WAGO I/O System 採用例：船舶用排ガス処理システム

排出規制は、多くの港や沿岸地帯で実施されています。 しかし、従来の燃料を使用する船の大多数はそれらに準拠することができません。海運会社は、規制に対応し国際的に業務を継続するために、適切な技術で船を改造する必要があります。ETB Energietechnik Bremen 社は排出ガスを大幅に削減する特殊な排気ガス後処理システムを開発、販売しています。このシステムに使用される制御、監視装置は、海上の過酷な条件に耐える必要があります。これに対応するため ETB 社は WAGO I/O System を採用しました。

国際海運は主に、高レベルの煤、窒素酸化物、硫黄酸化物など、排出される物質に問題のある燃料を使用します。排出ガスは主に沿岸地域や港湾都市で許可されている以上に空気を汚染します。過去数年間、船舶からの排出に関する多くの規制が制定され、硫黄酸化物（SOx）、窒素酸化物（NOx）、オゾン層破壊剤（CFCを含む）、船内のごみやごみの焼却、エネルギー効率（EEDI）に影響を与えています。また「排出規制区域」（ECA）が導入されます。

MARPOL、附属書 VI「船舶による汚染防止のための国際条約」は現在、世界中の船舶燃料に対してより厳しい制限を適用しています。海運会社は、排気ガスの残留物質を低減するため、特殊なフィルターシステムを設置する義務があります。2010 年以降、ECA 地域の北海とバルト海では、船舶の燃料に含まれる硫黄に 1 ％の制限が設定されていましたが、2015 年 1 月 1 日に 0.1 ％ に引き下げられました。ETB Energietechnik 社の船舶用排気ガス洗浄システムは、新旧両方の排出制限に準拠しています。同社はエネルギーおよび環境分野で長年の実績があり、ディーゼル粒子フィルターなどの技術を専門としています。

同社は全長 105 メートルのプライベートヨットを含む新しい造船プロジェクトに排気ガス後処理システムを提供しました。そのシステムは、セラミックハニカムフィルターを使用して、エンジンの排気ガスから固体粒子の約 99 ％ を除去します。残留物質はハニカムフィルターに集められ、運転中に発生する高温により水蒸気と二酸化炭素に酸化されます。
「当社のシステムを使用すると、非常に高いろ過効果が得られますが、ガス洗浄システム、いわゆるスクラバーは、すす粒子の約 50 ％しか結合できません」と ETB 社のテクニカルマネージャーである Michael Bajohr 氏は述べています。彼はまた、改善された洗浄効果に加えてフィルターシステムの空間的およびメンテナンス要件の削減を強調しています。「私たちのシステムに可動部品はありません。そして、灰堆積物のメンテナンスは、約 2,500 ～ 4,000時間ごとに行います。それに対して、スクラバー (洗浄集塵装置) は非常に大きく、常に大量の廃水を生成するか、港でしかシステムの運用ができません。我々の技術は、特に旅客船においてスタンダードになりました。」

フィルターシステムの洗浄性能とエネルギー消費量は、電子制御システムによって常に制御および最適化されています。「制御システムのコンポーネントは、制御盤に収容します。しかし盤内のスペースは非常に少なく、厳しい設置環境にも対処しなければなりません。多くの船主は、コスト面から結露を防止するための制御盤の空調装置を設置したくないと考えているため、耐環境性に優れたコンポーネントを探す必要がありました。」と、ETB 社のテクニカルマネージャーは、システムのいくつかの課題を挙げて述べています。

船舶では、塩分を含んだ空気、温度変化、強い振動、衝撃負荷、および電源の大きな電圧変動により、電気機器や電子制御装置に高い信頼性が要求されます。そのため、ETB 社では、-5 ～ +55 ℃ の環境温度に耐えることができ、高温または低温の急激な変化でも障害が発生しない、非常に堅牢でコンパクトな I/O System を必要としていました。さまざまなメーカーの製品を検討した結果、ETB 社は WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR を採用しました。ドイツロイド船級協会（GL）海事認証の取得、電磁両立性、干渉に対する耐性、安全性、およびフィールドバスに依存しないインターフェースなどにより、WAGOが選択されました。

ディーゼルエンジンからの排気ガスの流れは、制御を改善し、焼却プロセスで消費されるエネルギーを最小限に抑えるために、別々のストランドに分割されます。その後、ろ過システムを介して別々に供給されます。流れる空気の温度は、エンジンの排気ガス量に応じて個別に監視されます。センサーは常にエンジンの負荷、圧力、温度を測定します。ETB 社は、これらのデータを管理してコントローラーに転送するために、WAGO の 852-111 ETHERNETスイッチ、750-352/040-000 フィールドバスカプラ、アナログ、デジタル入出力用に対応する I/O モジュールを使用しています。フィールドバスカプラで生成された入力 / 出力信号のデジタルプロセスイメージは、上位レベルのコントローラから MODBUS/TCP を介してアクセスされます。

ETB 社は、灰監視モデルを含む便利な追加機能を組み込んだプライベートヨットプロジェクト用の新しいソフトウェアを開発しました。これにより、フィルターエレメントのメンテナンス中、ヨットのオペレータは、使用する潤滑剤の量、潤滑剤の種類、および燃料の汚染度などを決定する際に経験則に頼る必要がなくなります。ソフトウェアによりフィルターの動作状態を常に監視して制御が改善されるため、エネルギー消費量を約 3 分の 1 に削減します。「WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR の選択は最適でした。他のプロジェクトでも使用したいと考えています」とMichael Bajohr氏は述べています。

文：Norman Südekum

写真：Martin Ortgies