Článek
Říká se, že patnáct největších nákladních lodí na světě vypustí stejně emisí jako všechna osobní auta, která po planetě jezdí. Přesto se bez lodní dopravy neobejdeme a postupnou modernizací pohonů těch největších lodí se i škodlivé emise z jejich provozu snižují.
Když se ale právě na ty největší lodě podíváme, tak čísla jsou opravdu fascinující, a to ne jen pokud jde o rozměry plavidel (velká nákladní loď je dlouhá i přes 400 metrů), tak především pokud jde o rozměry jejich motorů.
Downsizing už dorazil ale i mezi lodě, takže dnes se používají spíše menší motory, kterých je na palubě více, než jeden obří motor. Nové motory umí spalovat i různá paliva, aby mohli dopravci pružně reagovat na kolísající ceny jednotlivých surovin, například olejlů, ropy, nafty, plynu a podobně. Ve velkém se nyní přechází na spalování čistšího paliva, například LPG.
Stále jsou ale v provozu klasické lodě s dvoudobými vznětovými motory, které však koncepcí tradiční motor známý z osobních a nákladních aut moc nepřipomínají. Tyto pomaluběžné motory mohou přímo pohánět lodní šroub, případně jsou použity redukční převody. V současné době se razí cesta systémů s elektrickým přenosem výkonu a loď pak používá několik menších čtyřdobých motorů, které slouží jako generátory.
Tohle je vlastně jen horní patro lodního dvoudobého motoru. To, co vidíte, je pouze hydraulický mechanismus ovládání výfukového ventilu a vstřikovače paliva. Pro takto obrovské aplikace se klasická vačka už prakticky vůbec nepoužívá
Rekordmanem mezi lodními motory, pokud jde o výkony a rozměry, tak zřejmě zůstane motor RT-Flex96C vyráběný finskou společností Wärtsilä od roku 2006. Jedná se o modulární motor dostupný v konfiguraci od řadového šestiválce až po řadový čtrnáctiválec (projekt řadového osmnáctiválce byl zrušen). Ve své největší verzi se čtrnácti válci je dlouhý skoro 27 metrů a vysoký 13,5 metru, takže je velký zhruba jako čtyřpatrový dům. A i podle toho vypadá.
Tento motor je přeplňovaná dvoudobá vznětová jednotka. Jeden válec má vrtání „jen“ 96 cm, ale zdvih jednoho pístu je 2,5 metru. Samotný píst pak váží 5,5 tuny a je vysoký 6 metrů, dosahuje střední pístové rychlosti 8,5 metru za sekundu. Jen kliková hřídel váží 300 tun, celý motor bez náplní pak váží něco okolo 2300 tun, ale záleží na aplikaci.
Pomaluběžné dvoudobé lodní motory pracují v rozmezí 15 až 100 otáček za minutu mohou přímo pohánět lodní šrouby. Dnes se ale přechází spíše na elektrický pohon a motory slouží pouze jako generátory elektřiny
Zdvihový objem motoru je 25 340 litrů a pracuje při otáčkách 15 až 120 za minutu. Nejvyššího výkonu dosahuje v 102 otáčkách za minutu, kdy generuje výkon 80 080 kW, tedy přes 108 000 koní. Ve stejných otáčkách má motor točivý moment 7 603 850 Nm. Ano, přes 7,6 milionu Nm.
Spotřeba? 250 tun paliva denně
Zajímavé také je, že během jednoho pracovního cyklu válce při plném zatížení se do pracovního prostoru vstříkne 160 gramů paliva. Podle výrobce je při ideálních podmínkách ale dosaženo více než 50% termální účinnosti motoru, tedy přes 50 % energie v palivu je spotřebováno pro pohon. Celková spotřeba ale i tak může být až 250 tun paliva denně, ale lodě se právě kvůli spotřebě, emisím a opotřebení nepohybují neustále maximálním výkonem. V reálném provozu je ta spotřeba o dost nižší, ale o tom za chvíli.
