August 2024
HEINZMANN bietet Lösungen zur Umrüstung von Schiffsmotoren auf Methanolbetrieb
Schönau, August 2024 – Zusammen mit dem Motorenhersteller Anglo Belgian Corporation nv (ABC) hat HEINZMANN ein Einspritzsystem für die Verwendung von Methanol als Kraftstoff für Viertaktmotoren im Dual-Fuel-Betrieb entwickelt und erfolgreich getestet. HEINZMANN bietet nun eine komplette Lösung an, die kostengünstig sowohl bei Neubauten als auch bei der Umrüstung von Mittelschnellläufern im Leistungsbereich von 500 - 2000 kW eingesetzt werden kann, vorzugsweise für Schiffsantriebsmotoren und -hilfsaggregaten. In einem ersten Projekt wurde kürzlich ein Schlepper im Hafen von Antwerpen im Rahmen des EU-geförderten FASTWATER-Projekts erfolgreich in Betrieb genommen.
Im Bestreben, Treibhausgasemissionen im maritimen Sektor zu reduzieren oder zu vermeiden, zielen neue, synthetisch produzierte Kraftstoffe darauf ab, klimaschädliche Emissionen erheblich zu senken. Im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen bietet Methanol erhebliche Vorteile als kohlenstoffarmer Treibstoff und rückt zunehmend in den Fokus der Entwicklungen für nachhaltige Antriebslösungen im Schiffsbereich.
Im Automobilbereich dominieren Batteriesysteme und Elektromotoren. Diese sind jedoch für Schiffe, aufgrund der vergleichsweise geringen Reichweiten von weniger als 1000 km nicht verwendbar. Hier muss insbesondere bei der Hochseeschifffahrt ein Vielfaches dieser Strecken ohne nachzutanken zurückgelegt werden können.
Verbrennungsmotoren bleiben hier nach wie vor die erste Wahl. Neben der verfügbaren Tankkapazität spielen auch die Energiedichte und die Lagerbedingungen des Kraftstoffs eine wesentliche Rolle. Der vielversprechendste Kandidat ist derzeit synthetisch erzeugtes Methanol, das hinsichtlich Handhabung und Nutzung ähnliche Eigenschaften wie konventionelle Kraftstoffe aufweist. Dies ermöglicht die Weiterverwendung bestehender Versorgungsketten und erfordert auch nur relativ geringe Modifikationen an Motoren und Infrastruktur. Das spielt insbesondere für die Umrüstung von Bestandsmotoren als größtem Markt auch im Hinblick auf die Kosten eine Rolle.
Ein großer Vorteil der Verwendung von Methanol als Kraftstoff für Schiffsmotoren liegt in der einfachen Handhabung: Im Vergleich zu anderen kohlenstoffarmen Kraftstoffen wie Wasserstoff oder Erdgas ist Methanol bei Raumtemperatur flüssig und kann ähnlich wie Dieselkraftstoff transportiert und gelagert werden, allerdings mit nur etwa der halben Energiedichte im Vergleich zu Diesel. Für Anwendungen in Binnengewässern und im küstennahen Betrieb stellt dies jedoch kein bedeutendes Problem dar.
Die notwendige schnelle Umrüstung bestehender Motoren im Einklang mit den vereinbarten Klimazielen erfordert idealerweise einen flüssigen Brennstoff, der die vorhandene Tank- und Kraftstoffleitungsinfrastruktur mit möglichst geringen Anpassungen nutzen kann und möglichst wenige Modifikationen am Motor erfordert. Zusammen mit dem Motorenhersteller ABC hat HEINZMANN ein Kraftstoffeinspritzsystem entwickelt und erfolgreich getestet, um Methanol als Kraftstoff für Viertaktmotoren im Dual-Fuel-Betrieb zu verwenden. Dies bedeutet, dass im Methanolbetrieb weiterhin eine kleine Menge Dieselkraftstoff zur Zündung des Methanols verwendet wird. Dabei werden bis zu 70 % des Energiebedarfes über Methanol abgedeckt.
Derzeit konzentrieren sich die Entwicklungsaktivitäten darauf, den Dieselbedarf noch weiter zu minimieren.
Das Kernstück des Methanol-Kraftstoffsystems ist der elektrisch angesteuerte Methanol-Injektor, der den Kraftstoff präzise in das Saugrohr für jeden Zylinder einspritzt (Port-Fuel- Injection). Die optimale Zerstäubung des Kraftstoffs ist hier sehr wichtig, was sich bei Methanol aufgrund seines hohen Wärmebedarfs zur Verdampfung als Herausforderung erweist. Um dies zu lösen, hat HEINZMANN ein geeignetes Düsendesign gefunden, das die gewünschten Sprayeigenschaften bietet.
Zusammen mit der Dual-Fuel-Steuereinheit, der Kraftstoffpumpe, den notwendigen Sensoren, Sicherheitsfunktionen und der Verkabelung bietet HEINZMANN eine Komplettlösung für neue Motoren sowie für die Nachrüstung von Mittelschnellläufern mit Leistungen von etwa 500 - 2000 kW, vorzugsweise für Schiffsantriebsmotoren und -hilfsaggregaten. Diese Lösung kann kostengünstig umgesetzt werden. Es ist jedoch wichtig, dass das Spritzbild des Injektors an die räumlichen Gegebenheiten im Ansaugbereich des Zylinderkopfes angepasst wird, um schädliche Kondensation zu vermeiden. Bei neuen Motoren kann das Design des Zylinderkopfes von Anfang an für die Methanolverbrennung optimiert werden.
In einem ersten Projekt wurde kürzlich ein Hafenschlepper im Hafen von Antwerpen im Rahmen des EU-geförderten FASTWATER-Projekts erfolgreich in Betrieb genommen, wobei alle Projektziele erreicht wurden (www.fastwater.eu). In einem nächsten Schritt wird die Kommerzialisierung vorbereitet, Kundenaufträge wurden bereits erteilt.
HEINZMANN PFI-Methanol-Injektor
(Bildquelle: © Heinzmann GmbH & Co. KG)
Methanol-Ausführung des ABC-DZ Motors
(Bildquelle: © 2024 Anglo Belgian Corporation nv)
Methanol-betriebener Schlepper des Port of Antwerp
(Bildquelle: © Heinzmann GmbH & Co. KG)
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