Abgas-Economizer: Ein stiller Mitwirkender zur grünen Technologie

Von Sveinung Odegard • 29 März 2018

Diese schmerzhaften Verluste

Sie können Energie-Rückgewinnungssysteme nicht ignorieren, wenn Sie an Diskussionen über effiziente marine Designs teilnehmen möchten. Diese Aussage basiert auf der Tatsache, dass die meisten Dieselmotoren an Bord eines Schiffes immer noch auf einer Effizienzskala im Bereich von 30 Prozent arbeiten. Die restlichen 60-70 Prozent stellen Verluste dar, die in Wärme umgewandelt wurden. Das sagte man; Es gibt auch Motoren, die in den 40er Jahren einen Wirkungsgrad haben. Größere Motoren und langsam bis mittelschnell laufende Motoren weisen Wirkungsgrade in den oberen 40er Jahren auf, jedoch nur bei optimalen und gleichmäßigen Lastfällen. Und das ist eine Herausforderung für jedes Schiff.

Die Effizienzkennziffern führen zu der schmerzhaften Faustregel, dass für jede 1 kW Nutzleistung weitere 1,5-2 kW Wärmeverluste entstehen. Es wird deutlich, dass die Verwendung von Dieselstrom für die elektrische Heizung aus Effizienzgründen nicht empfohlen wird. Elektroheizung ist daher nur am Dock, an Landstrom angeschlossen, praktisch. Auf der anderen Seite kann die aktive Wiederverwendung von verschwendeter Energie auf See die Effizienz des gesamten Schiffs erheblich verbessern.

Erfassen und wiederverwenden

Wärmeverluste können erfasst und als Energie für viele Arten von Anwendungen wiederverwendet werden. Aber es gibt auf See immer noch mehr Motoren ohne Rettungssysteme als diejenigen, die sie haben. Unter den Systemen, die installiert werden, basieren die meisten von ihnen auf Wasserkühlsystemen für die Verkleidung, obwohl die Abwärme typischerweise mehr potentielle Energie darstellt.

Es gibt Technologien zur Rückgewinnung der Abwärme. Ulmatec Pyro ist ein Unternehmen, das bereits Anfang der 80er Jahre damit begonnen hat, Abgas-Economizer herzustellen. Die Economizer haben sich als zuverlässig und langlebig erwiesen, da sie während der gesamten Lebensdauer des Schiffs in Betrieb bleiben. Ein robustes, effizientes und einfaches Design mit wenigen beweglichen Teilen ist das Rezept für eine außergewöhnlich lange Lebensdauer der Geräte. Viele der Geräte durchlaufen einen kompletten Lebenszyklus von 30 Jahren ohne größere Nachrüstungen, was wahrscheinlich erklärt, warum die Produkte nicht unbedingt die Aufmerksamkeit bekommen, die sie verdienen.

Wie es funktioniert

Die Technologie ist ziemlich einfach; Der Auspuff wird verteilt und darf frei durch mehrere in Wasser getauchte Rohre strömen. Das zirkulierende Wasser, das die Rohre umgibt, nimmt die Wärme aus dem Abgas auf und transportiert sie in das Abwärmenutzungssystem. Trotz des Wunsches nach Einfachheit wird ein Kontrollsystem benötigt, um einen gesunden Motor zu gewährleisten. Das Gerät regelt den Gegendruck und die Auslasstemperaturen und stellt sicher, dass alle Bedingungen den OEM-Anforderungen entsprechen. Ulmatec Pyros Abgas-Economizer haben auch eine Bypass-Funktion, die einen freien Durchfluss ermöglicht, wenn die Motorbedingungen dies erfordern, oder wenn kein Bedarf an mehr Wärme besteht. Eine neue Generation des Economizers wird kürzlich eingeführt. Eine der neuen integrierten Funktionen enthält einen Bypass. Dies wird die Installationsarbeiten der Werft im Vergleich zum externen Bypass älterer Generationen erheblich erleichtern. Darüber hinaus reduziert der integrierte Bypass die Gesamtgrundfläche des Geräts.

Verdoppeln

Bei der Rückgewinnung von Wärme sowohl aus der Wasserkühlung als auch aus dem Auspuff wird eine enorme Menge an Energie zur Verfügung gestellt, wobei der Kraftstoffverbrauch praktisch nicht erhöht wird. Die gesamte zurückgewonnene Wärmemenge hätte in diesem Fall möglicherweise mehr als die aus dem Motor entnommene Leistung. Das kann als "Double Down" bezeichnet werden. Und es gibt Schiffstypen, die tatsächlich diese enorme Menge an Wärme nutzen können. Fischereifahrzeuge, die in kaltem Wasser fahren, sind hervorragende Beispiele für Schiffe mit hohem Energiebedarf. Die Wärme wird für die Frischwasserproduktion, Fischverarbeitung, Unterkunft, Enteisung, Sanitärwasser, Tankheizung und viele andere Zwecke verwendet. Aber Fischereifahrzeuge sind nicht die einzigen. Jedes Schiff, das in gemäßigten Klimazonen arbeitet, große Unterkünfte hat, frisches Wasser produziert oder aus anderen Gründen Wärme an Bord benötigt, wird die Vorteile sehen.

