Der Panamakanal für alle Schiffe

Marginale Spalte

Seit 1914 ist der Panamakanal für Handelsschiffe die kürzeste Verbindung zwischen der Ost- und der Westküste Nordamerikas. Die 81,6 Kilometer lange Wasserstraße verbindet die Häfen Christóbal am Atlantik und Balboa am Pazifik.

Die Panama Canal Authority lässt den Kanal bis 2014 massiv ausbauen, um auch großen Schiffen die Durchfahrt zu ermöglichen.

Juli 2011

 

Der Panamakanal wird ausgebaut und bekommt neue, wassersparende Schleusen. Alle antriebsrelevanten Systemkomponenten für deren Rollschütze liefert Rexroth. Sie sichern die hohe Verfügbarkeit.

 
 

1914 war er eine Sensation, 2014 wird er es wieder sein: der Panamakanal. Für Schiffe, die zwischen der Ost-und Westküste Nordamerikas verkehren, ist die Passage der kürzeste Weg. Zwischen zehn und elf Stunden beträgt die durchschnittliche Reisezeit durch die 81,6 Kilometer lange Wasserstraße zwischen den Häfen Christóbal am Atlantik und Balboa am Pazifik.

Allerdings können heute nur noch weniger als 40 Prozent aller Schiffe der Welthandelsflotte diese Abkürzung nutzen. Die Mehrzahl der Containerschiffe ist zu groß für den Kanal. Seine Sohlenbreite schwankt je nach Abschnitt zwischen 192 und 300 Metern. Die Passage zwischen dem künstlich gestauten Gatúnsee und der Schleuse von Pedro Miguel, der sogenannte Gaillard Cut, wurde in den 60er-und 90er-Jahren immer wieder verbreitert und vertieft.

Für viele der Ozeanriesen ist die 152,4 breite und 14,3 Meter tiefe Rinne aber dennoch zu klein. Mit einer massiven Erweiterung will die Panama Canal Authority diesen Engpass bis zum 100-jährigen Jubiläum der Wasserstraße beseitigen. Ergänzend zu den existierenden Schleusen entstehen auf der atlantischen und der pazifischen Seite neue Schleusenanlagen, durch die auch Schiffe mit bis zu 366 Meter Länge und bis zu 49 Meter Breite ihre Fahrt durch den Panamakanal fortsetzen können.

Wasser sparen

Keine leichte Aufgabe für die Ingenieure und die beteiligten Partnerunternehmen – technologisch wie zeitlich: Im Jubiläumsjahr 2014 sollen der Ausbau der Fahrrinne und der Neubau der Schleusen abgeschlossen sein. Eine weitere Anforderung: Die neuen Schleusen müssen den Wasserhaushalt der Region schonen. Denn für jeden Schleusengang sind derzeit rund 208 Millionen Liter Frischwasser nötig – und die neuen Schleusen sind wesentlich größer als die alten.

Darum wird jede der drei Schleusenkammern mit jeweils drei Wassersparbecken ausgestattet. Zum Anheben der Schiffe öffnen die Rexroth-Antriebe die entsprechenden Zuleitungen und das Wasser aus den Sparbecken füllt per Schwerkraft die Schleusenkammer. Anders als bei der bisherigen Technik fließt das Wasser nach dem Schleusenvorgang nicht ins Meer, sondern in die Becken zurück.

Trotz größerer Schleusen werden pro Schleusung somit rund 290 Millionen Liter Wasser gespart. Das senkt den Frischwasserbedarf künftig um 60 Prozent, die restlichen 40 Prozent der für eine Schleusung notwendigen Süßwassermenge kommen aus dem künstlich angelegten Gatúnsee. Damit überzeugt die technologisch anspruchsvolle Lösung mit doppeltem Nutzen: Sie ist wirtschaftlicher und schont gleichzeitig die Ressourcen der Region.

Die Anforderungen an die Verschlüsse sind hoch, schließlich müssen sie große Wassermassen zuverlässig von einer Schleusenkammer zur nächsten transportieren. Der südkoreanische Hersteller Hyundai Samho Heavy Industries liefert die Verschlüsse für die Wassersparbecken, die Umlaufverschlüsse zur Befüllung der Schleusenkammern mit Wasser aus dem Gatúnsee oder aus den angrenzenden Kammern sowie die Ausgleichstore zwischen den Schleusenkammern.

