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Weltmesse der Schiffbauindustrie bestätigt positiven Trend der Branche

Schwerpunkte der diesjährigen SMM waren »Grüne Technik«, Offshore-Technik und Schiffsfinanzierung. Die sogenannte Grüne Technik betrifft in besonderem Maße die Antriebstechnik und alle damit zusammenhängendenden Berei[ds_preview]che. Auf die ab Januar 2011 für Schiffsneubauten geltenden Emissionsgrenzwerte haben sich die Motorenbauer inzwischen fast alle eingestellt. Doch die Grenzwerte, die ab Januar 2016 in den küstennahen Bereichen gelten werden, werfen ihre Schatten voraus. Die USA und Kanada haben als Erste einen entsprechenden Antrag gemeinsam bei der IMO gestellt und bis zu 200 Seemeilen als Schutzzone an ihren Küsten bewilligt bekommen. Frankreich schloss sich dem Antrag für seine vor der Küste Neufundlands liegenden Inseln Saint-Pierre und Miquelon an.

Vor diesem Hintergrund und den strengen Emissionsgrenzwerten in den ECAs (Emission Control Areas), hinsichtlich NOx-Emission sowie dem gesenkten Schwefelgehalt im Kraftstoff, war auf der SMM »LNG« (Liquid Natural Gas = Flüssig­erdgas) in aller Munde. Um es gleich vorwegzunehmen: ohne jedoch die Verwendung von Erdgas als Kraftstoff für Schiffsantriebe mit allen Voraussetzungen zu betrachten. So war der Eindruck zu gewinnen, LNG wäre eine Zauberformel, mit der alle Probleme schnell gelöst werden können. Doch der Weg bis zu seinem konsequenten Einsatz ist leider noch lang.

Wie an dieser Stelle schon mehrfach beschrieben, ist es grundsätzlich möglich, die meisten Dieselmotoren mit relativ geringem Aufwand in einen Wechselmotor umzubauen, der sowohl mit Dieselkraftstoff, als auch mit Erdgas oder anderen brennbaren Gasen betrieben werden kann. Außerdem können die Motoren auch im Mischbetrieb mit hohen Gasanteilen gefahren werden, wenn sowohl die Kosten des Kraftstoffs wie die Emissionen maßgeblich sind. Dafür hat zum Beispiel Heinzmann ein System vorgestellt, auf das noch eingegangen wird.

Welchen Einfluss das Regelwerk der IMO auf die weitere Entwicklung bei den Verbrennungsmotoren und deren Peripherie hat, wird an folgenden Details deutlich: In der nordamerikanischen Schutzzone darf seit dem 1. August 2010 nur noch mit Kraftstoff gefahren werden, der 1,0 % oder weniger an Schwefel enthält. Mit Wirkung von 2015 ist in den ECAs nur noch Kraftstoff zugelassen, der 0,1 % Schwefel oder weniger enthält. Das kann nach allgemeinem Verständnis kein Schweröl mehr sein. Global sind zurzeit 4,5 % Schwefel zugelassen und für 2020 ist global eine Obergrenze von 0,5 % festgeschrieben, die allerdings noch einer Revisionsmöglichkeit unterliegt. In Fachkreisen wird bezweifelt, ob die Mineralölindustrie in der Lage sein wird, noch Schweröl mit diesem Schwefelgehalt zu liefern. Obwohl alternative Verfahren zur Entfernung der Schwefeloxide aus dem Abgas erlaubt sind, zum Beispiel die sogenannten Scrubber, könnte dies das Ende des Schweröls zwischen 2015 und 2020 bedeuten. Ab 2016 kommen in den ECAs dann noch die extrem reduzierten NOx-Werte zum Tragen.

Entschließen sich andere Länder, dem Vorgehen der USA und Kanadas zu folgen, dann würde das dem Einsatz von LNG einen kräftigen Schub geben, zum Beispiel auf Nord- und Ostsee. Wie das Beispiel Norwegens zeigt, könnte eine entsprechende Infrastruktur zügig aufgebaut werden. Eine völlig andere Frage ist, welcher Motorart bei neuen Schiffen der Vorzug gegeben wird und mit welchen Maßnahmen und Kosten vorhandene Schiffe auf die Wechselmotortechnik (dual-fuel) umgebaut werden können. Vom Germanischen Lloyd war dazu auf der SMM zu erfahren, man setze auf die Dual-Fuel-Technik. Weltweit gibt es gegenwärtig mit Wärtsilä nur einen Motorenhersteller, der in der Lage ist, Wechselmotoren für den Schiffsantrieb im Leistungsbereich von rund 1000 bis 17500 kW zu liefern. Das sind die Viertaktmotoren der Baureihen 20, 34 und 50 DF. MAN Diesel & Turbo bietet neben Zweitaktmotoren mit Leistungen zwischen rund 3000 und 26000 kW eine Baureihe Viertaktmotoren mit knapp unter 6000 bis 18000 kW an. Hyundai Heavy Industries kann Wechselmotoren für den Schiffsantrieb im Leistungsbereich von 455 bis 9600 kW liefern.