Motor sice pracuje ve dvoudobém cyklu, ale není úplně stejný jako dvoutakty, které znáte třeba ze zahradní techniky. Zde je řez motorem MAN G45ME-C9.5. Povšimněte si, že samotný píst je skutečně poměrně malý
Jako palivo je použit těžký topný olej, což je vlastně zbytkový produkt vznikající během destilace a krakování ropy. Používají se ale různé příměsi pro stabilizaci a lepší čerpatelnost paliva (palivo se také pro lepší čerpatelnost ohřívá). Zatímco dříve se používala jen asi dvou až pětiprocentní příměs rafinovaného paliva, dnes je kvůli požadavkům na čistší emise ten podíl vyšší (přes 12 %, mnohdy i přes 20 %). Používá se také palivo s nižším obsahem síry.
Tyto dvoutaktní motory mohou používat palivo zároveň jako mazivo pístů. K mazání motoru je nejprve použit těžký olej a teprve před vstříknutím do válce dojde k aditivaci ze samostatných nádrží. Záleží ale na typu motoru, některé používají už rovnou aditivované palivo jako mazivo. Případně se používají dva samostatné okruhy maziva pro klikový mechanismus a písty a palivo se k mazání vůbec nepoužívá.
Motor Wärtsilä 50DF není tak velký a více se podobá konvenčním pohonným jednotkám. V moderních lodích slouží jako generátor elektřiny, podobně jako třeba v lokomotivách. Největší lodě mohou mít klidně deset takových generátorů. Zkratka DF znamená Dual-Fuel, takže motor je uzpůsobený pro spalování různých typů paliv
Dvoutaktní lodní motor nemá klasickou ojnici jako motory v autech, ale tzv. křižák, takže utěsnění pístu je velmi přesné a snižují se boční síly působící na píst. Vložka válce motoru 14RT-Flex96C pak vykazuje poměrně nízké opotřebení jen asi 30 mikrometrů za 1 000 hodin provozu na plný výkon. Jak už bylo řečeno, mazání motoru je rozděleno: válce a kliková skříň používají různá maziva. Válce jsou nejčastěji mazány kontinuálním časovaným vstřikováním paliva, kliková skříň je mazána samostatnou olejovou náplní.
Všechna čísla ohledně hmotností, výkonů a spotřeby paliva vypadají šíleně, ale musíme si uvědomit, jak velkou kapacitu největší zaoceánské lodě mají. Jako příklad můžeme vzít kontejnerovou nákladní loď třídy E Emma Maersk, která používá jako hlavní motor právě čtrnáctiválcovou jednotku 14RT-Flex96C, největší a nejvýkonnější spalovací lodní motor na světě.
K manévrování v přístavech používají lodě tato dokormidlovací zařízení (na obrázku největší takový díl na světě), což jsou vlastně kolmo k ose umístěné šrouby. Roztáčí se většinou elektricky, a právě i kvůli tomu musí mít lodě s motorovým pohonem záložní stacionární agregáty, které tu elektřinu vyrobí
Jako zálohu pak má pět motorů Caterpillar 8M32, které se startují samostatně podle potřeb a primárně slouží k výrobě elektřiny a pohonu například dokormidlovacích zařízení. Maximální rychlost plavidla je 47 km/h, ale obvykle se pohybuje pomaleji kvůli snížení spotřeby paliva a emisí. Běžná „cestovní“ rychlost je okolo 30 km/h.
Uvezou tolik co tisíce kamionů
Tato kontejnerová loď má maximální kapacitu 14 770 TEU (TEU je 6,1 metru dlouhý kontejner) a dalších 1 000 TEU může být chlazených. Kamion je schopný pojmout dva kontejnery TEU (či jeden kontejner FEU s délkou 12,2 m), takže svým způsobem odveze tato loď stejný náklad jako 7 885 tahačů. Nicméně běžně se pohybuje s využitelnou kapacitou maximálně 11 000 TEU, tedy ekvivalentem asi 5 500 dlouhých nákladních tahačů.
