Den danske skibsmotors historie: Fra Selandia til Triple E

En modig rejse for 100 år siden fra København til Bangkok med verdens første ocean-gående motorskib satte gang i en imponerende udvikling inden for dieselmotorer til skibe. Danmark har med arven fra B&W været i centrum for den udvikling i alle 100 år.

Søsætningen af Selandia i februar 1912 rangerer blandt de største danske teknologiske bedrifter nogensinde. Ikke nok med at B&W tidligt havde været ude og erhverve sig patentrettighederne til at bygge dieselmotorer, den fremsynende og teknologisk begavede tekniske direktør, Ivar Knudsen, stod personligt i spidsen for en videreudvikling af motoren, som selveste Rudolf Diesel var imponeret af.

Dertil kom en modig erhvervsmand som ØK's H.N. Andersen, der med sit ønske om at kunne besejle den lavvandede indløbsflod til Bangkok så et potentiale i de pladsbesparende dieselmotorer.

Tilsammen skabte de et afgørende vendepunkt inden for moderne skibstrafik. Dampmaskiner ville i en årrække fortsat spille en rolle på verdenshavene, men da først dieselmotoren var blevet søsat, var deres skæbne definitivt beseglet. Og selv om den dampdrevne turbine med sit overdrevne forbrug af brændstof nogle årtier senere så ud til at kunne gøre dieselmotoren rangen stridig som rederiernes foretrukne maskineri til fremdrift af flåden, skulle der blot en energikrise til for igen at vise, hvorfor dieselmotoren samlet set fortsat er den mest effektive løsning.

Selv efter 100 års udvikling er princip­perne fra de første skibsmotorer genkendelige. Men siden da er man gået fra firetakter til totakter, der er kommet turbo på, og brændstofindsprøjtningen er nu elektronisk styret. Motorer er vokset fra Selan­dias to motorer med hver 1.250 hk til langt over 100.000 hk. 1: Krumtap, 2: Plejlstang, 3: Stempelstang, 4: Brændstofpumpe, 5: Ventil, 6: Udstødsgasbeholder, 7: Krydshoved, 8: Turboblæser, 9: Skylleluftbeholder. (Grafik: Troels Marstrand)

Udviklingen af dieselmotoren blev sat i gang i Tyskland med Rudolf Diesels patent fra 1893. Men Danmark og B&W kom hurtigt til at spille en afgørende rolle. En rolle, som man har bevaret indtil i dag, hvor cirka 80 procent af alle verdens store totaktsmotorer er designet og udviklet hos det, der nu hedder MAN Diesel & Turbo på Teglholmen i København.

43 grader i maskinrummet

Men selv om Selandias jomfrurejse fra København til Bangkok og tilbage igen i 1912 kan beskrives som et teknologisk triumftog, var det ikke uden problemer. De to ottecylindrede motorer på tilsammen 2.500 hk var nærmest prototyper, og der var på det tidspunkt absolut ingen erfaringer med at lade dem fungere som eneste fremdriftsmiddel på så lang en sørejse.

Det fik besætningen i maskinrummet i høj grad at mærke, da de varmere himmelstrøg blev nået. Temperaturen i maskinrummet blev ofte målt til 43 grader celsius, og selve maskineriet led også. Udstødningsventilerne skulle med jævne mellemrum skiftes, da temperaturen her blev målt til over 390 grader, eller langt over B&W's foreskrevne 350 grader. Der skulle også udskiftes smøreoliepumper, repareres kompressoraksler og skiftes et par stempler.

Det høje aktivitetsniveau i maskinrummet gjorde også, at forventningen om at kunne reducere mandskabet i maskinrummet til bare otte - mod et tilsvarende kulfyret skibs 25 mand - sandsynligvis ikke helt kunne holde, i hvert fald ikke i første omgang.

Ikke desto mindre var verden imponeret, og mange af de store dagblade skrev begejstret om det 'skorstensløse skib', hvilket var lidt af en tilsnigelse, da skorstenen faktisk blev ført ud ved den bagerste mast.

Den britiske marineminister, Winston Churchill, var om bord, da Selandia lagde til i London, og han var synligt begejstret. En lang række journalister fra de store britiske dagblade og marine fagblade tog turen med fra London til næste stop i Antwerpen.

