Selektive katalytische Reduktion reduziert Partikelemissionen in der Schifffahrt Sauberer Premiumabfall - KEM

Selektive katalytische Reduktion reduziert Partikelemissionen in der Schifffahrt

Sauberer Premiumabfall

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Kreuzfahrten sind in. Sonne, Meer und immer andere Städte machen halt Spaß. Der endet jedoch, wenn morgens auf dem Frühstückstisch dicke schwarze Rußbrocken liegen oder beim Squashen schwarzer Schornsteinrauch die Sicht nimmt.

Der Autor Robert Ruthenberg ist freier Journalist in Sulzbach-Rosenberg

„Die Schiffe der Flotte werden nach höchsten internationalen Qualitäts-, Umwelt-, und Sicherheitsstandards betrieben. Der Schutz von Menschen und Umwelt genießt höchste Priorität im Unternehmen“, steht verheißungsvoll auf der Webseite des größten deutschen Kreuzfahrtunternehmens Aida. Doch die Realität sieht völlig anders aus.
Dem Unternehmen Aida die alleinige Schuld zuzuschieben, wäre aber falsch. Neben den Ölkonzernen und der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation (IMO) räumen auch Motorhersteller, Werften und die Zentralkommission für die Rheinschifffahrt (ZKR) dem Thema Abgastechnik in der Schifffahrt kaum Priorität ein.
Sondermüll für Schiffsmotoren
Bei den für Schiffsmotoren eingesetzten Schwerölen (HFO) handelt es sich um Rückstände der Erdölverarbeitung. Nach der aufwändigen Herstellung von Benzin, Kerosin, Diesel oder Heizöl wird der kümmerliche Abfall dann als HFO, Marine Rückstandsöl (MFO) oder Marinedieselöl (MDO) verkauft. Dieses Öl-Abfallprodukt enthält nicht nur Unmengen an Schwefel (derzeit maximal 4,5 % zulässig; während Pkw-Diesel nur 0,001 % gemäß DIN EN 590 hat), sondern auch hochgiftige Natrium-, Nickel- und Vanadium-Metallverbindungen sowie aromatische Kohlenwasserstoff-Verbindungen wie Benzole, Ethene oder Toluole.
Der Schwefel verbrennt dann zu Schwefeldi- und -trioxid (SOx), welches in Verbindung mit Wasser und Umgebungsluft die schweflige Säure, also den sauren Regen ergibt. Zudem ist Schwefel eine Gefahr für die einwandfreie Funktionsweise von Katalysatoren, welche giftige Schadstoffe ansonsten problemlos umwandeln. Auch sorgt er für einen Stickoxid- (NOx) Aktivitätsrückgang in der Abgastechnik. Zwar lassen sich Schiffsmotoren problemlos mit Premiumkraftstoff betreiben, doch kein Reeder zahlt freiwillig mehr. Zumal Premiumkraftstoffe erst mit einer Abgasanlage wirklich Sinn für die Umwelt machen.
Nur mäßige Abgasgrenzwerte
Im Rahmen der IMO-Emissionsvorschriften sollen die Schwefelanteile bei HFO/MFO langsam reduziert werden. Emission Controlled Areas (ECAs) sind Sonderzonen, in denen gesonderte Beschränkungen für SOx-, NOx- und Rußpartikel-Emissionen gelten. Hier darf derzeit maximal 1 % Schwefel im Dieselkraftstoff sein. ECAs bestehen derzeit nur für Nord- und Ostsee inklusive Ärmelkanal. Weitere sollen folgen. Reedereien stehen deshalb vor dem Dilemma, wie sie jetzige und zukünftige Abgasgrenzwerte einhalten können. Selbst große Werften wie die Mayerwerft in Papenburg, sind ob dem Grenzwertwirrwarr ratlos.
Die Lösung kann nur sein, dass weltweit ausschließlich schwefelarmer Kraftstoff eingesetzt wird. Die Erdölindustrie soll ihren Sondermüll selbst entsorgen, statt damit noch Geld zu verdienen und die Umwelt erheblich zu belasten. Mit Hilfe der SCR-Technik, der selektiven katalytischen Reduktion, lassen sich Stickoxide und Partikelemissionen drastisch reduzieren und dabei noch Kraftstoff sparen. Eine Amortisation ist also gegeben.
Maritime Abgastechnik
