Ende September ging es bei der STG-Ausschuss-Sitzung im Hause Siemens unter anderem um die Klimatisierung von Offshore-HGÜ-Plattformen, Absorptions-Kälteanlagen auf Errichterschiffen und die Laderaumbelüftung von Kühlcontainer-schiffen.
Nach der Begrüßung durch den Leiter des STG-Fachausschusses »Lüftung, Klima, Kälte«, Dr. Yves Wild, stellten Simon Faecks (Technischer Assistent[ds_preview] Engineering Leitung Offshore Plattformen) und Torsten Köpke (Leiter Maschinenbau Offshore Platt-
formen) den Siemens-Konzern vor, um anschließend das Thema »Erneuerbare Energien« mit Schwerpunkt Umspannplattformen zu vertiefen. Dr. Karl-Heinz Hochhaus gab sodann eine Bestandsaufnahme über Offshore-Windkraftanlagen, Errichterschif-
fe (Abb. 1), Kabelleger, Trafo- und HGÜ-Plattformen und stellte die riesige Aufgabe heraus, die sich Deutschland in der Offshore-Windkraft gestellt hat. Bis 2020 sollen Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von 10 GW (bis 2030 rund 20 bis 25 GW) mit Investitionen von 75 bis 100 Mrd. € (bis 2030) bei Herstellern, Zulieferern und der maritimen Wirtschaft gefertigt und im Meer errichtet werden. Das erfordert 20.000 bis 30.000 weitere Arbeitsplätze, die vorwiegend im Küstenbereich entstehen werden.
Offshore-Aktivitäten von Siemens
Im Vordergrund des Vortrags von Simon Faecks und Torsten Köpke über die Offshore-Aktivitäten von Siemens stand die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) und die dazu notwendigen Plattformen der derzeit im Bau befindlichen Offshore-Windparks. Diese im Meer stehenden, extrem aufwendigen Bauwerke stellen hohe Anforderungen an die Lüftung und Klimatisierung.
Im Gegensatz zu Dänemark und Großbritannien, wo inzwischen viele küstennahe Offshore-Windkraftanlagen in Betrieb sind, werden deutsche Windkraftanlagen aufgrund der Vorschriften küstenfern errichtet. Mit Entfernungen von 40 bis 200 km erfordern sie neben aufwendigen Gründungen und deutlich längeren Kabelwegen auch die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) des Stroms vom Offshore-Windpark an Land. Diese an Land für Stromübertragungen über große Entfernungen angewendete Technologie ist im Offshore-Bereich Neuland. Die HGÜ-Plattformen müssen den in der Nordsee herrschenden rauen Klimabedingungen standhalten und es darf keine salzhaltige Luft in den Innenraum eindringen. Weltweit gibt es zurzeit nur wenige Firmen, die HGÜ-Plattformen liefern: neben Siemens auch Alstom und ABB.
Faecks und Köpke gingen anhand von Beispielen auf die konstruktiven Einzelheiten aus dem Bereich E-Technik und Klimatisierung der Offshore-HGÜ-Anlagen ein. Vier Anlagen (»Borwin beta« mit 800 MW, »Helwin alpha« mit 576 MW, »Helwin beta« mit 690 MW und »SylWin alpha« mit 864 MW) befinden sich bei Siemens in verschiedenen Stadien der Auftragsabwicklung. Sehr hohe Ansprüche werden an die Sicherheit und Redundanz gestellt, da der Offshore-Betrieb weitgehend automatisch bzw. ferngesteuert erfolgt und die Anlagen die sehr hohe Verfügbarkeit von 98,5 % aufweisen müssen. Die HGÜ-Plattformen werden mit einem Notdiesel und Hilfsdieseln ausgestattet, um die Eigenversorgung sicherzustellen und die Windenergieanlagen nach Abschaltungen »anfahren« zu können.
Umweltsiegel am Beispiel der Errichterschiffe für RWE
Die beiden in Südkorea erbauten Errichterschiffe (Abb. 2) für RWE Innogy wurden von Henning von Wedel (Wärtsilä) unter dem Schwerpunkt »Umweltsiegel für umweltfreundliches Schiffsdesign« vorgestellt. Beide Schiffe erhielten jüngst den »Blauen Engel«. An dem Entwurf war Wärtsilä Ship Design maßgeblich beteiligt. Die Schiffe verfügen über ein hydraulisches Hubsystem nach dem Pin-in-Hole-Prinzip, das rund 16.000 t Gesamtgewicht mit einer Geschwindigkeit von 0,7 m/min aus dem Wasser hieven kann. Die Gesamtanlage für den Antrieb und Hilfsbetrieb einschließlich der Kühl- und Klimaanlagen wurden umweltfreundlich konstruiert. Eine interessante Innovation ist die nachhaltige Klimaanlage, deren Kälteerzeugung mit einer neuartigen, die Abwärme nutzenden Absorptions-Kälteanlage erfolgt.
Ergebnisse von Langzeitmessungen auf Kühlcontainerschiffen
Olaf Jacobsen von der TUHH (M4) sprach über die Entwicklung einer energie-optimierten Automation zur Laderaumbelüftung von Kühlcontainerschiffen. Bei den untersuchten Schiffen handelt es sich um die Rio-Klasse der Reederei Hamburg Süd (Abb. 3) mit einer Länge von 286 m, einer Breite von 40 m und 13,5 m Tiefgang. Sie haben eine Stellplatzkapazität von rund 5.900 TEU, davon sind rund 2.500 TEU Kühlcontainer und 1.300 TEU Kühlcontainer unter Deck.
Auf der nordgehenden Reise sind rund 60 Laderaumlüfter mit etwa 1.000 kW Nennleistung im Betrieb, um die Wärme der Kühlcontainer-Kälteaggregate aus den Laderäumen abzuführen.
Jacobsen hatte über 18 Monate die Temperaturen in den Laderäumen und der Umgebung gemessen, die Daten aufbereitet und die Leistungsanalyse mittels eines Simulationsmodells durchgeführt. Mit dem Simulationsmodell erfolgte die Berechnung der Temperaturverteilung bei unterschiedlichen Jahreszeiten, Ladesituationen und Umgebungstemperaturen. Damit wurden Zu- und Abschaltkriterien erarbeitet, mit dem Ziel, die Lüfter energie-optimiert automatisch ein- und auszuschalten. So lassen sich rund 150 t Brennstoff pro Schiff und Jahr auf der untersuchten Route einsparen.
Karl-Heinz Hochhaus
