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Motorenhersteller streben nach ökologischen Vorteilen durch Repowering von Arbeitsbooten

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Während sich eine große Chance bietet, die US-Arbeitsboote wieder mit Strom zu versorgen, stellen die Motorenbauer ihre umweltfreundlichen Optionen vor

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Nach neuen Erkenntnissen werden US-Arbeitsmotoren mehr als doppelt so lange eingesetzt wie bisher angenommen, was die Vorteile der Nachrüstung von Motoren erhöht. Die Studie für das Motorenbauer-Konsortium Diesel Technology Forum (DTF) und die ökologische Lobbygruppe Environmental Defense Fund ergab, dass Arbeitsmotoren eine Lebensdauer von rund 50 Jahren haben, verglichen mit den 23 Jahren, die die US-Umweltschutzbehörde (EPA) zur Festlegung ihrer Emissionsminderungsziele verwendet hat.

Eine längere Lebensdauer bedeutet, dass ältere Motoren langsamer ersetzt werden, was zu 57% niedrigeren NOx-Reduktionen pro Jahr führt als die von der EPA prognostizierten. Aber es erhöht auch die potenziellen Auswirkungen der Installation neuer Technologien, da modernisierte Motoren einen längeren Zeitraum zur Reduzierung der Emissionen haben werden.

Die Konzerne fordern die US-Bundesstaaten auf, Repower-Schiffe mit modernerer, saubererer Motorentechnologie einzusetzen. Staaten können Mittel für das Repowering kommerzieller Arbeitsboote erhalten, um NOx zu reduzieren, und zwar im Rahmen des 2,9 Mrd. USD Umweltschutzvertrages, der vom Volkswagen Konzern im Zuge des Skandals zur Festlegung der Abgasprüfung im Jahr 2015 eingerichtet wurde.

"Großmotoren-Repower sind kostengünstiger auf einer emissionsreduzierten Basis als andere Projekte, was den Staaten eine einfache und überzeugende Wahl ermöglichen sollte", sagt DTF-Geschäftsführer Allen Schaeffer. "Mit den Anreizfonds erhalten die Betreiber einen brandneuen, effizienteren, kraftstoffsparenden und emissionsärmeren Motor zu einem Bruchteil der Kosten. Noch besser ist, dass die mit diesen Projekten verbundenen Emissionsvorteile schnell entstehen und über viele Jahre anhalten werden."

Die von Ramboll Environ durchgeführte Studie untersucht Motoren mit einem Hubraum von 5-30 Litern - das entspricht einer maximalen Leistung von rund 8 MW -, die von der EPA als Motoren der Kategorie zwei eingestuft wurden. Seit 2015 sind neue Schiffsdieselmotoren erforderlich, um die Abgasnormen der EPA Tier 4 - entsprechend den Tier III NOx-Grenzwerten der IMO - zu erfüllen. Aber die DTF sagt, dass die Kosten und Ausfallzeiten für das Upgrade auf neue Motoren die Investitionen in die neuesten Technologien wahrscheinlich verzögert haben.

Der Hybridantrieb wird regelmäßig eingesetzt, um die Emissionen von Arbeitsbooten zu reduzieren, und es entstehen immer wieder neue Möglichkeiten. Ein Hafenschlepper mit einem neuen hydraulischen Hybridantrieb soll von Sanmar Shipyards in Robert Allan-Ausführung gebaut werden. Der Schlepper wird mit dem fortschrittlichen variablen Antriebssystem (AVD) von Caterpillar Marine ausgestattet. Damit können Betreiber die Propellerdrehzahl unabhängig von der Motordrehzahl optimieren und gleichzeitig die Leistungsverteilung zwischen den Antriebskomponenten steuern.

Das neue Schlepperdesign basiert auf dem bewährten RAmparts 2400-SX Design mit Modifikationen für die AVD-Anlage. Boğaçay 38 wurde für den Hafenschlepperbetrieb mit 70 Tonnen Pfahlzug und Fi-Fi 1 Feuerlöschfähigkeit optimiert. Zu den Antriebsausrüstungen gehören die Hauptmotoren Caterpillar 3512C, die Azimutantriebe Caterpillar MTA627 und ein Hilfsmotor C32, der die Hybridhydraulik sowie die Fi-Fi-Pumpe antreibt.

"Mit den Anreizfonds erhalten die Betreiber einen brandneuen, effizienteren, kraftstoffsparenden und emissionsärmeren Motor zu einem Bruchteil der Kosten"

Robert Allan wurde von Caterpillar Marine mit der Unterstützung und Beratung bei der Anwendung der neuen AVD-Technologie für Hybridschlepperanwendungen beauftragt. Dies führte zum Debüt-Schlepperprojekt. Der Bau ist derzeit im Gange, die Lieferung ist für Ende 2019 geplant.

