Das S4000 Motorenkonzept.

Neuer MTU Gas-Ottomotor S4000 von Rolls-Royce für Schiffe

Die Zeiten wo der reine Gasmotor als mechanischer Schiffsantrieb negativ beurteilt wurde, sind Dank Weiterentwicklungen im Verbrennungssystem sowie intelligenter Elektronik, längst vorbei. Im Vergleich zu Dieselmotoren sind sie absolut vergleichbar was Hochlauf- und Lastübernahmeverhalten betrifft. Bei der Entwicklung des neuen Marine-Gas-Ottomotors profitiert MTU von den bisherigen über 30-jährigen Erfahrungen mit den stationären Gasmotoren für die Energieerzeugung sowie von der Erfahrung des Rolls-Royce-Konzerns, der bereits seit mehr als zehn Jahren große RoPax-Fähren, zum Beispiel in Norwegen, mit mittelschnelllaufenden reinen Gasantrieben ausstattet.

Der neue und erste MTU-Gas-Ottomotor S4000 von Rolls-Royce für Schiffe hat bereits 3.000 Stunden erfolgreich auf dem Prüfstand absolviert. „Wir können jetzt bereits bestätigen, dass der Motor unsere Anforderungen und die unserer Kunden erfüllt: Seine Leistung und sein Beschleunigungsverhalten entsprechen den hervorragenden Eigenschaften eines Dieselmotors, er ist wirtschaftlich, zuverlässig und sauber“, erklärt Dr. Ulrich Dohle, Vorstandsvorsitzender der Rolls-Royce Power Systems AG anlässlich einer Produktvorstellung in Friedrichshafen. Ab 2018 werden die ersten zertifizierten Serien-Gas-Ottomotoren für die kommerzielle Schifffahrt ausgeliefert.

Ab 2019 wird MTU-Gasmotor eine neue Bodenseefähre der Stadtwerke Konstanz antreiben.Der neue MTU Gas-Ottomotor der Baureihe S4000 für Schiffsantriebe hat bereits rund 3000 Stunden auf dem Firmenprüfstand erfolgreich absolviert.Ab Ende 2017 werden die ersten Vorserienmotoren einen von Damen Shipyard gebauten Schlepper für die Reederei Svitzer antreiben.

„Im Hinblick auf die strenger werdenden Emissionsvorschriften sind noch umweltfreundlichere Antriebstechniken als bisher erforderlich. Beim Gasmotor sind die gesundheitsschädlichen Abgasbestandteile um 80 – 100 Prozent gegenüber dem Dieselmotor reduziert, Treibhausgase um bis zu zwanzig Prozent. Wir sind überzeugt davon, dass Gasmotoren als Ergänzung zu den bewährten Dieselmotoren für die Schifffahrt immer bedeutender werden. Erdgas ist ein wichtiger Kraftstoff der Zukunft. Er ist länger verfügbar, in vielen Weltregionen günstiger und hat eine bessere Umweltbilanz als Schweröl oder Dieselkraftstoff“, sagte Dohle. „Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Tatsache, dass unser neuer Gas-Ottomotor die seit Beginn 2016 gültigen IMO TIER III-Abgasvorschriften ohne zusätzliche Abgasnachbehandlungssysteme einhalten wird“.

Ab 2018 im Gasmotorenportfolio: 16V 4000 mit bis zu 2.000 Kilowatt

Die Baureihe S4000 wird künftig mit 8 und 16 Zylindern angeboten. Mit Zylinderleistungen von 93,75 bis 125 kW, bei maximalen Drehzahlen zwischen 1600 und 1800/min, wird damit der Leistungsbereich von 750 bis 2000 kW abgedeckt. Dabei gibt das Unternehmen eine Erdgas-Methanzahl von > 70 an.
Sie werden ausschließlich in V-Konfiguration mit einem Winkel von 90° gebaut.
Bei den wassergekühlten Gas-Motoren handelt es sich um fremdgezündete, einstufig aufgeladene Magergemisch 4-Takt Gas-Ottomotoren und zylinderindividueller Gaseinblasung vor den Einlassventilen. Sie basieren auf den bewährten MTU-Dieselmotoren der Baureihe 16V 4000 M63 für Arbeitsschiffe.
Ab Ende 2017 werden die ersten Vorserienmotoren bei einem von Damen Shipyards gebauten Schlepper der Reederei Svitzer eingesetzt. Die beiden Unternehmen haben sich mit MTU zusammengeschlossen, um gemeinsam den weltweit ersten Schlepper mit schnelllaufenden Gasmotoren in Betrieb zu nehmen. Er soll sich durch hohe Leistung bei gleichzeitiger Senkung von Kraftstoffkosten und Emissionen auszeichnen. „Die neuen MTU-Gas-Ottomotoren sind aufgrund ihres dynamischen Beschleunigungsverhaltens, ihrer Umweltfreundlichkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit ganz besonders für Schleppschiffe, Fähren, Schubboote und Sonderschiffe wie Forschungsboote geeignet“, erklärt das Unternehmen.