Will man mit Wechselmotoren wirklich wahlweise längere Strecken mit Gas oder Dieselkraftstoff fahren, dann ist das eine Entscheidung für eine vergleichsweise teure Lösung, da zwei recht große, voneinander unabhängige Tankanlagen benötigt werden. Das bedeutet einen höheren Preis für den Neubau und in jedem Fall, also auch bei einer Nachrüstung, Verzicht auf Laderaum. Die alternative Lösung wäre, nur mit Gas zu fahren und statt eines Wechselmotors einen Gas-Ottomotor als Antriebsmaschine zu wählen. Für kleine Schiffe, die überwiegend in den ECAs verkehren, wäre dies nicht nur die preisgünstigste Lösung, sie würde darüber hinaus die größten Effekte bei den Emissionen bringen. Dennoch muss auch hier die Frage nach den verfügbaren Antriebs- und Hilfsmaschinen gestellt werden.

Wie einige Präsentationen auf dem CIMAC Kongreß 2010 in Bergen gezeigt haben (vgl. HANSA 2010 Nr. 8, Seite 81ff.), ist in den nächsten Jahren hierzu einiges aus Asien zu erwarten. Dort setzen mehr Hersteller auf Gasmotoren, die mit dem Ottoverfahren arbeiten, als auf Wechselmotoren, deren Basis das Dieselverfahren ist. Bislang bietet in Europa nur Rolls-Royce Gas-Ottomotoren im Leistungsbereich von 1460 bis 3620 kW an, die auch als Direktantrieb mit wechselnden Lasten geeignet sind.

Wenn auch die Diskussionen um den Umweltschutz und damit Gas als Kraftstoff viele Gespräche auf der SMM beherrschten, so waren spektakuläre Vorstellungen neuer Motoren nach den Fachtagungen und Kongressen über Großmotoren der letzten Monate nicht zu erwarten. Die Weiterentwicklung der Motoren war eher in den verschiedenen Maßnahmen zur Anpassung vorhandener Motoren an die Abgasgesetzgebung zu finden. So hat Cummins zum Beispiel sein Motorenprogramm gestrafft und bietet jetzt im Leistungsbereich von 373 bis 2013 kW zwei Baureihen schnelllaufender Motoren mit sechs Zylindern in Reihe sowie 12 und 16 Zylindern in V-Bauweise an, die bis auf ihre Einspritz- und Regeltechnik identisch sind. Die Motoren vom Typ K haben eine konventionelle Hochdruckeinspritzanlage mit mechanischer Regelung und die QSK-Motoren Common Rail Einspritzung mit elektronischer Regelung.

Mit den elektronisch geregelten QSK-Motoren wird der Kraftstoffverbrauch der Maschinen stets automatisch den jeweiligen Lastbedingungen angepasst. Das bedeutet unter anderem optimales Rauchverhalten bei wechselnden Lasten. Der entscheidende Vorteil dieser Motoren liegt jedoch darin, dass sie speziell auf die jeweiligen Einsatzbedingungen eines Schiffes abgestimmt werden können, was ebenfalls zu niedrigen Betriebskosten führt. Darüber hinaus können die während des Betriebs gesammelten Daten genutzt werden, um die Wartung der Motoren zu optimieren. Auch das führt wieder zu Kosteneinsparungen.

Ein 20-Zylinder-Motor der Baureihe 32/44 CR war die Attraktion auf dem Messestand von MAN Diesel & Turbo und der größte Motor, der jemals vom Unternehmen ausgestellt wurde. Die Motoren der bereits im vergangenen Jahr vorgestellten Baureihe sind mit Common Rail Einspritztechnik, variabler Ventilsteuerung und Abgasturboladern mit variabler Turbinengeometrie ausgerüstet. Kombiniert mit einem SCR-System, ist der gezeigte Motor das erste Produkt des Unternehmens, mit dem die Abgrenzwerte gemäß IMO Stufe 3 in den ECAs eingehalten werden können.

Zur Effizienzsteigerung seiner Zweitaktmotoren hatte das Unternehmen Untersuchungen durchgeführt, in welchem Umfang – unter Einhaltung der Grenzwerte von IMO Stufe 2 – der spezifische Kraftstoffverbrauch seiner Motoren gesenkt werden kann. Die Untersuchung führte zu erstaunlichen Ergebnissen. So soll der spezifische Verbrauch bei den mechanisch geregelten Motoren (MC und MC-C) um bis zu 6 g/kWh und bei den elektronisch geregelten (ME) um bis zu 4 g/kWh gesenkt werden können. Die dafür notwendigen Maßnahmen am jeweiligen Motor betreffen eine Anhebung des Spülluftdrucks, die Einführung des Miller-Verfahrens, eine Erhöhung des maximalen Verbrennungsdrucks sowie konstruktive Änderungen. In diesem Zusammenhang wies das Unternehmen auch auf mögliche Maßnahmen zur Optimierung des Niedriglastverhaltens hin. Dazu gehören unter anderem Abgasrückführung, Turbolader mit variabler Turbinengeometrie, Turboladerabschaltung und ein Teillast-Tuning-Paket für die ME- und ME-C-Motoren.

