Große Seeschiffe, die mit schmutzigem Schweröl fahren, sind für die Umwelt eine Last. Eine zukunftsfähige Lösung stellen Dual Fuel-Motoren dar, die sowohl mit Diesel als auch mit Gas betrieben werden können. Ein Besuch bei der Arbeitsgruppe Schiffsmaschinenbau.
Motoren verbergen sich meist unter einer Karosserie oder tief im Schiffsinneren. Anders die Prüfanlage für Schiffsmotoren der TU Hamburg. Sie ist in einer Halle untergebracht und erstreckt sich auf drei Etagen. Herzstück ist der Viertakt-Einzylinder MAN-Motor, der wie in der Schifffahrt üblich bislang mit Diesel betrieben wurde. Inzwischen ist er so umgerüstet, dass der Motor auch mit Gas läuft. „Dual Fuel“
heißt dieser Antrieb, der nun für verschiedene Forschungsprojekte genutzt wird. Das Erdgas wird tiefgekühlt, um es zu verflüssigen. So lassen sich große Mengen unter geringem Druck in Tanks speichern. Diesen komprimierten Zustand bezeichnet man als Liquified Natural Gas oder LNG. LNG bietet der Schifffahrt eine gute Alternative, denn in dem Erdgas ist nahezu kein giftiger Schwefel enthalten. Und
der Kraftstoff kann – wie aktuelle Untersuchungen an der Anlage zeigen – gleichmäßig (klopfarm) verbrannt werden. Das kann sonst insbesondere bei hohen Lasten und gleichzeitig geringen Drehzahlen zu Problemen führen, wie es im Teillastbetrieb eines Propellers vorkommt.
„Diesen Effekt gilt es zu verhindern, wenn ein Motor optimal laufen soll“, erläutert Maximilian Schröder, einer der Wissenschaftler, die am Schiffsmotorenprüfstand der TU Hamburg forschen. Um unter realen Bedingungen arbeiten zu können, steht draußen auf dem Hof ein drei Tonnen fassender LNG-Tank, in dem das Gas auf die benötigten minus 160 Grad Celsius heruntergekühlt wird. Über ein doppelwandiges Röhrensystem wird das Gas erhitzt und in einen gasförmigen Zustand gebracht. Bevor es ins Innere der Motorenhalle auf der obersten Etage von außen eingeleitet wird, durchfließt es im „Sarg“ eine Reihe von Messsystemen, deren Behälter mit aufklappbarem Deckel an eine ebensolche Form erinnert.
Die Messinstrumente überwachen den Motor kontinuierlich und geben Aufschluss darüber, wie sich das Gas zusammensetzt, welche Emissionen im Betrieb freiwerden, oder sie messen die Dicke des Schmierölfilms an verschiedenen Stellen des Motors. Der Rußausstoß wird mithilfe eines optischen Partikelmesssystems untersucht. Motors im Diesel- und im Gasbetrieb. Läuft der Motor im Gasbetrieb auch bei hohen Drehmomenten und gleichzeitig geringen Drehzahlen des Schiffspropellers unbeeinträchtigt, spart das Kraftstoff ein. Traditionell werden die meisten Schiffe von Dieselmotoren angetrieben. Und die Containerschifffahrt bevorzugt das besonders günstige Schweröl. „Das aber ist besonders umweltschädlich. Bei der Verbrennung entstehen Stickoxide und eine Menge Ruß. Doch immer mehr fortschrittliche Reedereien rüsten die Schiffe auf Gasantrieb um. „Das ist allerdings teurer als der herkömmliche Kraftstoff, weil der Tank für das verflüssigte Erdgas viel Platz benötigt. So können weniger Container aufgenommen werden“, erklärt Maximilian Schröder. Doch für das Ökosystem Meer zahlt es sich langfristig aus.