Weltweites Schwefellimit tritt in Kraft – Schiffsriesen unter Dampf

Weltweit sind Reedereien derzeit unter Druck, um ihre Schiffe für die neuen Regularien der International Maritime Organization (IMO) flott zu machen. Dabei werden zig Tausende von Wasserboilern, die bisher zum Erhitzen von Schweröl genutzt wurden, überflüssig – obwohl der Wasserdampf weiterhin effizient genutzt werden könnte. Orcan Energy bietet hierfür Abwärmelösungen, mit denen weltweit fast 12 Millionen Liter Treibstoff und 40 Millionen Tonnen CO2 zusätzlich eingespart werden können zum Schutz der Umwelt.

Von Januar 2020 an wird der Grenzwert für Schwefel im Treibstoff weltweit von 3,5 auf 0,5 Prozent reduziert werden. Bisher wurde auf hoher See in der Regel Schweröl (HFO) verfeuert, das als Rückstand bei der Erdölraffinierung übrigbleibt. Die zähflüssige Masse enthält hohe Anteile an Schwefel, Asche und Schwermetallen und muss vor dem Verfeuern erst erhitzt werden, damit sie dünnflüssig genug ist, um sie einzuspritzen. Mit der Verschärfung der Grenzwerte ist die Verfeuerung von Schweröl jedoch nicht mehr möglich.

Reeder haben nun drei realistische Möglichkeiten:  Sie wechseln von Schweröl auf Schiffsdiesel oder einen anderen Treibstoff; sie bauen in die Schiffe eine Reinigungsanlage ein, einen sogenannten Scrubber oder rüsten das gesamte Schiff auf verflüssigtes Erdgas LNG als Treibstoff um.

Da der Wechsel auf Schiffsdiesel am einfachsten ist, wird er zunächst auf den allermeisten Schiffen umgesetzt, und zwar auf mehr als 90 Prozent, was weltweit 60.000 Schiffe sind.

Damit werden die tausenden von Boiler zum Erhitzen des Schweröls auf den meisten Schiffen überflüssig, obwohl der Wasserdampf effizient genutzt werden kann zum Antrieb eines elektrischen Generators an Bord: Orcan Energy bietet Abwärmelösungen, die sogenannten efficiency PACKS,  die problemlos an alle vorhandenen Kessel angeschlossen werden können. Für Reedereien hat dies zwei Vorteile. Erstens führt der erzeugte Strom zu niedrigeren Kraftstoffkosten, die den höheren Kraftstoffpreis von schwefelarmen Kraftstoffen teilweise ausgleichen. Zweitens führt die fossilfreie Energie dazu, dass die Gesamtemissionen sinken. Der efficiency PACK kann jede Abwärmequelle nutzen, unabhängig davon, ob sie direkt oder indirekt über einen Dampf- oder Thermoölkessel aus dem Abgas gewonnen wird. Es muss lediglich ein kleiner Dampf-Wasser- oder Öl-Wasser-Wärmetauscher installiert werden, der die Abwärme mit einem dazwischenliegenden Warmwasserkreislauf zum efficiency PACK transportiert.

So funktionieren die efficiency PACKs von Orcan Energy 

Die Orcan-Technologie basiert auf dem sogenannten Organic Rankine Cycle (ORC), einem physikalischen Prinzip, bei dem ein organisches Kältemittel (anstelle von Wasser in einem normalen Rankine Cycle) einen Kreislauf durchläuft und Abwärme kontinuierlich in mechanische Arbeit umwandelt. Diese Abwärme kann aus verschiedenen Quellen wie Abgasen, Motorkühlwasser, Dampf oder Thermoöl stammen. Die Wärme wird der Wärmequelle über einen Wärmetauscher entzogen und über einen zwischengeschalteten Warmwasserkreislauf an den efficiency PACK abgegeben. Das Kühlwasser des Motors wird direkt in den efficiency PACK eingespeist. Die Abwärme gelangt über den Verdampfer in den Kreislauf und treibt den ORC im efficiency PACK an. Im Verdampfer wird das Kältemittel verdampft und als überhitzter Dampf zur Expansionsmaschine geleitet. Hier wird das unter hohem Druck stehende Kältemittel entspannt, wodurch mechanische Arbeit frei wird und die Rotationsschrauben in der Expansionsmaschine angetrieben werden. Diese Rotationsenergie wird wiederum verwendet, um einen Generator anzutreiben, der Elektrizität erzeugt. Nach der Expansionsmaschine wird das noch gasförmige Kältemittel im Kondensator wieder verflüssigt und anschließend von der Förderpumpe wieder unter Druck gesetzt. Das Kältemittel hat nun den Kreislauf abgeschlossen und tritt wieder in den Verdampfer ein, um Abwärme aufzunehmen.

Die Größe eines efficiency PACKs 

Der efficiency PACK hat eine Größe von 1096 x 1396 x 1982 mm (B x L x H); er benötigt 1,5 Quadratmeter Bodenfläche auf einem Schiff und kann am besten mit der Größe einer Duschkabine verglichen werden. 

Die efficiency PACKs sind auf keinen bestimmten Schiffstyp oder eine bestimmte Schiffsgröße abgestimmt 

Da bei der Konstruktion der efficiency PACKs verschiedene Designanforderungen wie Kompaktheit und Modularität gestellt wurden, sind die efficiency PACKs für viele Schiffstypen geeignet. Aufgrund ihrer Modularität können auch mehrere efficiency PACKs auf einem Schiff kombiniert werden, um größere Mengen an Abwärme zu verarbeiten, z. B. bei Kreuzfahrtschiffen, Hopperbaggern und Fischtrawlern. 

Wieviel CO2 kann eingespart werden? Und welche Kosteneinsparungen können Reeder erzielen? 

Dies ist sehr fallspezifisch. Ein typischer Fall ist, dass 4 Einheiten installiert werden, die jährlich 350 bis 400 Tonnen Kraftstoff einsparen und den CO2-Ausstoß um 1000 bis 1200 Tonnen reduzieren. Ein voll ausgelasteter efficiency PACK kann die Kraftstoffkosten um rund 75.000 Euro pro Jahr senken. Bei einem typischen Projekt mit vier Modulen beträgt die Kraftstoffersparnis insgesamt rd. 220.000 bis 250.000 € jährlich.