Bei Mitsubishi Heavy Industries gibt es eine neue SR-Baureihe, die in Hamburg von der europäischen Vertretung MHI Equipment Europe vorgestellt wurde. Dabei handelt es sich um schnelllaufende Viertaktmotoren mit einer maximalen Zylinderleistung von 106 kW bei einer Drehzahl von 1800 min-1. Mit einem Sechszylinder-Reihenmotor sowie V-Motoren mit 12 und 16 Zylindern decken sie ein Leistungsband von 440 bis 1690 kW. Die Motoren sind bereits von Lloyd’s Register und vom Germanischen Lloyd zertifiziert und halten die NOx-Werte gemäß IMO Stufe 2 ein.

MTU Friedrichshafen stellte auf der SMM seine neuen Standard-Bordaggregate vor, die von Motoren der Baureihe 4000 Iron Men angetrieben werden. Verfügbar sind drei Ausführungen mit Acht-, 12- oder 16-Zylinder-Motoren als Antrieb, deren Motorleistungen mit 760 bis 2240 kW angegeben werden. Für die Nettoleistung der Generatoren wären dann noch etwa 2 % abzuziehen, was einer Leistung von rund 745 bis 2195 kW entspräche. Wie bei Einsätzen als Hauptantriebsmaschinen, wird auch bei den Aggregaten mit 33000 Betriebsstunden bis zur ersten Grundüberholung gerechnet.

Auch Niigata Power Systems präsentierte auf der SMM eine neue Baureihe schnelllaufender Viertaktmotoren, allerdings im etwas höheren Leistungsbereich als Mitsubishi. Ausgehend von den bislang schon im Programm stehenden Motoren 6L28HX (Hub 370 mm) und den Langhubern 28HLX (Hub 400 mm) mit 280 mm Bohrung, entstand die speziell auf die Umweltschutzmaßnahmen ausgelegte Baureihe 28AHX. Zur Verfügung stehen Reihenmotoren mit sechs, acht und neun Zylindern, die bei einem Hub von 390 mm Leistungen zwischen 2070 und 3330 kW abgeben können. Interessanterweise hat auch Niigata beim Entwurf dieser Motoren das Konstruktionsprinzip der »Zylindereinheit« gewählt, um Montage und Wartung der Motoren zu vereinfachen, wie dies in den 1990er Jahren von Deutz eingeführt wurde.

Der Leistungsbereich zwischen rund 500 und 1000 kW scheint für schnelllaufende Dieselmotoren gegenwärtig sehr interessant zu sein. Insofern bleibt es auch nach der SMM noch spannend, welcher Motorenhersteller sich hinter dem Auftraggeber von Technomot verbirgt, der eine neue Motorenbaureihe hat entwickeln lassen. Offiziell verlautete während der Messe, dass es sich um einen bekannten Motorenhersteller handelt, und dass gegen Ende dieses Jahres die Vorserienfertigung der Motoren beginnen soll. Dann werden erste Motoren für die Felderprobung zur Verfügung stehen und das Geheimnis dürfte gelüftet werden. Die Serienfertigung der Motoren soll, wie es weiter offiziell hieß, schon Mitte des nächsten Jahres beginnen. Die Baureihe umfasst mit Sechs- bis 16-Zylinder-Motoren (Bohrung/Hub 150/180 mm) ein Leistungsband von 500 bis 1250 kW bei Drehzahlen bis 1800 min-1. Die Motoren werden direkte Konkurrenten zu denen der Baureihe 2000 der MTU Friedrichshafen und der oben beschriebenen neuen Baureihe von Mitsubishi sein.

Volvo Penta stellte in Hamburg seinen neuen Schiffsmotor D 13 vor, der den Motor D 12 in absehbarer Zeit ablösen wird. Es handelt sich ebenfalls um einen Sechszylindermotor. Er ist zurzeit mit Leistungen von 515 bzw. 588 kW bei einer Drehzahl von 2300 min-1 freigegeben. Diese Leistungen entsprechen den vom Unternehmen definierten Leistungsklassen, in denen die volle Leistung zeitlich mit zwei bzw. einer Stunde begrenzt innerhalb von 12 Stunden abgenommen werden kann. Darüber hinaus bietet Volvo Penta eine Variante mit einer Leistung von 662 kW an, allerdings nur mit einer reduzierten Gewährleistung. Dieser Motor mit der Bezeichnung D 13-900 ist mit einer zweistufigen Abgasturboaufladung ausgerüstet und speziell für schnelle Boote vorgesehen.

Voraussichtlich ab Mitte nächsten Jahres werden die Motoren vom Typ D 13 auch in der Leistungsklasse 1, für schwere Einsätze und zeitlich uneingeschränkten Dauerbetrieb, sowie in der Klasse 2 für mittelschwere Einsätze, mit einer zeitlichen Einschränkung von vier Stunden innerhalb von 12 Stunden, zur Verfügung stehen. Welche Leistungen dazu freigegeben werden, ist noch nicht bekannt.

Der Motor D 13 hat eine Bohrung von 131 mm und einen Hub von 158 mm, was ein Hubvolumen von 13 Liter ergibt. Er ist aus dem 12-Liter-Motor D 12 entstanden, der bei derselben Bohrung einen Hub von 150 mm hat und wurde vor etwa drei Jahren im Nutzfahrzeugbereich eingeführt. Die Kraftstoffeinspritzung des Motors erfolgt mit einem Pumpe-Düse-System.

