Innovationen für die Schiffbau-Branche

Energieeffizienz und Umweltschutz sind zwei der wichtigsten Themen für die maritime Industrie. Auf der SMM nutzten zahlreiche Hersteller die Gelegenheit, Innovationen wie Pod-Antriebe, Elektronik-Anlagen oder Umwetschutz-Lösungen vorzustellen.
eSIpod von Siemens

Im Rahmen der Weltleitmesse für den Schiffbau SMM wurde unter anderem die zweite Generation der[ds_preview] Siemens Pod-Antriebe vorgestellt. Der Leistungsbereich des jetzt mit einem Zugpropeller ausgestatteten Pod (Abb. 1) wurde auf 5 bis 23MW erweitert. Neben der guten Manövrierbarkeit ist der entscheidende Vorteil der höhere Wirkungsgrad, der sich aus der hydrodynamisch optimiertem Formgebung und dem effizientem permanent erregten Elektromotor ergibt.

Insgesamt 17 bei der Werft Hyundai Heavy Industries für die United Arab Shipping Company (UASC) in Auftrag befindlichen Containerschiffe mit 14.500 bzw. 18.800TEU werden von Siemens mit dem umweltfreundlichen Antriebs- und Stromerzeugungssystem Siship SGM ausgestattet. Die Abgase der Hauptantriebe werden in einem System zur Abwärmerückgewinnung (Waste Heat Recovery System WHRS), bestehend aus einem Abgaskessel, einer Gasturbine einer Dampfturbine, Getriebe und Generator genutzt, um zusätzliche elektrische Energie aus dem Abgas für das Bordnetz zu gewinnen.

Nicht im Bordnetz benötigter Strom wird in einen auf den Propeller wirkenden Wellenmotor eingespeist. Ein übergeordnetes Energiemanagementsystem sorgt automatisch für die optimalen Bordnetzverhältnisse.

Es kann den Wellenmotor bei Langsamfahrt (Slow Steaming) Strom erzeugen lassen, um z. B. die Dieselgeneratoren zu entlasten. Der kombinierte Wellengenerator/Wellenmotor kann elektrische Energie erzeugen oder aus Abwärme im Abgaskessel erzeugten überhitzten Dampf zum Schiffsantrieb nutzen.

Damit werden bei den Hilfsdieseln der Verschleiß verringert, die Wartungsintervalle verlängert und Kraftstoff eingespart. Auch können die Abgasemissionen je nach Leistung des Antriebsdieselmotors um bis zu 12 % verringert werden.

RWO-Filter senken Platzbedarf

Das Unternehmen RWO präsentierte eine platzsparende Lösung für Ballastwasser-Aufbereitungsanlagen (Abb. 3).

Einige Experten gehen davon aus, dass 2015 ausreichend Länder das neue Ballastwasserabkommen ratifiziert haben. Auch alte Schiffe müssen nach Inkrafttreten mit Aufbereitungsanlagen ausgestattet sein. Die Nachrüstung wird bei vielen dieser Schiffe auf Platzprobleme stoßen, um die Anlagen im Maschinenraum zu installieren.

Statt bisher zwei Filter einzusetzen, die abhängig vom Verschmutzungsgrad umgeschaltet und rückgespült werden, genügt mit dem RWO-Angebot der Einsatz eines Filters, der sich ständig regeneriert. Dieser Effekt wird durch eine Filterreinigung mittels einer vertikal verfahrbaren Spüllanze erreicht. Der Reinigungsvorgang wird abhängig von der Druckdifferenz zwischen Ein- und Austritt aktiviert. Dabei wird ein geringer Teil des Ballastwassers als Spülwasser nach außenbords gepumpt.

Elektroantriebe von MacGregor

MacGregor, Spezialist für Hydraulik bei Kranen, Lukenabdeckungen und Rampen zeigte auf der SMM Elektro-Antriebe. Durch den Einsatz von Umrichtern bieten sie vergleichbare Vorteile wie die Hydraulik. Deutliche Energieeinsparungen, niedrigeres Geräuschniveau und der Verzicht auf Hydraulikleitungen und Hydrauliköl sind weitere Vorteile und wichtige Gründe für den Paradigmenwechsel.