Ab 2019 als Antrieb für Bodenseefähre: 8V 4000 mit 750 Kilowatt

Das Gasmotoren-Portfolio wird durch einen 8-Zylinder-Motor weiter ergänzt, der in einem Leistungsbereich von 750 bis 1.000 Kilowatt auf den Markt kommen wird. Ab 2019 wird dieser MTU-Gasmotor eine neue Bodenseefähre der Stadtwerke Konstanz antreiben, die zwischen den beiden Bodenseestädten Konstanz und Meersburg pendelt. Die neue Fähre wird eine der ersten in Europa sein, die von einem schnelllaufenden reinen Gas-Ottomotor angetrieben wird. Sie soll sich durch geringen Schadstoffausstoß und verbesserte Wirtschaftlichkeit bei gleichzeitig gewohnt hoher Leistung auszeichnen. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) fördert die technologiebedingten Mehrkosten für den umweltfreundlichen Fährantrieb mit Gas. Einen entsprechenden Zuwendungsbescheid übergab Norbert Barthle, Staatssekretär im BMVI, bei einem Besuch am Bodensee an die Geschäftsführer der Stadtwerke Konstanz, Kuno Werner und Dr. Norbert Reuter. „ Mit Fördermitteln in Höhe von bis zu einer Million Euro unterstützen wir den Bau einer LNG-betriebenen Fähre auf dem Bodensee“.

Kraftstoffverbrauch, Emissionen, Sicherheit und Beschleunigung im Fokus der Entwicklung

Die neuen Gasmotoren werden mit einer Multipoint (Mehrpunkt)-Gaseindüsung, einer dynamischen Motorsteuerung und einer weiterentwickelten Turboaufladung ausgestattet. Die Multipoint-Gaseindüsung sorgt für ein dynamisches Beschleunigungsvermögen, eine gesteigerte Leistung sowie eine Reduzierung der Emissionen. Das Verbrennungskonzept ermöglicht die Einhaltung der IMO-III-Abgasnormen ohne zusätzliche Abgasnachbehandlung. Doch nicht nur das: Auch die Abgasstufe V für Binnenschiffe, wird ohne Abgasnachbehandlung erfüllt wie das Unternehmen während einer Produktvorstellung bekannt gab. (Anmerkg. der Redaktion: Bei Neumotorisierungen mit Antrieben bis 300 Kilowatt Leistung müssen die neuen Grenzwerte ab 1. Januar 2019 eingehalten werden. Für Antriebe mit höherer Leistung treten die neuen Bestimmungen ab 1. Januar 2020 in Kraft).
Damit hat die Binnenschifffahrt die große Möglichkeit sich für mehr Umweltfreundlichkeit sowie Nutzung von alternativen Kraftstoffen ein wirklich gutes Image zu verschaffen.
Die geregelte Verbrennung sorgt zudem für einen effizienten Kraftstoffverbrauch, der von dem Unternehmen mit 9561 kJ/kWh bei Nennleistung angegeben wird.
Das für den Gasbetrieb optimierte Sicherheitskonzept sieht eine doppelwandige Gaszufuhr vor, wodurch keine weiteren aufwändigen Sicherheitsvorkehrungen im Maschinenraum notwendig sind. Auf dem Prüfstand konnten bereits reale Fahrmanöver simuliert werden, die das dynamische Beschleunigungsverhalten entsprechend dem eines Dieselmotors darstellten. Die erfolgreich absolvierten 3.000 Stunden auf dem Prüfstand zeigen, dass der Gasmotor dem bewährten Dieselmotor der Baureihe 4000 auch im Hinblick auf Zuverlässigkeit entspricht.