Men selv om Selandia havde opfyldt initiativtagernes forventninger og vakt beundring, hvor det kom frem, var det ikke alle, der kunne se en lysende fremtid for dieseldrift. Blandt andet blev der i Ingeniøren op til søsætningen debatteret mellem tilhængere af henholdsvis diesel- og dampdrift. Dengang var olie nemlig dyr, og udgiften til de ekstra fyrbødere lav.

To- eller firetakt

I dag er langt størstedelen af verdens skibsmotorer totaktere. Men sådan var det ikke i begyndelsen af 1900-tallet. Allerede Rudolf Diesel vidste godt, at totaktsprincippet var mere effektivt end firetaktsmotorer, men det var også mere kompliceret. Ivar Knudsen og B&W lagde sig tidligt fast på, at motoren til Selandia skulle være en firetakter, og ikke meget tydede på, at B&W ville gå bort fra det princip i rigtig mange år.

Men udviklingen skred fremad, og konkurrenterne begyndte op gennem 1920'erne at levere dobbeltvirkende totaktsmotorer, og sådan nogle ville ØK også have. Derfor gik man i gang med at udvikle sådan en motor, og i 1930 kunne B&W levere M/S Amerika til ØK. Om bord var en sekscylindret dobbeltvirkende totaktsmotor, som kunne levere 6.000 hk.

To år senere blev verdens største dieselmotor installeret på H.C. Ørstedværket i København. Den var på 22.500 hk og var sidste gang i aktiv tjeneste under en strømafbrydelse i københavnsområdet i 2003. Motoren indgår som en del af udstillingen i Dieselhouse og startes to gange om måneden.

B&W var ikke alene på markedet for dieselmotorer til skibe. Schweiziske Sulzer havde allerede i 1898 bygget deres første dieselmotor i samarbejde med Rudolf Diesel, og op gennem 1900-tallet var virksomheden en stærk konkurrent til B&W. Sulzers skibsmotorafdeling er i dag overtaget af finske Wärtsilä, som blandt andet var først med elektronisk styret indsprøjtning af brændstoffet i cylindrene, men mere om det senere.

Motoren får turbo

Tanken om at bruge trykluft til at øge dieselmotorens effektivitet har eksisteret næsten lige så længe som motoren selv. Ideen var i udgangspunktet, at hvis forbrændingsrummet hurtigt kunne tømmes for afgas og igen fyldes med brændstof, så ville man kunne øge effekten. Tidlige eksperimenter gik især på at tømme forbrændingsrummet, den såkaldt skylleluft. Lufttrykket blev klaret med en ekstern elektrisk drevet kompressor, og systemet blev bl.a. installeret på DFDS' to rutebåde M/S Parkeston og M/S Jylland.

Det var først omkring 1930'erne, at motorproducenterne begyndte at interessere sig for at bruge trykladning til brændstofindsprøjtningen. Konklusionen var hurtigt, at en mekanisk drevet kompressor ville give et alt for stort brændstofforbrug, og effekten gå tabt. I stedet valgte man at udnytte udstødningsgassen ved hjælp af en turbolader, som man kender det fra vore dages biler.

Effekten af turboladeren var overvældende. De første forsøg viste, at det var muligt at øge antallet af hestekræfter i en totaktsmotor med 50 procent blot ved at turbolade indblæsningsluften. Da den turboladede totaktsmotor blev præsenteret i 1951, var det med turboer leveret af schweiziske BBC. Det første skib med en egenudviklet turbolader fra B&W blev leveret i 1956.

Hurtigere og større skibe

Op gennem 1950'erne, 60'erne og 70'erne voksede skibene til enorme størrelser. Supertankere blev indført, og ikke nok med at de var enorme, de skulle også sejle hurtigt. B&W og de andre motorproducenter kæmpede hårdt mod producenterne af dampturbiner til skibe. Turbinedrift kunne tilbyde større effekt og lave omkostninger, når det gjaldt installation og vedligehold. Men effektiviteten var lavere end for dieselmotoren, og højere priser på fuelolie tog i slutningen af 60'erne livet af de sidste dampturbineskibe.

Men dieselmotorerne fortsatte med at vokse, både i størrelse og effektivitet. I 1970 var man nået op på over 45.000 hk for en enkelt motor. Der var nu tale om 12 cylindre, en slaglængde på 2 meter og en boring på 98 cm. I 1981 nåede maksimaleffekten op på 54.840 hk for en enkelt motor, og i 1993 toppede effekten med 79.800 hk for en 12-cylindret motor med en boring på 90 cm. I dag er den 14-cylindrede 14K98ME-7 med en ydelse på 118.586 hk den største motor på programmet.

