Neues Dreifach-Pumpentriebwerk betreibt Erdgas-Tanker künftig auch mit LNG
Noch wird Schweröl, ein Abfallprodukt aus den Erdölraffinerien, ungefiltert durch die Schlote von Tankschiffen in die Luft geblasen. Um die[ds_preview] Umweltbelastung vor allem in Küstennähe zu senken und besser auf Preisschwankungen reagieren zu können, will Katar den Betrieb seiner gesamten LNG-Carrier-Flotte künftig flexibel gestalten. Die Dual-Fuel-Motoren, die MAN Diesel & Turbo dafür entwickelt hat, können wahlweise mit Schweröl oder mit dem geladenen Flüssigerdgas betrieben werden. Dafür werden die Boil-Off-Gase unter hohem Druck rückverflüssigt und in den Schiffsmotor eingespritzt. Da die Schiffe im Dauerbetrieb laufen und nur alle fünf Jahre zur Wartung ins Trockendock gebracht werden, müssen die Hochleistungspumpen, die dafür zum Einsatz kommen, extrem robust und temperaturbeständig sein. Einer der Marktführer für die Zulieferung dieser Hochleistungspumpen ist Cryostar, ein Spezialist für tiefkalte Gase. Als Partner des französischen Herstellers wurde die Firma Lewa aus Leonberg mit der Entwicklung eines neuen Triebwerks beauftragt, das den hohen Anforderungen entspricht. Schweröl ist einfach verfügbar, schwer entflammbar und kann unter geringem Druck eingespeist werden. Als die großen Transportschiffe der Q-flex und Q-max-LNG-Flotte vor neun Jahren gebaut wurden, fiel die Entscheidung deshalb
zugunsten langsamlaufender Dieselmotoren, da diese auch thermisch effizienter als Dampfturbinen sind und weniger Kraftstoff verbrennen. Doch es ist absehbar, dass Tanker wie die in Katar aus Umweltschutzgründen künftig – zumindest in Küstennähe – auf andere Kraftstoffe umsteigen müssen. Transportschiffe mit Dual-Fuel-Motoren, wie das Emirat sie einsetzen will, sind jedoch noch relatives Neuland. Zu hoch war vielen Schiffseignern bislang das technische Risiko, da LNG nur bei sehr niedrigen Temperaturen im flüssigen Zustand sicher transportiert werden kann. Allerdings wird die Möglichkeit, an Bord Erdgas als Kraftstoff zu verwenden, auch deshalb immer attraktiver, weil dadurch die Motoreffizienz im Vergleich zu Schweröl steigt.
Boil-Off für Antrieb nutzen
Die Herausforderung auf den Schiffen ist, dass sich das Flüssiggas während der Fahrt erwärmt und teilweise wieder in den gasförmigen Zustand übergeht, wodurch das Volumen auf das 600-fache anwächst und der Druck in den Lagertanks steigt. Die Freisetzung dieser Boil-Off-Gase belastet die Umwelt und mindert den Gewinn der Produzenten sowie der Charterunternehmen. Stattdessen werden sie bei der Q-flex- und Q-max-LNG-Flotte rückverflüssigt. Darüber hinaus entstand die Idee, das Gas für den Antrieb nutzbar zu machen. Eine zusätzliche Ausstattung soll die Flotte flexibel bei der Wahl des Kraftstoffs machen. So kann auch auf die aktuelle Preislage im Exportland reagiert werden: Wird Gas dort teuer gehandelt, wird man es eher verkaufen als es zu verheizen. Im umgekehrten Fall lohnt sich der LNG-Betrieb des Schiffes. Da das Gas jedoch explosiv ist, werden dafür absolut dichte Sonderanfertigungen benötigt, die den Temperaturen sowie den hohen Drücken standhalten.
Know-how im Umgang mit tiefkalten Flüssiggasen
Mit der Triplex-Pumpe, die Cryostar und Lewa gemeinsam entwickelt haben, sind beide Unternehmen für diese neue Anwendung gut vorbereitet. Das französische Unternehmen ist ein Vorreiter auf diesem Gebiet und hat die Pumpenköpfe entsprechend den Anforderungen für tiefkalte Flüssiggase entwickelt. Das dazugehörige Dreifachtriebwerk G3M ist eine Sonderanfertigung des Leonberger Anlagenbauers. »Cryostar hat das nötige Know-how für den Umgang mit tiefkalten Gasen im Temperaturbereich zwischen -160 und -200 °C und wir die robuste und wartungsarme Triebwerkstechnik, die für den Dauerbetrieb erforderlich ist«, sagt Thomas Bökenbrink, Produktmanager bei Lewa. Mit einer Stangenkraft von 125 kN wandelt das G3M-Triebwerk die Drehbewegung in eine oszillierende Bewegung um und erreicht dabei eine maximale Leistung von 160 kW. Mit der Entwicklung konnte der Hersteller zugleich eine Lücke im Portfolio schließen. »Es handelt sich um eine Zwischengröße mit 120mm Hublänge, für die wir weiteres Marktpotenzial sehen«, so Bökenbrink. Der erste Prototyp von Cryostar und Lewa befindet sich in der Testphase. Wenn die Ergebnisse dieser Prüfungen und der ersten Fahrten unter Last positiv ausfallen, soll die Anlage auf einem Schiff unter Realbedingungen getestet werden. Die Kosten für die Umrüstung werden pro Schiff auf etwa 15Mio. $ geschätzt, das Gesamtauftragsvolumen für alle 45 Schiffe der Q-flex und Q-max-Flotte wird mit 700Mio. $ beziffert.