Ein sogenanntes Rollschütz bildet das zentrale Element der Verschlüsse. Diese tonnenschweren, senkrecht stehenden Stahlkonstruktionen regulieren den Wasserstrom, indem sie auf oder ab gefahren werden, um Wasser zu stauen oder weiterzuleiten. Als langjähriger Partner von Hyundai stattet Rexroth die insgesamt 158 Rollschütze mit Antrieben und der nötigen Steuerungstechnik aus.

Dabei profitieren die Partner vom Expertenwissen aus bereits realisierten Panamakanal-Projekten, wie der Erneuerung der Technik der bestehenden Schleusen vor zwölf Jahren. Die erste Teillieferung muss bereits im April 2012 erfolgen. Eine Anforderung, der Rexroth als internationaler Systemlieferant durch seine weltweite Entwicklung und Fertigung gerecht werden kann. Dadurch stellt auch die Forderung nach Konformität der Produkte mit den US-amerikanischen ASME-Standards (American Society of Mechanical Engineers) kein Problem dar.

Auf Nummer sicher

Damit der bisherige Engpass durch technische Ausfälle nicht erneut zum Flaschenhals wird, ist die größte Herausforderung für die Technik die Verfügbarkeit. Darum sind alle wichtigen Anlagen redundant ausgeführt. Für die Entleerung eines Wassersparbeckens sind technisch beispielsweise nur zwei Verschlüsse notwendig. Jedes der insgesamt neun Wassersparbecken einer Schleuse verfügt aber über vier Verschlüsse.

Dasselbe gilt für die Verschlüsse der Umlaufkanäle zur Befüllung der Schleusenkammern. Insgesamt 158 Antriebseinheiten liefert Rexroth nach Panama. Denn jedes Rollschütz ist mit einem Antriebszylinder und einem zugehörigen Aggregat ausgestattet. Das Aggregat wiederum besteht aus zwei Motorpumpeneinheiten, einem Hydrauliktank, der Filteranlage und Ventiltechnik, zugehöriger Verrohrung und der ebenfalls redundant ausgeführten SPS-Steuerungstechnik. Zwei Ersatzeinheiten für die Sparbecken-, Umlauf-und Ausgleichsverschlüsse liefert Rexroth ebenfalls. Mit dieser Lösung ist die geforderte hohe Verfügbarkeit sichergestellt.

Stufe für Stufe durch den Kanal

Drei Wassersparbecken je Schleusenkammer helfen, den Frischwasserbedarf zu reduzieren. Nach dem Schließen wird die Schleusenkammer mit dem Wasser aus den Becken befüllt. Beim Absenken des Wasserspiegels fließt das Wasser in die Becken zurück. Jedes fasst rund 20 Prozent des Ausgleichsvolumens. Aus dem Gatúnsee müssen so nur noch 40 Prozent Süßwasser zugeführt werden – eine Ersparnis von 60 Prozent pro Durchfahrt.

 

So ausgestattet stellen die Rollschütze künftig die reibungslose Fahrt durch die Schleuse sicher. Ein vom Atlantik kommendes Schiff wird dann im ersten Schritt in die untere Schleusenkammer geschleppt. Ist das äußere Schleusentor geschlossen, fließt das Wasser aus den drei Wassersparbecken in die Kammer.

Parallel wird der Wasserstand der mittleren Schleusenkammer auf das Niveau der unteren abgesenkt. Dann öffnen sich die Tore und Schlepper bringen das Schiff in die mittlere Schleusenkammer. Sind die Tore geschlossen, wiederholt sich derselbe Vorgang aufs Neue: Wasser aus der oberen Kammer und aus den Sparbecken fließt so lange in die mittlere Kammer, bis der Pegel beider Schleusenkammern gleich ist.

Die Tore öffnen sich, das Schiff wird in die obere Kammer geschleppt. Sind die Kammern wieder geschlossen, entleeren sich die drei dazugehörigen Wassersparbecken und der Rest wird durch Frischwasser aus dem Gatúnsee aufgefüllt. Ist die Ausfahrtshöhe erreicht, öffnen sich die äußeren Schleusentore und das Schiff setzt seine Reise Richtung Pazifik fort.