Kurze Amortisationszeiten

Ein gut konzipiertes Abwärmenutzungssystem wird eine kurze Amortisationszeit haben. Dies hängt jedoch in hohem Maße von der Schiffskonstruktion, den Motortypen und dem Betriebsprofil ab. In vielen Fällen wird die Amortisierung dieser Kosten ein bis zwei Jahre dauern. Wenn zusätzliche Wärme benötigt wird, die über ein Abwärmenutzungssystem hinausgeht, ist ein direkter Dieselbrenner eine bessere Alternative als eine elektrische Heizung.

"Wir haben keine genaue Anzahl der ersten Einheiten", sagt Palmar Bjornoy, Geschäftsführer von Ulmatec Pyro, und fügt hinzu: "Wenn wir die Einheiten, die wir für Landpflanzen geliefert haben, und andere maßgeschneiderte Einheiten mit einbeziehen, haben wir übertroffen 500. Die ersten Einheiten wurden in den frühen 1980er Jahren hergestellt. Und viele dieser Einheiten sind noch in Betrieb. Typischerweise bleiben sie typischerweise an Bord und erzeugen während der gesamten Lebensdauer der Behälter Wärme. "

Ulmatec hat auch Einheiten für die Offshore- und Onshore-Industrie geliefert. Das Troll Research Center in der Antarktis ist die südlichste Einheit und Kings Bay in New Alesund das nördlichste. Für Offshore-Projekte sind die neuen Statoil-Bohrgeräte Askeladden und Askepott gute Beispiele für Wärmerückgewinnungssysteme. Sie haben vier Abgas-Economizer auf jeder Plattform installiert.

Arbeitsboote: Eine gute Passform

Das Konzept eignet sich besonders für Anwendungen auf den Arbeitsbootmärkten. In der Tat kann die Verwendung dieser Technologie ziemlich weit unten in der Kapazität bemessen werden, solange es ein Gefäß gibt, das Wärme benötigt. Insbesondere der Binnenschiffstransport und kleinere Fähren können davon profitieren. Auf der anderen Seite sind Langsamläufermotoren, die typischerweise in größeren Containerschiffen verwendet werden, und die größeren Kreuzfahrtschiffe oberhalb der Ulmatec-Palette.

Der 1983 gebaute F / T Northern Glacier ist immer noch voll ausgelastet. Von Seattle aus gelegen, verbringt es die meiste Zeit in den Gewässern von Alaska. Der originale Abgasvorwärmer ist immer noch an Bord und trägt zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen bei. Getrennt davon nutzt die norwegische Küstenwache NoCGV Svalbard die Wärme für Enteisung, Wasseraufbereitung, Unterkunft und Sanitärwasser. Dieses Schiff wurde 2001 gebaut und patrouilliert immer noch norwegische Gewässer.

Mit Blick auf die Zukunft wird das neue britische Forschungsschiff RRS Sir Attenborough nicht weniger als fünf Abgasvorwärmer an Bord haben, zusammen mit einem kompletten Abwärmerückgewinnungssystem. Da das Schiff für die Forschung in Polargebieten geplant ist, ist umweltfreundliche Wärme unerlässlich.

Zentralisiertes Heizsystem

Eine typische Wärmerückgewinnungskonfiguration für mehrere Motoren ist ein zentrales Wärmerückgewinnungssystem, das automatisch die Wärme von den Motoren aufnimmt. Es kann auch die Energie nutzen, um Motoren im Standby-Modus vorzuheizen, was einen schnellen Start ermöglicht. Die intelligente Steuerung des Durchflusses erfolgt über ein patentiertes Kontrollsystem, das Verbraucher und Wärmeträger überwacht. Wenn der Wärmebedarf steigt, wird das System den Durchfluss erhöhen, um mehr Energie von der Quelle zur Verbraucherseite des Systems zu transportieren.

Mehr Hitze als nötig?

Bei einem System zur vollständigen Wiederherstellung könnte dies für einige der Fall sein. Aber während der Antrieb für effizientere Schiffe weitergeht, entstehen ständig neue Produkte mit dem Fokus auf die Wiederverwendung der Wärmeverluste. Wenn diese Produkte häufiger werden, werden viele Schiffe echte Möglichkeiten haben, noch mehr Treibstoff zu sparen und die Effizienz ihrer Schiffe zu verbessern.

Ein solches Produkt wird von Climeon produziert, einem Unternehmen, das Wärme in sauberen Strom umwandelt. Ein anderer, Gadcooler, hat ein Absorptionssystem, das Abwärme verwendet, um die gesamte oder einen Teil der von einem Passagierschiff benötigten Kühlung zu erzeugen. Die Pyro-Wärmerückgewinnungssysteme von Ulmatec konzentrieren sich auf die Identifizierung, Erfassung und Rückgewinnung der Wärmeverluste. Die eingefangene Energie wird an jeden Verbraucher verteilt, der die Wärme nutzen kann.

Ulmatec hat etwa 500 Abgasvorwärmer in seiner Referenzliste und hat fast 100 Behälter mit seiner kompletten Abwärmerückgewinnungsanlage. Es ist ein Produkt, das gut zu Ihnen passt, von OSVs, Eisbrechern, Expeditionskreuzfahrten und nach unten - oder mit anderen Worten - Ihr Arbeitsboot.

Der Autor

Sveinung Odegard ist der nordamerikanische Vertreter für Ulmatec Pyro. Er absolvierte die Bergen Maritime Academy in Norwegen mit einem Major in Marine Electrical Engineering. Während seiner Karriere arbeitete er weltweit an maritimen Projekten und zog 1993 nach Seattle.

(Wie in der März 2018 Ausgabe von Marine News veröffentlicht )