Kontejnerová loď P&O Nedlloyd Mondriaan používá sedmiválec RT-flex 96c o výkonu přes 84 000 koní. Uveze 8450 kontejnerů TEU, tedy náklad, který by muselo odvést přes 4 000 kamionů
Spotřeba lodi při ekonomické rychlosti vychází na asi 6 300 litrů paliva na hodinu. Zaokrouhleně tak denně spotřebuje přibližně 150 000 litrů při ekonomické rychlosti okolo 30 km/h, nikoli 250 tun, což by byla spotřeba při plném zatížení. Denně tak touto rychlostí urazí 720 km. Spotřeba vychází velmi zaokrouhleně na 21 000 litrů na 100 km. Je to hodně? No, když si vezmeme, že loď veze ekvivalent nákladu pro 5 500 kamionů, tak by každý ten jeden kamion musel mít spotřebu 3,8 litru na 100 km, aby to vycházelo zhruba stejně. Běžný kamion má spotřebu okolo 30 litrů nafty na 100 km, i při plynulé a ekonomické jízdě bere kamion tak 20 až 25 litrů na 100 km.
Jen abyste měli představu, kolik se toho na jednu loď vejde, tak Kontejnerový terminál Praha-Uhříněves má kapacitu 15 000 TEU a patří mezi největší vnitrozemské terminály v Evropě vůbec. Přesto by jedna moderní kontejnerová loď tento areál o rozloze 0,42 km2 plně zaplnila.
Kontejnerový terminál v Uhříněvsi vedle IV. tranzitního železničního koridoru je opravdu obrovský. Ale svojí kapacitou 15 000 TEU by na největší kontejnerové lodě stejně ještě nestačil. Jen pro zajímavost, v současné době jezdí po světě skoro 5 500 kontejnerových nákladních lodí s celkovou kapacitou 24,6 milionu TEU
Pro srovnání ve stejném měřítku se podívejte na přístav v Rotterdamu, respektive jeho malou část. Má celkovou rozlohu přes 127 kilometrů čtverečních a ročně jím projde skoro 15 milionů TEU. Patří mezi deset největších přístavů na světě
Moderní plavidla jsou ještě efektivnější, neboť například třída Triple-E dopravce Maersk má kapacitu přes 18 000 TEU (po úpravách dokonce přes 20 000 TEU), a díky ještě úspornějším motorům i nižší spotřebu a emise. Tyto nové lodě jsou přepočteno na jednotku asi o třetinu efektivnější.
Jistě, u výfuku nákladní lodi byste asi bydlet nechtěli, ale když to všechno přepočtete na objem nákladu, tak vlastně ty emise vycházejí velice dobře. Rozhodně lépe než kdyby to všechno vezla auta. Všechny kontejnerové lodě na světě, kterých jezdí skoro 5 500, uvezou tolik co skoro 12,5 milionu kamionů
Problém lokálních emisí v současnosti řeší filtry a zachycovače částic, podobně jako v osobních autech. To ale klade zvýšené nároky na kvalitu paliva, což zase zvyšuje cenu, takže i když jsou moderní lodě úspornější a ekologičtější, a to jak celkově, tak i při přepočtu na přepravovanou jednotku, tak je jejich provoz dražší. A i to se pak promítá v ceně výsledného produktu, který si vy jdete koupit.
Takže by se dalo zjednodušeně říci: plně vytížená nákladní loď je vlastně velmi ekologické a efektivní řešení globálního transportu. Ale jestli nám to pořád vadí a máme pocit, že je to gigantický ekologický problém, který musíme řešit, tak si nejprve přestaňme kupovat zboží z Číny. Pak tyhle lodě nebudou potřeba.