Schiffstreibstoff: Weltneuheit für Megaboxer MV Sajir

Der 15.000-TEU-Megaboxer MV SAJIR wird für den Betrieb auf Methan umgestellt (© Hapag-Lloyd)

Der MAN B & W Motortyp ME-GI. © MAN ES

Schnittansicht des Einspritzsystems ME-CI. © MAN ES

Das 300-bar-Hochdruckpumpenverdampferaggregat (VPU-System) der MAN SE wird am SAJIR installiert. © MAN ES

Previous Next

"Mit dem Umbau von SAJIR rüsten wir als erste Reederei weltweit ein Containerschiff dieser Größe auf Erdgasantrieb um." Richard von Berlepsch, Geschäftsführer Flottenmanagement bei Hapag-Lloyd

Seit mehr als 170 Jahren nutzt der Hamburger Hapag Lloyd alle Arten von festen und flüssigen Brennstoffen, um Energie für den Antrieb seiner Schiffe zu erzeugen. Und jetzt hat die Reederei angekündigt, das Antriebssystem ihres 15.000-TEU-Containerschiffs MV SAJIR auf Erdgas (Methan) umzustellen - eine Weltneuheit.

Der Vertrag für die Umrüstung wurde mit der Hudong Hondhoa Shipbuilding (Group) Co, Ltd. unterzeichnet, ein Vertrag, der auch die Umrüstung der Hilfsdieselmotoren auf Erdgas umfasst. Der Umbau des fünf Jahre alten Schiffes wird im Jahr 2020 von der Huarun Dadong Dockyard Co., LTD, Shanghai, durchgeführt.

Die Umstellung des Hauptmotors auf Erdgasbetrieb wird von MAN Energy Solutions auf der Grundlage eines kürzlich mit dem Unternehmen geschlossenen Vertrags durchgeführt.

Das bislang einzigartige Pilotprojekt sieht die Umrüstung eines bestehenden MAN B & W 9S90ME-C-Motors, der bisher mit Schweröl betrieben wurde, auf einen MAN 9S90ME-GI-Zweistoffmotor mit Gaseinspritzung vor.

"Mit dem Umbau von SAJIR rüsten wir als erste Reederei weltweit ein Containerschiff dieser Größe auf Erdgasantrieb um", sagte Richard von Berlepsch, Geschäftsführer Fleet Management bei Hapag-Lloyd. "Es ist ein einzigartiges Pilotprojekt, aus dem wir für die Zukunft lernen und den Weg für die Umstellung großer Schiffe auf diesen alternativen Kraftstoff ebnen möchten."

SAJIR ist eines von 17 LNG-fähigen Schiffen in der Flotte von Hapag-Lloyd, die bereits während der Neubauphase konstruiert wurden. Mit dem Umbau des SAJIR setzt Hapag-Lloyd eine technische Option zur Reduzierung der Abgasemissionen großer Schiffe um. Damit reagiert das Unternehmen auf die verschärften Schwefelgrenzwerte im Kraftstoff, die im kommenden Jahr in Kraft treten und für alle Reedereien zu erheblichen Mehrkosten führen werden.

Die Umrüstung von Zweitaktmotoren auf Erdgas ermöglicht erhebliche Emissionsminderungen. Laut MAN ES liegen die CO2-Emissionsminderungen zwischen 25 und 30% im Vergleich zu HFO und MDO. Die NOx-Reduktionen liegen um 30% (weit unter den TIER II-Grenzwerten). Die bedeutendsten Reduzierungen sind die Schwefeldioxid- und Partikelemissionen mit mehr als 90%.

Die Reederei sieht daher gute Chancen, einen Teil ihrer Flotte auf Erdgas umzustellen. Es ist die Rede von weiteren 16 Containerschiffen, die bereits "LNG-ready" gebaut wurden. Bei Umrüstkosten von rund 25 bis 30 Millionen Dollar pro Schiff ergäbe sich eine Gesamtinvestition von rund 400 Millionen Dollar.
Der MAN B & W Motortyp ME-CI. © MAN ES Das neue Antriebssystem Der 368 x 51 m große SAJIR, der 2014 in Dienst gestellt wurde und aus der Flotte der arabischen Reederei UASC (United Arab Shipping Company) stammt, verfügt noch über eine Stellplatzkapazität von 14.993 TEU. Das Schiff wird derzeit von einem MAN 9S90 ME-C 10.2-Motor mit einer Leistung von 37.630 kW bei 72 U / min angetrieben. Dieser Motor soll in einen 9S90 ME-C 10,5-GI-Zweistoffmotor mit gleicher Leistung und Drehzahl umgebaut werden.
Die MAN SE konnte bereits mehrere Motorenumbauten aus ihrem Portfolio (siehe MV WES AMELIE ua) als Referenz präsentieren, dennoch ist das Hapag-Lloyd-Projekt das erste schiffsseitige Retrofit-Projekt für den Augsburger Motorenhersteller.