Nye miljøhensyn

Størrelse og økonomi har siden dieselmotorens fødsel presset udviklerne. Men op gennem 1990'erne kom hensynet til miljøet ind som en ny spiller. Motorernes brændstofindsprøjtning har lige siden århundredeskiftet været styret af motorens mekaniske bevægelser, men især ved lav last var forbruget højt og emissionen af partikler stor.

De to store motorudviklere, B&W Diesel, som nu var ejet af MAN, og finske Wärtsila, som havde købt motordelen af Sulzer, arbejdede hårdt på en løsning. Man skævede til bilbranchen, hvor den elektroniske styring af brændstofindsprøjtningen havde ført til udvikling af 'commonrail-systemet', hvor cylindrenes indsprøjtningsdyser får brændstof fra en fælles tryksat forsyning.

Wärtsila udviklede et commonrail-system til skibenes totaktsmotorer, mens B&W Diesel arbejdede på en version med en pumpe dedikeret til hver enkelt cylinder. Begge systemer havde fordele og ulemper, men fælles for dem var, at det nu var muligt at styre brændstofindsprøjtningen med en uhørt akkuratesse. Dermed var vejen banet for lavlastdrift med høj virkningsgrad.

I 2000 testede B&W Diesel den første elektronisk styrede motor til søs, og i 2003 skete den første leverance. I dag består motorprogrammet af over 35 forskellige modeller med elektronisk styring, hvoraf den største er i stand til at levere 97.300 hk.

Nye brændsler

Tung fuelolie har været dieselmotorenes foretrukne brændsel i mere end 100 år. Men nye miljøkrav udfordrer motorproducenterne i det nye årtusinde. Det gælder både emission af svovl, kvælstof og partikler. Motorudviklere og rederierne er allerede nu i gang med at ruste sig til den regulering af NOx-emissionen, som træder i kraft i 2016. Dermed vil nybygningerne være underlagt en hel række restriktioner inden for emission af svovl og kvælstof og i forhold til motorens effektivitet.

B&W Diesel, som nu har skiftet navn til MAN Diesel & Turbo, har for nylig lanceret en motorserie, som er forberedt til de nye krav. Serien hedder G-type. Den er naturligvis elektronisk styret og i stand til at skifte mellem forskellige brændsler som tung svovlholdig fuelolie, lavsvovlholdige lettere olier og naturgas.

For at holde NOx-emissionen nede er motoren udstyret med recirkulering af udstødningsgassen. Det betyder, at mængden af ilt i forbrændingskammeret nedsættes, hvilket reducerer forbrændingstemperaturen og dermed dannelsen af NOx.

Der er ingen tvivl om, at skibsmotorer fortsat vil blive pålagt miljørestriktioner. Det vil betyde mere effektive motorer, alternative brændsler og på længere sigt også vedvarende energi på havet.

Men rejsen fra Selandia til vore dages højeffektive skibe har allerede vist en imponerende udvikling fra to motorer på tilsammen 2.500 hk, som førte et skib fra Danmark til Bangkok uden brug af kul, til næste generation af Maersks gigantiske Triple E-containerskibe, som vil kunne flytte 18.000 containere ved hjælp af to styk elektronisk styrede dieselmotorer på hver 43.000 hk.

[Læs flere artikler i jubilumsudgaven af magasinet Året Rundt

](http://livebook.dk/livebook.php?book=ing_20121214_aaretrundt)

Kommentarer (6)

En interessant og velskrevet artikel, der får mig til at spekulere på, om der med tiden bliver udviklet små kompakte lavstrålingsreaktorer, der kan levere energi til eldrift af skibe?

Tyske 'Otto Hahn' sejlede med atomdrift, store orlogsfartøjer også, men det burde da være et alternativt også for handelsflåden, når olien bliver knap eller kostbar.

  • 0
  • 0

Tak, Bjørn, for din gode gennemgang af det vi kaldte B&W; ak-ja, navnet forsvandt, men historien er således ret så dansk.
Selv var jeg med til den spændende periode fra 1950 - 55, hvor der bl.a. var fokus på turboen; ikke nogen nem eller kortvarig udvikling. Inden man kunne tumle de mange, til dels uventede hestekræfter, skulle man igennem mange prøvelser...