Wärtsilä ist der Partner auf der Seite der Motorenhersteller von ABB und Hug Engineering bei der Entwicklung neuer kompakter Abgasnachbehandlungsanlagen im Zusammenhang mit der zweistufigen Aufladung von mittelschnelllaufenden Dieselmotoren. Ziel ist die Entwicklung von Anlagen, die helfen, einerseits Kraftstoff zu sparen und die Emissionen deutlich zu senken, und andererseits die Investitionen und die Betriebskosten gegenüber konventionellen Anlagen ebenfalls zu senken. Das neue Vorhaben ergänzt die bereits Anfang dieses Jahres zwischen Wärtsilä und ABB getroffenen Verabredungen auf dem Gebiet der zweistufigen Aufladung.

Während der Messe verlautete, dass Wärtsilä den Auftrag zur Lieferung von Wechselmotoren für eine neue Serie von LNG-Tankern erhalten habe, die bei Samsung in Korea gebaut werden sollen. Jedes Schiff wird drei 12-Zylinder-V-Motoren und einen Sechszylinder-Reihenmotor der Baureihe 50 DF erhalten, die bei der Wärtsilä-Hyundai Engine Company in Korea gebaut werden sollen. Die ersten Motorlieferungen sind für 2012 geplant und das erste Schiff soll 2013 abgeliefert werden. Im Gasbetrieb werden die Schiffe problemlos die mit IMO Stufe 3 für die ECAs verbundenen Grenzwerte einhalten.

Schon Ende August dieses Jahres hatte das Unternehmen den ersten Auftrag für ein Wärtsilä »LNG Pac« bekannt gegeben. Auftraggeber ist die schwedische Reederei Tarbit Shipping, die den Umbau der Antriebsanlage eines Produkttankers auf den Betrieb mit Flüssigerdgas beabsichtigt. Da der Tanker »Bit Viking« vor der norwegischen Küste im Einsatz ist, werden für ihn nach dem Umbau, aufgrund der geringen NOx-Emission, die norwegischen Fördermittel nutzbar und geringere Abgaben zu zahlen sein. Der Auftrag umfasst den Umbau der beiden Hauptmaschinen auf den Gasbetrieb, die Lieferung und den Einbau des LNG Pac Systems, einschließlich zwei LNG-Tanks mit einem Fassungsvolumen von je 500 m3, sowie die neue Klassifizierung des Schiffes. Alle Arbeiten sollen bis zum Juni 2011 abgeschlossen sein. Da das Schiff bislang mit einem Sechszylindermotor der Baureihe 46 ausgerüstet ist, bei dem es noch keine Variante für den Wechselbetrieb gibt, wird der Motor gegen einen Sechszylindermotor der Baureihe 50 DF ausgetauscht.

Yanmar präsentierte in Hamburg einen neuen Motor mit der Bezeichnung EY 22, der sich hinsichtlich seiner Drehzahlen dem oberen Bereich der Mittelschnellläufer zurechnen lässt. Dabei geht es auch hier um den interessanten Leistungsbereich von 660 bis 1370 kW. Der neue Motor ist ein Sechszylinder-Reihenmotor mit einer Bohrung von 220 mm und einem Hub von 320 mm. Er steht als Hauptantrieb und für den Antrieb von Bordaggregaten zur Verfügung und kann bei Drehzahlen zwischen 720 und 1000 min-1 zwischen 660 und 1370 kW abgeben. Für Hauptantriebe ist die Nenndrehzahl auf 900 min-1 festgelegt. Je nach Einsatz werden dafür Leistungen zwischen 885 und 1370 kW vom Unternehmen genannt.

Getriebe, Propeller und mehr …

Berg Propulsion gehört zu den führenden Propellerherstellern in Europa und ist seit gut 80 Jahren mit Verstellpropellern auf dem Markt. Das schwedische Unternehmen betont für alle seine Produkte die individuelle Ausführung der Propellerblätter, je nach Spezifikation des Kunden, selbst bei Querstrahlern. Ruderpropeller liefert das Unternehmen in sieben verschiedenen Größen für den Leistungsbereich von 300 bis 4000 kW mit Fest- oder Verstellpropellern. Querstrahler werden für Leistungen von 150 bis 3000 kW angeboten.

Reintjes stellte in Hamburg sein neues kompaktes Antriebssystem »Fortjes« vor, mit dem schnelle Schiffe, vor allem Yachten, mit Längen zwischen 30 und 70 m und Geschwindigkeiten zwischen 25 und 35 kn ausgerüstet werden sollen. Im Vergleich zu konventionellen Wellenanlagen weist das Unternehmen auf die extrem kurze Bauweise hin, da bei diesem Antrieb das notwendige Wendeuntersetzungsgetriebe, die Grundplatte und das Unterwasserteil mit gegenläufigen Propellern eine Einheit bilden. Diese Einheit ist nicht steuerbar, es handelt sich also nicht um ein Konkurrenzprodukt zu Ruderpropellern, sondern zielt nur auf Raum- und Gewichtseinsparung. Vorgesehen sind Nebenab- und -eintriebe (PTO und PTI), wie sie vielfach gefordert werden.

