Siirtymä fossiilittomiin polttoaineisiin edellyttää uusia teknologioita. VTT:n koordinoimassa GECFD-tutkimushankkeessa luodaan avoin simulaatio- ja yhteistyöalusta vihreiden polttoaineiden vaatimien uusien teknologioiden kehitykseen ja niiden käytön digitaaliseen mallintamiseen. Digitaalisilla työkaluilla mahdollistetaan uusien teknologioiden kustannustehokkaampi kehitystyö sekä merkittävästi nopeampi tulo markkinoille. Projekti kuuluu osana kahteen Business Finlandin Veturi-ekosysteemiin: Wärtsilän ”Zero Emission Marine” (ZEM) ja Nesteen ”Novel sustainable & scalable solutions for transportation and chemicals”.
Wärtsilän ZEM-ekosysteemissä kehitetään vihreillä polttoaineilla toimiva polttomoottori laivaliikenteen tarpeisiin. Tavoitteena on edistää siirtymää ei-hiilipohjaisiin polttoaineisiin erityisesti merenkulussa, joka on nykyisin merkittävä hiilidioksidipäästöjen lähde. Vihreistä polttoaineista erityisen mielenkiinnon kohteena on vety.
Vihreiden polttoaineiden palamisen kemian mallintaminen on tärkeä osa projektia. Vedyn korkea palamislämpötila sekä vedyn ja muiden polttoaineiden seosten käyttäminen ovat haasteellisia sekä mallintamisen, puhtaan palamisen että rakenteisiin kohdistuvien lämpörasitusten kannalta. Lämpörasituksen mallintamisessa pyritään koko moottorin simulaatioon, mikä edellyttää kattavan monifysiikkamallirakenteen luomista.
Projektissa kehitettäviä työkaluja voidaan käyttää monipuolisesti myös muissa kuin moottorisovelluksissa. Ne soveltuvat esimerkiksi lauhduttimien ja haihduttimien mallinnukseen sekä synteettisten polttoaineiden tuotannossa käytettyjen katalyyttireaktoreiden kehitystyöhön, mikä on Nesteen Veturi-ohjelman näkökulmasta yksi tärkeä tutkimusalue. Simulointityökalut ovat laajasti sovellettavissa kemian- ja prosessiteollisuuden tuotekehitys- ja tutkimushankkeissa sekä laitteiden suunnittelussa.
Datan jakaminen, uudet käyttöliittymät ja alustamainen toiminta luovat uusia mahdollisuuksia teolliseen tutkimukseen. Projektissa Virtuaalisen Laboratorion konseptia kehitetään eri käyttötapausten kautta. Toteutettavat virtuaalisen yhteistyön menetelmät ja konseptit mahdollistavat tehokkaan ja paikasta riippumattoman yhteistyön.
Projektissa kehitettävä simulointityökalu perustuu avoimen lähdekoodin OpenFOAM-ohjelmistoon, jonka pääkehittäjä on CFD Direct. VTT on usean vuoden ajan osallistunut aktiivisesti OpenFOAM:in monifaasimallien kehittämiseen suomalaisen teollisuuden tarpeisiin. Projektissa kehitettävät simulointityökalut tulevat avoimesti saataville.
Kolmivuotiseen GECFD-projektiin osallistuvat VTT:n, Wärtsilän ja Nesteen lisäksi teollisuuspartnereina AGCO Power, Koja sekä Vahterus. Tutkimusprojektia koordinoi VTT ja rahoittaa Business Finland. Projektin kokonaisbudjetti on 1.1 M€.