  • 0
  • 0

For den, der vil have hele historien, er der i år udkommet en fænomenal bog om Selandia skrevet af Anders Riis, for forlaget Nautilus.
Her får du 230 sider spækket med oplysninger og forklaringer om skibet og dets historie.
En herlig nytårsgave.
I øvrigt findes bogen både på engelsk og på dansk.
PS: Jeg har ingen aktier i dette, men er blot himmelfalden over alle detaljerne

  • 0
  • 0

En interessant og velskrevet artikel, der får mig til at spekulere på, om der med tiden bliver udviklet små kompakte lavstrålingsreaktorer, der kan levere energi til eldrift af skibe?

Tyske 'Otto Hahn' sejlede med atomdrift, store orlogsfartøjer også, men det burde da være et alternativt også for handelsflåden, når olien bliver knap eller kostbar.

Jeg tror ikke at nogen vil have et kommercielt handelsskib med en atomreaktor i deres havn, så længe at atomkraft ikke er totalt idiotsikker.

Årsagen at jeg ikke tror på at den almindelige reaktor type i dag i et alm kommercielt handelsskib er den at almindelig atomkraft stort set er en eneste der bruger et fast stof i en proces. Tænker man nærmere over det så involverer alle processer på en fabrik stort set kun enten et flydende stof eller et stof på gas form.
Ja, ja der er f.eks. forarbejdning af træ, fyre med kul, men de er heller ikke så heftigt radioaktive at centralnerve systemet lukker helt ned indenfor 1/3 minut.

  • 0
  • 0

En interessant og velskrevet artikel, der får mig til at spekulere på, om der med tiden bliver udviklet små kompakte lavstrålingsreaktorer, der kan levere energi til eldrift af skibe?

Tyske 'Otto Hahn' sejlede med atomdrift, store orlogsfartøjer også, men det burde da være et alternativt også for handelsflåden, når olien bliver knap eller kostbar.

Det er muligt at høj-temperatur MSR reaktorer har en fremtidig anvendelse til at producere syntetisk brændsel (ved at at hive kulstof ud fra CO2 i atmosfæren og spalte vand, og samle det til methan f.eks.)
Den methan kan så bruges til transport, måske er brændselsceller blevet billigere et tidspunkt ude i fremtiden.

  • 0
  • 0

Atomdrevne skibe er alt for kostbare til kommercielt brug. Teknisk er der ingen problemer i at bygge atomdrevne handelsskibe.
US Navy har en imponerende reference liste, hangarskibet USS Enterprice er netop taget ud af drift efter 50 år i søen. Men de sidste atomdrevne krydsere blev udfaset før tid, da refueling blev for kostbart. Frankrig har et enkelt atomdrevet hangarskib, men har konkluderet at det næste skal være oliedrevet. Omkostningerne overstiger de taktiske fordele, et atomdrevet skib har næsten ubegrænset rækkevide, men et hangarskib skal alligevel genforsynes med jet-fuel og ammunition en gang om ugen.
Når US Navy forsætter med atomdrevene hangarskibe, så er det nok snarere forbi militæret ikke drives ud fra almindelige økonomiske principper. Dertil kommer at et skib med 5000 mands besætning i forvejen er kostbart at holde i søen.
En afgørende detalje ved Selandia var at den kunne medføre olie til en hel rejse fra Fjernøsten, til Europa, og retur. Man bunkrede i Singapore, tæt på oliekilderne i Indonesien.
En traditionel kulfyret damper skulle derimod bunkre adskillige gange undervejs.
Store motorskibe som Emma og trible-E skibene har så stor en bunkerbeholdning at man altid kan bunkre der hvor olien en billigst.
Hvorfor gå omvejen via el-fremdrivning, de fleste atomskibe drives af gearede dampturbiner.
Tilbage i tresserne havde B&W en afdeling der forskede i atomkraft.
Paradoksalt nok blev verdens første atomdrevne handelsskib, det eller meget traditionelle passageførende fragtlinjeskib Savanna bestilt samme år som Pan Am bestilte de første Boeing 707 og DC-8, langdistance jetfly.
I sidste ende døde atomskibet på økonomien.

  • 0
  • 0