Gegenwärtig sind sechs Einheiten für den Leistungsbereich von 300 bis 3000 kW geplant (Typbezeichnungen: 1000 bis 5000), wobei nach Auskunft von Reintjes die zugeordneten Leistungen noch nicht endgültig definiert sind. Beim Wirkungsgradvergleich geht das Unternehmen – ohne konkrete Zahlen zu nennen –, aufgrund optimaler hydrodynamischer Bedingungen beim Fortjes, von einer erheblichen Verbesserung gegenüber konventionellen Wellenanlagen aus, die sich zwangsläufig in verringertem Kraftstoffverbrauch und entsprechend geringeren Emissionen auswirken soll.

Renk zeigte auf der SMM unter anderem einen Typ seiner Kupplungen für Propellerwellen, wie sie bislang erfolgreich in 45 LNG-Tankern mit jeweils zwei Kupplungen im Einsatz sind. Das Programm besteht aus sechs Baugrößen für Drehmomente zwischen 600 und 8000 kNm und einem Propellerschub im geschlossenem Zustand zwischen 1040 und 9620 kN. Als Nutzen dieser Kupplungen wird zum Beispiel gesehen, dass Schiffe mir Zweiwellenanlagen einen Propeller auskuppeln können, der dann frei drehen kann, um mit einer Maschine wirtschaftlicher zu fahren. Einen weiteren Aspekt bietet der Einbau einer Kupplung zwischen Motor und einem Getriebe mit einem elektrischen Zusatzantrieb: Sicherheit, falls der Hauptantrieb ausfällt, wobei die E-Maschine umschaltbar sein könnte und dann auch als Wellengenerator nutzbar wäre. Wird die Kupplung zwischen Getriebe und Propeller eingebaut, könnte die Hauptmaschine wahlweise für den Schiffsantrieb oder die Bordstromerzeugung genutzt werden.

Schottel trat in Hamburg unter einem neuen Logo mit einer »Produktoffensive« auf. In drei Produktbereichen stellte das Unternehmen weitreichende Neuentwicklungen vor: bei den Ruderpropellern, bei den Verstellpropellern und bei den Querstrahlern. Ruderpropeller sind seit fast 60 Jahren das tragende Produkt bei Schottel. Mitte der 1990er Jahre kamen die Twin-Ruderpropeller hinzu. Heute kann Schottel Ruderpropeller mit Leistungen bis zu 6000 kW anbieten. In diesem Jahr führt das Unternehmen im unteren Leistungsbereich eine neue Baureihe für kleine Schiffe in den Markt ein.

Die Einheiten der neuen Baureihe mit der Bezeichnung SRP 0320 sind für Antriebsleistungen von 150 bis 220 kW bei Motordrehzahlen zwischen 1800 und 2300 min-1 geeignet. Ihre Propellerdurchmesser liegen zwischen 0,65 und 0,85 m. Sie werden neben der Standardausführung ohne Düse – erstmals bei Einheiten in dieser Größe – auch mit Düse angeboten. Darüber hinaus steht eine Ausführung mit zwei Propellern zur Verfügung. Die hydraulische Steuerung ist in die Einheiten integriert, was den Einbau vereinfacht.

Mit dem Typ SRP 4000 führte Schottel das erste Modell einer neuen Generation Ruderpropeller im oberen Leistungsbereich ein. Mit einer neuen mechanischen und hydrodynamischen Auslegung ist es dem Unternehmen nach eigenen Angaben gelungen, das Gewicht der Einheit im Vergleich zum Vorläufer um rund 20 % zu verringern. Das so entstandene kompakte Getriebe führte zu einer um 35 % reduzierten Ölfüllung. Wie bei der neuen kleinen Baureihe, wurde auch hier die hydraulische Steuerung in das Gehäuse integriert. In der Ausführung 4000 T für Schlepper kann der Ruderpropeller Leistungen zwischen 2100 und 2500 kW bei Eingangsdrehzahlen von 750 bis 1800 min-1 übertragen. Der Propellerdurchmesser des 4000 T liegt bei 2,8 m. Er soll einen Pfahlzug von mehr als 80 t erzeugen. Für relativ schnelle Fahrzeuge steht der SRP 4000 in einer Ausführung mit zwei Propellern zur Verfügung, die mit hohem Wirkungsgrad und kavitationsfrei bis 18 kn nutzbar sein soll.

Seit über zehn Jahren gehören auch Verstellpropeller zum Produktprogramm von Schottel. Für Einsätze, die eine leichte Bauweise bei hohen zu übertragenden Leistungen verlangen, hat das Unternehmen sein Angebot um eine Variante mit fünf Flügeln erweitert. Die neuen Propeller haben im Vergleich zu den bisher im Programm stehenden Ausführungen, bei optimaler mechanischer und hydrodynamischer Auslegung, ein um bis zu 25 % geringeres Gewicht. Die Propeller der Baureihe 5-X werden für Leistungen von 1000 bis 30000 kW angeboten, optional in allen Größen in einer Ausführung mit Segelstellung.

