Energieeffizienz Hohe Reserven zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung bei Neubau und Nachrüstung von Schiffen

Der effiziente Einsatz von Energie spielt bei der EU-weit angestrebten Reduzierung der CO2-Emissionen eine sehr wichtige Rolle. 53 Prozent der Reduktionsziele lassen sich allein durch eine Steigerung der Effizienz bei der Energienutzung erreichen. Experten zufolge kann etwa in Pumpen- und Lüfteranwendungen auf Schiffen der Energieverbrauch allein durch drehzahlregelbare Antriebe um 60 Prozent verringert werden.

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FAULHABER Antriebssysteme

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Bis vor kurzem war die Energieeffizienz von Nebensystemen kein wichtiger Faktor bei der Entwicklung oder Konstruktion von Schiffen. Deshalb sind die Systeme an Bord vieler Schiffe nicht sonderlich energieeffizient und wurden nicht vollständig für die Minimierung des Gesamtkraftstoffverbrauchs optimiert. Viele Schiffe werden auch heute noch unter geringer Beachtung energieeffizienter Lösungen gebaut. Dabei bieten sich dafür vor allem Bordsysteme mit großen Pumpen und Lüftern an, die nicht kontinuierlich und bei voller Kapazität betrieben werden müssen.

Gegebenenfalls können Elektromotoren mit drehzahlregelbaren Antrieben (Variable Speed Drives, VSD) ausgerüstet werden, um Pumpen und Lüfter bei geringeren Schiffsgeschwindigkeiten oder bei niedrigeren Lüftungsanforderungen mit Teillast und damit effizienter zu betreiben. Der Energieverbrauch einer Pumpe ist gemäß den Affinitätsgesetzen von ihrem Mengendurchsatz abhängig. Die Verringerung der Pumpendrehzahl reduziert den Systemdruck (=Förderhöhe) im quadratischen Verhältnis und den Energieverbrauch in der dritten Potenz: Zehn Prozent weniger Drehzahl bringt also 27 Prozent Energieeinsparung.

Ziel der Klimakonferenz COP 15 in Kopenhagen Ende 2009 war eine globale Übereinkunft zur weltweiten Verringerung des Ausstoßes von Treibhausgasen. Dieses Ziel wurde jedoch verfehlt, und so werden die verschiedenen Länder wahrscheinlich lediglich Empfehlungen dazu aussprechen. Allerdings ist es nun Sache der internationalen Seeschifffahrts-Organisation (International Maritime Organization, IMO), weltweite Bestimmungen zur Treibhausgas-Emission von Schiffen zu erlassen, womit bereits in diesem Jahr begonnen wurde. Insgesamt erzeugt die Schifffahrtsindustrie heute drei bis vier Prozent der weltweiten CO2-Emissionen – wobei diese Zahl schnell wachsen wird, wenn nichts unternommen wird, um die Energieeffizienz der Schiffe zu erhöhen. In „Business-as-usual“-Szenarios schätzt das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ein Anwachsen der CO2-Emissionen durch die Schifffahrt um 150 bis 250 Prozent auf 2,5 bis 3,5 Mrd. Tonnen bis zum Jahr 2050.

Wesentliche Prozesse mit Pumpen und Lüftern sind nicht selten überdimensioniert

Pumpen und Lüfter sind an Bord von Schiffen häufig zentrale Anwendungen. Wenn sie nicht funktionieren, kann das Schiff nicht fahren. Dabei finden sich viele sehr unterschiedliche Anwendungen: Meerwasserkühlpumpen, Kesselspeisepumpen, HKL-Pumpen, Bilgepumpen, Schmiermittelpumpen, Löschwasserpumpen, Abwasserpumpen und andere mehr. Allen gemeinsam ist, dass sie häufig gegenüber den Anforderungen überdimensioniert sind. Ursache ist ganz einfach, dass die Konstruktionskriterien so festgelegt sind, um immer die maximalen Bedingungen zu erfüllen, denen das Schiff ausgesetzt sein könnte. So wird beispielsweise die Meerwassertemperatur bei der Dimensionierung in der Regel über den normalen Betriebsbedingungen angesetzt. Obwohl ein Schiff unter extremen Bedingungen und in extremen Umgebungen funktionieren muss, werden diese Bedingungen im Alltag selten auch nur annähernd erreicht. Zum Beispiel beträgt die maximal zulässige Motorlast normalerweise 75 bis 90 Prozent der Maximallast, benötigte Wärme wird stets aus dem System zurückgewonnen und die Meerwassertemperatur erreicht nur sehr selten den Auslegungswert.

Es kann also sehr einfach viel Energie gespart werden, indem Pumpen und Lüfter über einen VSD gesteuert werden — entweder selbständig oder mit einer Druck- oder Temperatursensor-Regelung. Verdrängerpumpen und Zentrifugalpumpen sind zwei der am häufigsten auf Schiffen verwendeten Pumpen, Zentrifugalpumpen machen sogar rund 80 Prozent aus. Diese Art von Pumpe hat die selben Leistungseigenschaften wie ein Lüfter. Lüfter werden im Maschinenraum, auf dem Autodeck, in Laderäumen und anderen Bereichen eingesetzt, an denen verstärkte Belüftung notwendig ist.

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