Große Erfahrungen im Bereich Abgastechnik für Schiffe hat die Hug Engineering GmbH, CH-Elsau. Zudem ist das Unternehmen Ausstatter des „Cleanest Ship“, welches Teil des EU-Projekts „Creating“ (FP6) ist. Beim Cleanest Ship handelt es sich um den Schmieröltanker „MV Victoria“ von BP. Die Hauptmaschine ist eine MTU 8V 4000 M60 mit einer Leistung von 880 kW, welche mit dem SCR-Kombisystem plus Partikelfilter „Nauticlean S“ ausgerüstet ist. Es wird schwefelarmer Dieselkraftstoff gemäß DIN EN 590 eingesetzt sowie eine 33 %-ige Harnstofflösung. Die Verringerung der Abgasemissionen ist beeindruckend: NOx wurde um 86, Rußpartikel um 96 und SOx sogar um 99,5 % reduziert.
Auch die H+H Umwelt- und Industrietechnik GmbH in Hargesheim verfügt über zahlreiche SCR-Anwendungen. Diese reichen von kleineren Fährschiffen mit knapp 1 MW bis hin zu Offshore-Bohrschiffen mit über 46 MW Maschinenleistung. Neben den „Ecomarin“-SCR/DeNOx-Komplettsystemen für den Schiffsneubau oder Nachrüstung eines vorhandenen Schiffes bietet das Unternehmen auch SCR-Systeme für kleinere Jachten mit NH3-Gas an. Die Hargesheimer sprechen bei den ausgereiften SCR-Systemen von Investitionskosten in Höhe von 30 bis 50 € je kW Maschinenleistung sowie von laufenden Kosten im Bereich 5 bis 8 € je MWh Maschinenleistung. Dafür lassen sich Stickoxide um 90 bis 98 % senken, die Kohlenwasserstoffe (HC) um 80 bis 90 %, die Rußpartikel um 20 bis 30 % sowie der Lärmpegel um 20 bis 35 dB(A) reduzieren. Noch mehr wäre drin, wenn schwefelarmer Kraftstoff zum Einsatz käme.
Um den Aufwand bei der Abgasnachbehandlung in Grenzen zu halten, haben die Abgasspezialisten der Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH in Lohmar ein besonders kompaktes und kostengünstiges Abgasreinigungssystem für Stickoxide entwickelt. Entscheidend war hierzu der Einsatz der neuen „turbulenten“ Metall-Katalysatorträger. Selbst mit Volumenreduzierung um bis zu 30 % sind diese gleich oder sogar noch etwas leistungsfähiger als konventionelle Standard-Katalysatoren und damit auch besser als herkömmliche Keramik-Monolithe. Das SCR-System kann bei schwefelarmen Kraftstoffen und schnelllaufenden Motoren um den Partikelfilter PM-Metalit ergänzt werden. Dieses neue, sogenannte SCRi-System (SCR mit integrierter Partikelreduktion) arbeitet mit kontinuierlicher Regeneration bei der Rußfilterung und ist damit ideal für alle Fahrzeuge oder Schiffe.
Kompakt ist effektiver
Ebenfalls maritime SCR-Anlagen bietet die HJS Emission Technology GmbH & Co. KG in Menden an. Das Herzstück ihrer Abgasreinigungssysteme ist der Sintermetallfilter (SMF). Je nach Ausführung vermag dieses den Rußpartikelausstoß samt Feinpartikel über 90 % zu mindern. Zusammen mit einer SCR-Einheit können diese Rußpartikel bis zur Nachweisgrenze mindern und den Stickoxidausstoß bis zu 90 % senken.
Die Robert Bosch GmbH, Stuttgart, hat mit seiner SCR-Steuerung „Denoxtronic“ nachgewiesen, dass sich der Kraftstoffverbrauch um einige Prozentpunkte senken lässt, da der Motor bei höheren Verbrennungstemperaturen arbeitet. Bereichsvorstand Dr. Rolf Leonhard nennt Verbrauchsreduzierungen zwischen 5 und 7 %. Zusammen mit einer Weiterentwicklung von Schiffsmotoren (Downsizing sowie Common-Rail-Einspritzung) wäre sogar eine Verbrauchsreduzierung um 33 % im Vergleich zu heute möglich.
Online-Info (Hug Engineering)
Online-Info (H+H Umwelt- und Industrietechnik)
Online-Info (Emitec)
Online-Info (HJS)
Online-Info (Robert Bosch)
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