Die Umstellung eines Schiffes auf Methanbetrieb ist sehr aufwändig. Auch wenn der umzustellende Neunzylinder-Reihen-Dieselmotor des SAJIR der "Vorläufer" des DF-Motors 9S90 ME-GI ist, unterscheiden sich die beiden Varianten in wesentlichen Komponenten und Systemen. Beispielsweise ist der Zylinderkopf des ME-GI-Motors mit zwei Ventilen für die Gaseinspritzung und zwei herkömmlichen Ventilen für das Zündöl ausgestattet. Die beiden Motortypen ME-C und ME-GI sind weitgehend gleich und haben den gleichen Wirkungsgrad, die gleiche Leistung und die gleichen Hauptabmessungen. Der ME-GI-Motor verfügt im Vergleich zum ME-C-Motor über ein modifiziertes Abgassystem, einen modifizierten Zylinderkopf mit den notwendigen Gaszuleitungen und angebauten Gasregeleinrichtungen.

Auf der Gasversorgungsseite muss Platz für den LNG-Tank und die Verdampfungsausrüstung im Schiff vorhanden sein, ohne dass zu viel Behälterkapazität verloren geht. Nach Angaben von Hapag-Lloyd gehen mit dem von DNV-GL zertifizierten zusätzlichen Gasspeichersystem theoretisch rund 350 Containerstellplätze auf dem beim Bau des Schiffes zur Verfügung gestellten Platz verloren.

Die Motorentechnologie
Das Schiff bedient normalerweise die Fernostroute von Asien nach Nordeuropa durch den Suezkanal. Das Fassungsvermögen des LNG-Tanks wird 6.500 Kubikmeter betragen. m. Ein Membrantank (GTT-Ausführung) wird an der vorgesehenen Stelle in einem der Laderäume direkt vor dem Maschinenraum installiert. Membrantanks ermöglichen eine optimale Anpassung an die vorhandene Schiffsform. Aus heutiger Sicht kann der Bereich mit einer LNG-Tankfüllung noch nicht genau spezifiziert werden. Laut Aussagen wird der SAJIR LNG zweimal neu bunkern - die Standorte hängen von der Verfügbarkeit des Kraftstoffs und dem Preis ab.

Der ME-GI-Motor (Gas Injection) hat mit weit über 200 bestellten und gelieferten Maschinen bereits einen neuen Industriestandard für Zweitakt-Antriebsmotoren etabliert und wird auf LNG-Trägern, Containerschiffen und Massengutfrachtern eingesetzt. Die Zweitakt-Technologie löst laut Firmenangaben auch das Problem des unerwünschten Methanschlupfes. Der Motor kombiniert die Vorteile der Mehrkomponentenverbrennung mit der Zuverlässigkeit des etablierten ME-Motors.

Schnittansicht Gasinjektion von ME-GI. © MAN ES

MAN Energy Solutions liefert das notwendige Engineering sowie alle für den Umbau notwendigen Motoren und ausgewählten Systemkomponenten, um den derzeit noch für Schweröl geeigneten Motor für den Betrieb mit flüssigen und gasförmigen Kraftstoffen anzupassen.

"Wir bieten eine voll integrierte Komplettlösung. Dazu gehört neben dem Umbau des Motors auch die gesamte Gasaufbereitungsanlage zur Gasversorgung des Hauptmotors einschließlich des Pilotölmoduls sowie der Hilfsmotoren von MAN Cryo und eines 300 Hochdruckpumpenverdampfer (VPU-System) der MAN SE ", sagte Wayne Jones, Vertriebsvorstand der MAN SE.

Die ME-GI PVU wurde entwickelt, um den LNG-Kraftstoff unter Druck zu setzen und auf den exakten Druck und die exakte Temperatur zu verdampfen, die für ME-GI-Motoren erforderlich sind. Der Gasdruck wird über die Steuerung des Hydraulikölflusses zur Pumpe gesteuert, wodurch eine sehr schnelle und präzise Steuerung der LNG-Zufuhr zum Motor sichergestellt wird. Die getrennte Steuerung jedes Pumpenkopfs bietet vollständige Redundanz.

Der Betrieb mit schwefelarmem Kraftstoff (LSFO) ist auch als Reserve möglich.

Auf der Motorseite werden nach Möglichkeit alle Bauteile des Brennraums und deren Anbauteile ausgetauscht. Außerdem werden die Einspritzkomponenten für die Gasinjektion ausgetauscht oder hinzugefügt. Insbesondere das für den Gasbetrieb notwendige Pilotölsystem wird komplett neu aufgebaut. Die Steuerung des ME-GI-Motors ist komplexer als die ursprüngliche Steuerung des Schwerölmotors. Dies erfordert einen Umbau der Motorsensoren oder eine neue Instrumentierung.