Das AVD-System unterscheidet sich von einer typischen Kraftübertragungslösung durch die Integration eines Planetenradsatzes, der ein nahtloses Kuppeln von Hauptmaschinen, Hilfsmotoren oder beidem ermöglicht. Dies ermöglicht eine von der Motordrehzahl unabhängige Propellerdrehzahl, so dass ein optimaler Motorwirkungsgrad erreicht werden kann. Caterpillar behauptet, dass dies zu Kraftstoffeinsparungen von 15-20% führen kann, was die Vorteile des dieselelektrischen Antriebs bei niedrigeren Kosten und geringerer Stellfläche bietet.

Als direkte Folge des AVD-Systems können die Hauptmaschinen in den meisten Anwendungen verkleinert werden, wobei die zusätzliche Leistung von Hilfsmotoren bereitgestellt wird. Das System bietet auch eine von Natur aus hohe Redundanz des Antriebs.

Motor plus Nachbehandlung

Es gibt auch eine wachsende Auswahl an traditionellen "Motor plus Nachbehandlung"-Optionen, die der Besitzer in Betracht ziehen sollte. MAN Energy Solutions hat kurz nach der Zertifizierung für die Konfiguration der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) des Motors die erste Schlepperreferenz für seinen MAN 175-Motor erhalten. P&O Reyser hat bei der Drydocks World Dubai Werft in den VAE einen 27 m langen Hafenschlepper bestellt, der der erste IMO Tier III konforme Schlepper im Mittelmeer sein wird.

Der asymmetrische Schlepper (ATT) wird 75 Tonnen Pfahlzug liefern, der Antrieb erfolgt über Festpropeller-Azimuttriebwerke. Es wird in einem Cintranaval CND-17009 Eco Silent Design gebaut. P&O Reyser, das in 11 spanischen Häfen mit einer Flotte von mehr als 100 Schiffen Schlepp-, Liege- und Hilfsdienste erbringt, rechnet damit, dass die ATT ab Mitte 2020 im Hafen von Barcelona ihren Dienst aufnehmen wird.

MAN Energy Solutions wird zwei MAN 12V175D MM-Motoren mit einer Leistung von je 2.220 kW mit SCR liefern. Laut Lex Nijsen, Leiter des Vertriebsbereichs Viertakt-Schifffahrt bei MAN Energy Solutions, wurden die Motoren aufgrund ihrer "kompakten Bauweise, ihrer kraftstoffeffizienten Leistung und des flexiblen Konstruktionsansatzes des SCR-Layouts" ausgewählt

Daniel Struckmeier, Leiter der Abgasnachbehandlung bei MAN Energy Solutions: "Wir haben das SCR-System auf unserer neuesten Technologie aufgebaut. Eine große Stärke ist die flexible Anordnung und Kompaktheit, die den in engen Maschinenräumen üblichen Platz optimiert."

Repowering muss nicht mit völlig neuen Motoren oder Schiffen einhergehen. Eines der weltweit größten Tauchunterstützungsschiffe ist nach einer Triebwerksüberholung, bei der Schlüsselkomponenten in einer entfernten Werkstatt getestet und repariert wurden, wieder in Betrieb genommen worden. Die Motoren und Turbolader der 140 Meter langen Seven Atlantic, die sich im Besitz von Subsea 7 befinden, wurden 10 Jahre nach dem Bau des Schiffes gewartet, wobei Royston Diesel die Arbeiten abschloss.

Royston Service Manager Shawn Doering stellt fest, dass die Erfahrung des Unternehmens mit dem Motor- und Schiffstyp eine schnelle Wiederinbetriebnahme gewährleistet hat. Seven Atlantic wird von sechs 3.360 kW Wärtsilä W7L32-Motoren angetrieben, die mit Schiffsgasöl betrieben werden, die jeweils mit einem 3.360 kVA Van Kaick-Generator gekoppelt sind. Die dieselelektrische Anordnung treibt drei 2.950 kW Heck-Azimutstrahlruder, zwei 2.400 kW versenkbare Bug-Azimutstrahlruder und ein 2.200 kW Bug-Tunnelstrahlruder an.

Einer der Motoren wurde demontiert, um neue Zylinderköpfe, Luftanlaufventile, Anzeigehähne, Injektoren und Zylinderdichtungen einzubauen. Entlastungsventile, Kolben und Pleuel, Zylinderlaufbuchsen, Lagerböcke, Kurbelwelle und Turbolader wurden zur Überprüfung und grundlegenden Reparaturarbeiten an die britische Werkstatt in Royston's Newcastle geschickt, bevor sie vor der endgültigen Wiedermontage und Inspektion des Motors zurückgegeben wurden.

Ingenieure überholten auch den Turbolader eines anderen Motors. Die NA297 Napier-Turbolader beider Motoren wurden in Roystons spezieller Turboladeranlage entfernt, demontiert, gereinigt, gereinigt, inspiziert und gewuchtet. Nach der Wartung wurden auch die inkrementellen Lastprüfungen nach den Vorgaben des Motorenherstellers von den Ingenieuren durchgeführt.