Bei der als MacRack bezeichneten elektrisch betätigten Lukenabdeckung werden die Elektromotoren mit variabler Frequenz (VFD) und speicherprogrammierbaren Steuerungen betrieben. Jede Luke hat zwei Elektromotoren, mehrere Lukendeckel können gleichzeitig betrieben werden. Auch die hydraulischen Antriebe der Rampen auf RoRo-Schiffen (Abb. 4) werden durch energieeffiziente, einfach zu bedienende und wartungsfreundliche elektrische Antriebe abgelöst. Die erste Generation der mit dieser Technik ausgestatteten Autotransporter wurde jetzt in Dienst gestellt.

Recyceln statt Verbrennen

Das Oldenburger Unternehmen Deerberg Systems erwartet für Entsorgungssysteme einen Wandel zur Nachhaltigkeit: Statt auf Verbrennen setzt man verstärkt auf Recyclen. Dafür wurde von Deerberg das Multi-Purpose-Waste-Management-System (MPWMS) entwickelt. Hintergrund der Innovationen ist der Wunsch der Schiffseigentümer und Betreiber, mit integrierten Lösungen die weltweit strenger werdenden Umweltvorschriften zu erfüllen. Hier gehen einige Kreuzfahrtreedereien voran und setzen höhere Maßstäbe, damit die Müllberge durch die immer größer werdenden Schiffe nicht weiter anschwellen. Aber auch die schnell steigende Zahl der Offshore-Einrichtungen wie Ölbohrtürme, Förderplattformen, HGÜ-Inseln und Produktionsschiffe (FPSO) können einbezogen werden.

ORC-Anlage zur Stromerzeugung

Von der US-amerikanischen Firma Calnetex wurde eine kompakte Anlage vorgestellt, die nach dem ORC-Prinzip Strom aus der Kühlwasser-Abwärme der Schiffsdieselmotoren erzeugt. Die Wärme des Kühlwassers wird dabei nicht mit Seewasser abgeführt, sondern dient zur Verdampfung. Bei der Anlage (Abb. 6) tritt das Kühlwasser des Hauptmotors, zum Beispiel mit 85°C, in den jetzt als Verdampfer dienenden Wärmetauscher ein und mit 80°C wieder aus. So wird eine organische Flüssigkeit mit niedriger Verdampfungstemperatur, wie sie auch in der Kältetechnik verwendet und hier als Kältemittel bezeichnet wird, verdampft und überhitzt.

Anschließend wird der überhitze Dampf in einer mit hoher Drehzahl laufenden Dampfturbine entspannt. Das dabei erzeugte Drehmoment wird in einem Drehstromgenerator in elektrische Leistung gewandelt und in das Bordnetz eingespeist. Von der Turbine strömt der Dampf in einen Kondensator, wird hier verflüssigt und gelangt in den Speisetank. Von dort wiederum wird er in flüssigem Zustand in den Wärmetauscher gefördert.

Saacke-Scrubber

Herzstück vieler Entschwefelungsanlagen sind Wäscher (Scrubber), bei denen vorwiegend Seewasser genutzt wird, um mit den darin enthaltenen Alkalien den Schwefel ohne Zugabe von chemischen Zusätzen zu binden. Damit der zulässige pH-Wert erreicht werden kann, wird das belastete Seewasser mit reinem Meerwasser verdünnt und anschließend ins Meer gepumpt.

Auf dem Messestand von Saacke wurde eine Entschwefelungsanlage und die dafür entwickelte Lösung des Russproblems vorgestellt (Abb. 7). In einem speziellen Gebläse werden die Abgase von den darin enthaltenen, weitgehend trockenen Russpartikeln vor dem Abgaskessel und dem eigentlichen Wäscher getrennt. So soll der Waschvorgang verbessert werden. Der ausseparierte Ruß wird an Land entsorgt und nicht mehr ins Meer gepumpt. Außerdem wird die Verschmutzung des Abgaskessels und des Abgaswärmetauschers deutlich reduziert.

Solar-Fähre für Teso

Das niederländische Ingenieurbüro C-Job Naval Architects hat für die Fährreederei Teso (Texels Eigen Stoomboot Onderneming) die neue Auto- und Personenfähre »Texelstrom« entworfen. Sie soll ab 2016 ihren Dienst aufnehmen.

Die Fähre für 1.750 Passagiere und 350 Autos wird zwischen dem nordholländischen Hafen Den Helder und der Insel Texel fahren. Die Passage dauert etwa 20 min. Mit den derzeit eingesetzten Schiffen »Schulpengat« und »Dokter Wagemaker« werden jährlich rund 3,5 Mio. Menschen und 1,5 Mio. Autos befördert. Die bei der spanischen Werft La Naval Ship­yard im Bau befindliche Fähre wird besonders umweltfreundlich sein und eine höhere Transportkapazität aufweisen.