Auch bei den Querstrahlern kann Schottel jetzt eine vollständig überarbeitete Baureihe unter der Bezeichnung STT 1-5 für Leistungen von 600 bis 1500 kW anbieten. Die Einheiten sind entweder mit Fest- oder Verstellropeller erhältlich. Auch bei diesen Produkten führte eine neue hydrodynamische Auslegung zu besseren Wirkungsgraden und vermindertem Geräusch. Ihr Antrieb kann elektrisch, hydraulisch oder mit Dieselmotoren erfolgen.

Bei ZF Marine standen gleich mehrere neue Schiffsgetriebe und eine neue Baureihe Verstellpropeller im Mittelpunkt des Messeauftritts. Einen Schwerpunkt bildete die Vorstellung der neuen Getriebefamilie W 11000, deren Modelle für den Einsatz in der Berufsschiffahrt als reine Übersetzungsgetriebe und als Wendegetriebe entwickelt wurden. Die Getriebe sind für die Übertragung von Leistungen bis zu 2840 kW bei Eingangsdrehzahlen bis 1600 min-1 im Dauerbetrieb geeignet. Die maximale Eingangsdrehzahl beträgt 1800 min-1. Sie können mit Übersetzungsverhältnissen von 2 bis 7,5 ausgeführt werden. Für die unterschiedlichen Einsatzfälle stehen Nebenab- und -eintriebe ebenso zur Verfügung wie Langsamfahreinrichtung und integrierte oder externe Wellenbremsen.

Mit weiteren Getrieben zeigte ZF Lösungen für die zunehmend gefragten, sogenannten hybriden Antriebssysteme. Bei diesen Systemen kann der Antrieb des Schiffes entweder direkt vom Verbrennungsmotor oder elektrisch mit einem Motor erfolgen, der von den Bordaggregaten gespeist wird. Speziell für diese Technik wurden die Getriebe der Baureihe 9000 entwickelt, aus der ZF das Getriebe 9300 PTI zeigte, das für schnelle Schiffe mit Motorleistungen bis zu 3700 kW bei Drehzahlen bis 2100 min-1 geeignet ist. Übersetzungsverhältnisse von 1,5 bis 6,2 und zahlreiche Varianten hinsichtlich der Wellen­anordnung sorgen für vielseitige Einsatzmöglichkeiten des Getriebes.

Für höhere Motorleistungen und Hybridtechnik steht das neue Leichtbau-Getriebe vom Typ 24300 zur Verfügung, das bei mittelschweren Einsätzen 5300 kW bei einer Eingangsdrehzahl von 2000 min-1 übertragen kann. Mögliche Übersetzungsverhältnisse liegen in diesem Fall zwischen 3,5 und 8,7. Darüber hinaus passt ZF vorhandene Getriebekonstruktionen an die Anforderungen der Hybridtechnik an. Die Realisierung solcher Anlagen erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Siemens als bevorzugtem Partner. Siemens übernimmt dabei die Lieferung der E-Maschinen und ist für das vollständige Leistungsmanagement und die Integration des gesamten Systems verantwortlich.

Siemens selbst hat für kleine Schiffe einen kompakten diesel-elektrischen Antrieb entwickelt, der unter der Bezeichnung »Siship-EcoProp« angeboten wird. Damit will das Unternehmen für Antriebsanlagen mit Leistungen zwischen 100 und 800 kW alle Vorteile bieten, die für große diesel-elektrische Antriebsanlagen selbstverständlich sind. Gleichzeitig ist es ein Hybridantrieb insofern, als der Antrieb eines Schiffes damit wahlweise elektrisch mit einer E-Maschine oder mechanisch vom Dieselmotor erfolgen kann. Siemens hat dazu Diesel-Generatoraggregate, Elektromotoren und Dieselmotoren sowie ein elektronisches Managementsystem kombiniert. Über ein gemeinsames Getriebe arbeiten jeweils ein Diesel- und ein Elektromotor als Hauptantrieb auf einen Propeller. Das Managementsystem sorgt dafür, dass die Generatorsätze stets im Bereich des besten Wirkungsgrades laufen und sorgt für eine optimale Leistungsverteilung. Das Schiff kann im Normalfall von Dieselmotoren angetrieben werden, bei langsamer Fahrt allein von den Elektromotoren, oder falls Schnellfahrt verlangt wird, von den Diesel- und den Elektromotoren.

Zurück zu ZF: Erstmals zeigte das Unternehmen in Hamburg die neuen Verstellpropeller der Baureihe KS mit völlig neu gestalteter Nabe. Für den Leistungsbereich von 350 bis 16000 kW stehen 20 verschiedene Größen zur Verfügung. Eine neue hydrodynamische Auslegung führte zu einem wesentlich kleineren Nabendurchmesser als beim Vorläufermodell KH. Der größte Propeller hat einen Durchmesser von 7,5 m, sein Nabendurchmesser beträgt 1,55 m. Verdoppelte Dichtringe an der Nabe haben die Zuverlässigkeit der Abdichtung deutlich verbessert.

Abgasturbolader, Einspritztechnik, Abgasnachbehandlung

Das Schweizer Unternehmen Hug Engineering ist ein bekannter Spezialist, besonders für Partikelfilter, die sich schon in Antriebsanlagen von Schiffen bewährt haben. Hug bietet neben Partikelfiltern unter der Bezeichnung »nauticlean« auch kompakte Abgasnachbehandlungssysteme auf Basis der SCR-Technik an, die nicht nur die Partikelemission reduzieren, sondern gleichzeitig Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas verringern.

