтр вылавливает до 95% частиц, содержащихся в выхлопе.
Еще одной важной особенностью этой системы является то, что для эффективной работы она не требует изначальной высокой температуры выхлопа. Для поддержания необходимой температуры используется избыточная энергия генератора: выхлоп перед подачей в фильтр подогревает электрообогреватель.
Кардинальные меры
Несмотря на существование разных способов очистки выхлопов, некоторые верфи при вступлении в силу нормативов Tier III вынуждены просто отказаться от производства ряда моделей.
Если отсрочка, действовавшая с 2016 по 2021 год, не будет продлена, по такому пути пойдут в Viking Yachts. Во время выставки в Форт-Лодердейле осенью 2019 года президент и CEO компании Пэт Хили (Pat Healey) уже объявил о прекращении выпуска моделей длиной свыше 24 метров вроде Viking Yachts 92 Convertible и Viking Yachts 93.
