Einführung
Die kommerzielle Schifffahrt befindet sich in einer herausfordernden Situation geprägt durch
Kostendruck, stark schwankende Kraftstoffpreise und steigende Anforderungen an Umwelt und
Klimaschutz. Es ist zu erwarten, dass die Vielfalt eingesetzter Kraftstoffe und Technologien
sowie die Komplexität schiffstechnischer Energiesysteme - insbesondere für in Europa
gebaute Schiffstypen - gegenüber heutigen Anlagen zunehmen werden. Beispielhaft seien an
dieser Stelle die folgenden aktuellen Entwicklungen und Perspektiven genannt:
– Integration von Abgasnachbehandlungssystemen [3, 169, 277], z. B. zur Einhaltung von
Schwefeloxidemissionsgrenzwerten im Schwerölbetrieb [107, 255, 285] oder der Reduktion
von Stickoxidemissionen [205, 342, 346] und Partikelemission [68, 217, 387],
– Einbindung von Abwärmerückgewinnungsanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie
und Reduzierung des Dieselgeneratoreinsatzes [33, 296, 339, 437],
– Hybridisierung des Schiffsantriebes, etwa durch den Einsatz von Batterien sowie von
PTI/PTO-Konzepten, und Ausnutzung gestiegener Freiheitsgrade bezüglich der Fahrweise
der Anlage [97, 145, 148, 494],
– Substitution von Dieselmotoren durch Brennstoffzellen zur Reduzierung betriebsbedingter
Schadstoffemissionen [262, 449, 470, 483],
– Einsatz alternativer Kraftstoffe [74, 96, 310] wie LNG [61, 89, 98, 347] oder Methanol
[13, 268, 113, 418] zur Erfüllung von Umweltschutzzielen ohne Abgasnachbehandlung,
– Verwendung von Landstrom und Energiespeichern zur Vermeidung von Abgasemissionen
im Hafen [27, 491, 506].
Mit den wachsenden Möglichkeiten steigen auch die Anforderungen an Methoden und Werkzeuge
für den Entwurf und die Bewertung schiffstechnischer Energiesysteme. Im Rahmen des
europäischen Forschungsprojekts JOULES (Joint Operation for Ultra Low Emission Shipping)
wurden hierzu umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, welche sich im Wesentlichen in
drei Bereiche einteilen lassen [329]:
1. Aufbau einer Modellbibliothek und numerische Simulation von schiffstechnischen Energiesystemen
zur Verbesserung des Zusammenwirkens einzelner Komponenten,
2. Ermittlung der durch die Bereitstellung von Betriebsstoffen und Komponenten verursachten
Energieverbräuche und Emissionen sowie Abschätzung derer Bedeutung für die
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Gesamtumweltwirkung von Schiffen,
3. Erarbeitung von Schätzwerten und Prognosen für Komponenten- und Betriebsstoffkosten
zur Lebenszykluskostenanalyse verschiedener Systemvarianten.
Auf dieser Basis wurden Konzepte für die Energieversorgung von in Europa gebauten Schiffstypen
wie RoPax-Fähren, Kreuzfahrtschiffen und Offshore-Versorgern entwickelt, welche
auf eine Reduktion schifffahrtsbedingter Luftemissionen abzielen. Im Rahmen des JOULESProjekts
erarbeitete Ergebnisse bilden die Grundlage für diese Arbeit.
Aktualisiert: 2023-04-05
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