Sie ist jedoch aufgrund der Hafeninfrastruktur weitgehend auf die bisherigen Abmessungen begrenzt. Einer der vier Antriebsmotoren wird ausschließlich mit CNG (Compressed Natural Gas) betrieben. Die Spitzenlast soll mit elektrischen Akkumulatoren abgefangen werden, die von Solarkollektoren und im Hafen vom Gasmotor wieder geladen werden. Auf dem obersten Deck befinden sich vorn und hinten jeweils hinter der Brücke die Gastanks in Containern. Außerdem werden auf 700m2 Fläche Solarkollektoren installiert (Abb. 8).

Kälteerzeugung aus Motorabwärme für »Sonne«

Das neue energieeffiziente Forschungsschiff »Sonne« (Abb. 9) bekommt zur Kälteerzeugung neben magnetgelagerten Verdichtern auch Absorptionsanlagen, welche Abwärme nutzen. Eine erste Absorptionsanlage wurde von der Meyer Werft 2011 auf dem Kreuzfahrtschiff »AIDAmar« installiert. Die Entwicklung und Integration der Anlage auf dem Schiff der Reederei AIDA und dem Neubau »Sonne« erfolgte gemeinsam mit der Firma Fischer Eco Solutions aus dem Schwarzwald. Landtypische Anlagen lassen sich aufgrund der Schiffsbewegungen nur mit Leistungseinschränkungen auf Schiffen einsetzen. Das war der Hauptgrund zum Bau einer Testanlage, mit der der Einfluss von Schiffsbewegungen untersucht wird. So sollen Absorptionskältemaschinen für den maritimen Einsatz unter realistischen Bedingungen (Rollen, Stampfen, Schlagseite) optimiert und vor der Auslieferung geprüft werden.

MTU-Motoren zur Erfüllung von IMO Tier 3

Das Unternehmen MTU informierte auf der SMM unter anderem über die nach IMO Tier II zertifizierten Motorbaureihen 2000, 4000 und 8000 mit bis zu 10.000 kW Nennleistung. Sie kommen beispielsweise in Schleppern, Offshoreschiffen, Yachten, Fregatten sowie Küstenwachschiffen zum Einsatz. Anspruchsvoller ist die ab 2016 in Kraft tretende dritte Stufe IMO Tier III, die sehr hohe Anforderungen an die Entwickler und Konstrukteure von Motoren stellt. Die gegenüber dem heutigen Stand geforderte höhere Stickoxidreduktion lässt sich nicht mit motorinternen Maßnahmen, sondern nur noch durch zusätzliche nachgeschaltete Einrichtungen, erfüllen. MTU und die Reederei Fairplay Towage erproben in einem Hafenschlepper mit 90 t Pfahlzug und zwei MTU-Dieselaggregaten vom Typ 16V 4000 M63L mit jeweils 2.000 kW Nennleistung eine SCR-Anlage nach IMO Tier III (Abb. 10). Der bei der spanischen Werft Astilleros Armon bestellte Schlepper soll ab 2015 im Rotterdamer Hafen eingesetzt werden. Die Abgasnachbehandlung erfolgt, wie bei heutigen Nutzfahrzeugmotoren, mit der selektiven katalytischen Reduktion (selective catalytic reduction, SCR). Im Katalysator führt die Reaktion der Stickoxide mit einer Harnstofflösung zur Neutralisation der Stickoxyde zu Stickstoff und Wasser.

Anlassluftverdichter von J. P. Sauer & Sohn

J.P. Sauer & Sohn präsentierte ein Schnittmodell eines Anlassluftverdichters. An diesem Modell wurde Besuchern der dreistufig luftgekühlte Anlassluftkompressor erklärt, der im Vergleich zu den vorwiegend auf Schiffen eingesetzten zweistufigen wassergekühlten Kompressoren weniger Installationsaufwand erfordert. Der bis zu 40bar und von 70 bis 360m³/h lieferbare Verdichtertyp ermöglicht niedrigere Verdichtungstemperaturen, eine bessere Wasserabscheidung und zur Schmierung die Verwendung des Standard-Mineralöl SAE 30.