Diese Geräte werden jetzt in Zusammenarbeit mit ABB Turbo Systems für den Einbau von Abgasturboanlagen optimiert. Da sie im Vergleich zu konventionellen SCR-Anlagen außergewöhnlich leicht und klein sind, lassen sie sich nahe am Motor unterbringen und können so leicht in die Abgasanlage, zum Beispiel zwischen den beiden Turboladern bei zweistufiger Aufladung, eingebaut werden. Der Vorteil besteht darin, dass dort die Abgastemperatur ständig so hoch ist, dass der Abbau der Stickoxide zuverlässig erfolgt. Das unter realistischen Bedingungen auf dem Prüfstand bei ABB erfolgreich getestete System ist nach Angaben des Unternehmens 80 % kleiner und leichter als bisherige konventionelle SCR-Anlagen. Die Reduzierung von NOx soll ebenfalls bei 80 % liegen. Nach der erfolgreichen Prüfstandserprobung sollen nun Versuche mit einem mittelschnelllaufenden Dieselmotor unter Verwendung sowohl von Dieselkraftstoff als auch von Schweröl durchgeführt werden. Das geringe Volumen und Gewicht der kompakten SCR-Anlagen können zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.

ABB forciert in diesem Zusammenhang unter der Bezeichnung »Power2« die zweistufige Aufladung, die sich bereits bei stationären Gasmotoren bewährt hat. Auch bei Gasmotoren als Schiffsantrieb ist eine deutliche Leistungsverbesserung mit der zweistufigen Aufladung zu erwarten. Für Viertakt-Dieselmotoren verweist ABB auf leicht zu realisierende hohe Prozentsätze beim Miller-Verfahren, wenn die zweistufige Aufladung mit hohem Druckverhältnis gewählt wird.

Als weitere Baugruppe, die in diesem Zusammenhang benötigt wird, stellte ABB sein neues System einer variablen Ventilsteuerung für Diesel- und Gasmotoren mit Leistungen über 400 kW vor. Das VCM (Valve Control Management) wird zurzeit intensiv auf dem Prüfstand erprobt. Erste Ergebnisse belegen nach Aussage des Unternehmens die volle Tauglichkeit des Systems für eine flexible Ventilsteuerung bei Viertaktmotoren. Hierzu wird zu gegebener Zeit ein ausführlicher Bericht an dieser Stelle folgen.

Auch MAN Diesel & Turbo propagiert jetzt die zweistufige Aufladung der Dieselmotoren und stellte dafür seine TCX Turbolader vor, die speziell für die zweistufige Aufladung entwickelt wurden. Das Aufladesystem besteht damit aus einem Niederdruckverdichter, einem Zwischenkühler, einem kleineren Hochdruckverdichter und einem Ladeluftkühler. Die Systeme werden auf der Abgasseite entweder mit einem Bypass oder variabler Turbinengeometrie ausgerüstet, die Kompressoren erhalten in jedem Fall alle einen Bypass.

Wie MAN Diesel & Turbo auf der SMM berichtete, erfreut sich die als Nachrüstung entwickelte Turboladerschaltung großer Beliebtheit. Nachdem die Erprobung erfolgreich abgeschlossen werden konnte, meldete der Service-Bereich des Unternehmens allein in den letzten Monaten 36 Umbauten auf diese Technik. Die Turboladerabschaltung erweist sich offenbar bei wechselnden Fahrgeschwindigkeiten und damit wechselnder Motorlast als eine kraftstoffsparende Technik.

Um die Vorteile des Motorbetriebs mit Erdgas auch nutzen zu können, wenn es sich um eine schon vorhandene, durchaus noch in gutem Zustand befindliche Antriebsanlage handelt, hat Heinzmann ein System entwickelt, mit dem ältere Dieselmotoren mit relativ geringem Aufwand auf den Betrieb mit Dieselkraftstoff und Erdgas umzubauen sind. Nach Angaben des Unternehmens sollen sich die Kosten aufgrund des Preisunterschiedes zwischen Dieselkraftstoff und Erdgas schnell amortisieren. Im stationären Einsatz hat sich das System bewährt. Technisch gesehen spricht nichts dagegen, auch Schiffsantriebe darauf umzurüsten. Allerdings entsteht dann kein Wechselmotor, der beliebig vom Betrieb mit Dieselkraftstoff auf Erdgas und umgekehrt umgeschaltet werden kann.

Bei dem von Heinzmann angebotenen System mit der Bezeichnung »Artemis« handelt es sich um Bauelemente, mit denen einem im Dieselverfahren arbeitenden Motor ein hoher Anteil Erdgas zugeführt wird, das dann entsprechend zur Leistung beiträgt. Das verbilligt den Betrieb erheblich und senkt in entsprechendem Maß die Emissionen. Für schnelllaufende Motoren nennt Heinzmann eine Beimischung bis zu 70 % und für Langsamläufer mehr als 80 %. Allerdings ist im Gasbetrieb die Nennleistung um etwa 20 % verringert. Steht kein Gas zur Verfügung, läuft der Motor unverändert im Dieselverfahren. Für den Einsatz bei Schnellläufern werden Motoren mit Leistungen von 2000 bis 5000 kW genannt und für Mittelschnellläufer Zylinderleistungen zwischen 500 und 700 kW.

