Spritsparer auf hoher See

Marginale Spalte

Foto: E.R. Schiffahrt GmbH & Cie. KG

Das Turbo Hydraulic System nutzt die Energie der Abgase eines Schiffdiesels – mittels Hydraulik-Standardkomponenten.

Juli 2014

 

Mit dem Turbo Hydraulic System des japanischen Schiffbauunternehmens MES nutzen Frachter die Energie ihrer Abgase. Damit lässt sich der Kraftstoffverbrauch der weltweiten Seefahrt reduzieren.

 
 

Der Seeweg ist die Hauptschlagader des internationalen Handels. Tausende von Frachtschiffen kreuzen über die sieben Weltmeere und wickeln rund 90 Prozent des globalen Warenaustauschs ab. Bei einem so gewaltigen Verkehrsaufkommen ist das Potenzial, den weltweiten Kraftstoffverbrauch und damit den Ausstoß von Treibhausgasen zu verringern, entsprechend groß.

Besonders fortschrittliche Antriebssysteme machen hier den entscheidenden Unterschied aus. Jedes Prozent Effizienzsteigerung spart Treibstoff und verhindert Tonnen von Kohlendioxid. Grund genug für die japanische Regierung, 2007 ein Förderprogramm für entsprechende Entwicklungen auszuschreiben.

Schiffbaugigant Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. Ltd. (MES) nahm sich der Herausforderung an: Das Turbo Hydraulic System soll zukünftig wirksam den Treibstoffverbrauch von Zweitakt-Großmotoren reduzieren, indem es die Energie aus den Abgasen zurückgewinnt.

Das verschwendete Viertel

Wer sich vor Augen führt, dass bei der Verbrennung von jedem Liter Kraftstoff etwa 50 Prozent als Verluste verpuffen, erkennt schnell das Potenzial der Abgase. Sie machen mit 25 Prozent den größten Teil der Abwärme aus. Diese Verlustenergie ließ sich bislang nicht zufriedenstellend rückgewinnen.

Am Markt sind schon länger thermische Wärmerückgewinnungssysteme (Waste-Heat-Recovery-Systeme) zu finden, die allerdings bislang sehr kostspielig sind und zudem viel Platz im Maschinenraum einnehmen. Vor allem Nachrüstungen gestalten sich dadurch oft kompliziert. Mit einer rein hydraulischen Lösung befuhr das MES-Team daher eine gänzlich neue Route. Keine einfache Aufgabe. Möglich wurde dieser Ansatz überhaupt erst durch die Effizienzsteigerung von Turboladern in den letzten Jahren.

Turbolader können heutzutage dem Abgasvolumenstrom Energie entziehen, die für die Motoraufladung nicht benötigt wird. Die ohnehin schon anspruchsvolle Entwicklung musste mit den extremen Betriebsbedingungen zurechtkommen, hinzu kamen die Kostenziele. Um für Reedereien wirklich interessant zu sein, muss die Amortisationszeit des Turbo Hydraulic System stimmen. Teure Sonderentwicklungen von Einzelkomponenten waren daher zu vermeiden.

Das Projekt nimmt Fahrt auf

In den intensiven Systementwicklungsgesprächen zwischen MES und Bosch Rexroth Japan entwickelte sich Stück für Stück ein weiteres positives Ergebnis heraus: Das komplette Hydrauliksystem lässt sich mit Rexroth-Standardkomponenten realisieren. Schlüsselkomponente des Turbo Hydraulic System ist ein Hägglunds Radialkolbenmotor von Rexroth, der direkt mit der Kurbelwelle des Großmotors verbunden ist. An dessen Turbolader sind Axialkolbenpumpen über ein Getriebe gekoppelt.

Diese Pumpen entziehen dem Abgasvolumenstrom Energie und wandeln sie in hydraulisch nutzbare Energie um, die dem Großmotor mittels des Hydraulikmotors zugeführt wird. Bei voller Motorlast spart das System bis zu vier Prozent Kraftstoff – pro Tag auf See sind das mehrere Tonnen Treibstoff. Darüber hinaus erfüllt das Turbo Hydraulic System alle Forderungen des Entwicklerteams: Die Maße sind kompakt, und das komplette System lässt sich zudem problemlos bei bereits installierten Großmotoren nachrüsten.

Da die Investitionskosten vergleichsweise gering sind, ist dieses System für kleine und mittlere Motoren die optimale Lösung. Seine Praxistauglichkeit bewies es 2012 in umfangreichen Tests. Diese Argumente überzeugten bereits die ersten Kunden, 2014 sollen die ersten mit diesem neuartigen System ausgerüsteten Frachtschiffe in See stechen.