Bei der Common Rail Technik hat Heinzmann sein Programm abgerundet und ist nun in der Lage, beginnend mit kleinen Motoren im Leistungsbereich von 100 bis zu Motoren mit 10000 kW, alle notwendigen Komponenten, einschließlich der elektronischen Regelung, aus einer Hand zu liefern. Vervollständigt wird dieses Programm mit einem System für die Zündstrahlanlagen von Gas-Dieselmotoren.

Neu im Programm des Unternehmens ist ein System zur Entdeckung von Ölnebel im Motor. Damit wird das Angebot von Regel- und Überwachungsanlagen um ein wichtiges Element erweitert. Mit dem System können über einen schnellen, redundanten und betriebssicheren CAN-Bus bis zu 16 Sensoren ihr Signal an eine zentrale Auswerteinheit weiterleiten. Damit lassen sich 12-Zylinder Reihenmotoren oder 24-Zylinder-V-Motoren zuverlässig überwachen. Das System ist nahezu wartungsfrei, kommt ohne zusätzliche Verrohrung aus und benötigt keine Absaugung. Neben einer Ausführung für Dieselmotoren stehen auch zertifizierte, ex-geschützte Ausführungen für Gas- und Wechselmotoren zur Verfügung.

Aktivitäten der Klassifikationsgesellschaften

Wie die auf der SMM vorgestellten Neuheiten und Weiterentwicklungen im Bereich der Antriebstechnik zeigen, sind die Potentiale zur Effizienzsteigerung auf mehreren Feldern noch längst nicht ausgeschöpft. Ob sie im Einzelnen noch zum Tragen kommen, ist eine Frage, deren Beantwortung ausschließlich davon abhängt, ob und wie konsequent die geplanten Schritte zum Umweltschutz eingehalten werden. Darüber hinaus ist es wichtig zu erkennen, was getan werden muss, um mit dem jeweils gültigen Regelwerk leben zu können.

Da wird für eine Umstellung der Schiffsantriebe auf den Betrieb mit Flüssigerdgas als Kraftstoff die fehlende Infrastruktur angemahnt. Doch wird man zum Beispiel im Ostseeraum in den nächsten Jahren schon einen Schritt weiter kommen: Bis 2014 sollen dort insgesamt acht Importterminals für LNG entstehen, über die das Erdgas in großen Mengen zur Verfügung stehen würde. Hinzu kommt noch ein Terminal, das in Wilhelmshaven entstehen soll. Bunkerstationen wären der nächste Schritt. Da LNG für die ECAs ohne Zweifel die beste Lösung wäre, sowohl hinsichtlich des Umweltschutzes wie der Wirtschaftlichkeit, sollten rasch entsprechende Planungen eingeleitet werden. Warum werden zum Beispiel Behördenschiffe künftig nicht mit Antriebsanlagen ausgerüstet, die nur noch mit Erdgas betrieben werden können? Das wäre ein Anfang, der auch Untersuchungen, wie sie in Hamburg für das Cruise Terminal durchgeführt wurden, beschleunigen könnte.

Von den Klassifikationsgesellschaften ist Det Norske Veritas auf diesem Gebiet schon recht weit fortgeschritten. DNV hat die in Norwegen im Einsatz befindlichen Schiffe mit den Gasmotoren von Rolls-Royce zertifiziert und zur SMM in Hamburg eine Kooperation mit der Reederei Patjens vorgestellt, die eine teilweise Umrüstung eines 5000 TEU Containerschiffes auf den Motorbetrieb mit Flüssigerdgas vorsieht. Im Detail geht es um die Umstellung von zwei MAN-Hilfsmotoren und des Hilfskessels auf den Betrieb mit LNG. Dazu wird ein Teil des Laderaums, der unmittelbar an den Maschinenraum grenzt, zur Aufnahme der notwendigen Gastechnik umgebaut. Der Kraftstoff soll in LNG-Containern an Deck gefahren werden. Wie es heißt, wird der Umbau bis 2012 abgeschlossen sein. Ebenfalls 2012 soll ein Mehrzweckfrachter fertiggestellt werden, den die norwegische Reederei NSK Shipping AS bei der türkischen Werft Tersan bestellt hat. Das Schiff wird der erste Frachter sein, dessen Antriebsanlage mit LNG als Kraftstoff gefahren wird.

Auch der Germanische Lloyd betonte in seinen Ausführungen auf der SMM die künftige Bedeutung des Erdgases für die Versorgung und den Betrieb der Schiffe in den ECAs und anderen in Bezug auf die Luftverschmutzung empfindlichen Bereichen. Allerdings wurden auch die damit verbundenen Mehrkosten nicht verschwiegen, jedenfalls wenn es um die vom GL favorisierte Lösung des Schiffsantriebs mit Wechselmotoren geht. Wie in Hamburg ausgeführt, rechnet der GL dafür mit rund 20 % Mehrkosten bei Neubauten. Für den Umbau kleiner Schiffe auf den Gasbetrieb der Antriebsanlage sieht man beim GL kaum Chancen.Verfasser:


Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Reuß