MTU’s neuer Gasmotor Serie 4000 auf dem Prüfstand.

Schiffs-Gasmotoren

Das internationale Angebot an Otto- und Wechselmotoren

Der gegenwärtige Zustand der weltweiten Schiffbau-Industrie hat unvermeidlich negative Folgen für Fortschritte hinsichtlich des Umweltschutzes auf dem Wasser. Weitreichende Entwicklungen zur Reduzierungen schädlicher Emissionen von Verbrennungskraftmaschinen haben seit geraumer Zeit zwangsläufig geringere Priorität als vor der Krise. Zwar wurden und werden die Entwicklungsaktivitäten nicht abgebrochen, aber sie laufen nur mehr oder weniger stark gebremst weiter. So lauten jedenfalls Kommentare aus der Industrie, wenn nach Fortschritten auf dem Gebiet umweltfreundlicher Technik gefragt wird.

Das gilt auch für die Entwicklung oder Weiterentwicklung von Schiffs-Gasmotoren, gleichgültig ob es sich um Ottomotoren mit elektrischer Zündung oder von Dieselmotoren abgeleitete Ottomotoren handelt, die mit dem Zündstrahlverfahren arbeiten. Zwar erlebt der Ottomotor seit einigen Jahren aufgrund der zunehmenden Verwendung von Gas als Schiffskraftstoff eine gewisse Renaissance, von einem Durchbruch kann aber noch keine Rede sein.

Weltweit bieten gegenwärtig nur elf Motorenhersteller eigene Entwicklungen von Schiffs-Gasmotoren an. Dabei dominieren Wechselmotoren (dual fuel), die im Gasbetrieb mit dem Ottoverfahren arbeiten (Zündstrahlbetrieb). Reine Zündstrahlmotoren werden für den Einsatz auf Schiffen noch nicht angeboten, obwohl deren Betrieb im Vergleich zu Wechselmotoren an Bord wesentlich weniger technischen Aufwand erfordert, da abgesehen von der geringen Menge Gasöl für den Zündstrahl, nur ein Kraftstoff zum Einsatz kommt.

Das immer wieder zu hörende Argument von der Kraftstoff-Flexibilität greift in dem Maße weniger, wie die Möglichkeiten, in den Häfen verflüssigtes Erdgas (LNG) bunkern zu können, zunehmen.

Abgesehen von Bedenken hinsichtlich fehlender Infrastruktur zum Bunkern von Gas in den Häfen, steht einer rascheren Einführung von Gasmotoren als Schiffsantrieb der Nachteil entgegen, dass zahlreiche Motoren nicht für den Direktantrieb geeignet sind. Die betreffenden Motorenhersteller haben (zunächst?) den einfacheren Weg gewählt, ihre Gasmotoren nur für den Antrieb von Bordaggregaten zu entwickeln. Die beim Generatorantrieb auftretenden Lastwechsel sind aufgrund der konstanten Drehzahl eben einfacher zu beherrschen als die des Direktantriebs, obwohl mit der heute verfügbaren Motor-Elektronik viele Probleme zu lösen sind. So ist zum Beispiel die Antiklopfregelung seit Jahrzehnten Standard der Technik bei Groß-Gasmotoren.

Die Motorenhersteller und ihr Programm:

Anglo Belgian Corporation (ABC)

Das belgische Unternehmen hat seit langem eine Baureihe Wechselmotoren im Programm, betont in seinen Unterlagen jedoch immer wieder, dass auch weitere Baureihen des Dieselmotoren-Programms für die Weiterentwicklung geeignet seien. Dabei richtet sich das besondere Interesse wohl auf die Baureihe D 36, deren Motoren in direkter Konkurrenz zu den MaK-Motoren von Caterpillar stehen würden. So kommt aus Gent zunächst nichts Neues.

Caterpillar Corporation

Auch bei den gelben und den grünen Motoren von Caterpillar hat sich hinsichtlich Gasmotoren in den letzten zwei Jahren nichts verändert. Bei dem kleinsten Motor, einem Gas-Ottomotor aus dem Mannheimer Programm, geht es zur Zeit um die Serienzulassung. Die Wechselmotoren der MaK-Baureihe M 27 DF werden aufgrund der gegenwärtigen Marktsituation später als ursprünglich geplant serienreif werden.

Interessant ist bei Caterpillar ein aus den USA kommendes Projekt auf Basis der sogenannten EMD-Technik. Dabei handelt es sich um eine weiterentwickelte Zweitaktmotoren-Baureihe, die in Amerika seit Jahrzehnten auch erfolgreich als Schiffsantrieb verkauft wird. EMD steht für Electro-Motion Diesel. Das sind mittelschnelllaufende Dieselmotoren im Leistungsbereich von rund 1500 bis 4100 kW, bei einer Drehzahl von 900 min-1, die heute unter der Baureihenbezeichnung E 23 angeboten werden. Die Baureihe umfasst V-Motoren mit acht, 12, 16 und 20 Zylindern. Eine Besonderheit der Motoren ist das hybride Aufladesystem. Im unteren Drehzahlbereich sorgt ein mechanisch angetriebener Kompressor für ausreichend Spül- und Ladeluft und im oberen ein klassischer Abgasturbolader. Der Kompressor sichert ein hohes Beschleunigungsvermögen.

Bereits 2016 kündigte Caterpillar an, dass diese Motoren künftig als Wechselmotoren für den Betrieb mit Gas als Schiffsantriebe zur Verfügung stehen sollen.

Kawasaki Heavy Industries

Kawasaki hatte schon auf der SMM 2014 angekündigt, dass die Gas-Ottomotoren seiner Baureihe 30 KG klassifiziert werden sollen. Wie DNV GL bestätigte ging es dabei allerdings zunächst nur um ein „Type Approval“ für die Reihenmotoren, nicht um eine Serienzulassung. Obwohl ursprünglich auch die V-Motoren in diese Maßnahme einbezogen werden sollten, werden offiziell nur die Reihenmotoren mit sechs, sieben, acht und neun Zylindern für den Leistungsbereich von 2670 bis 4005 kW angeboten.

MAN Diesel & Turbo

MAN D&T Dual-Fuel Motor ME-GI.

MAN D&T Dual-Fuel Motor ME-GI. © MAN

Das Unternehmen hat das breiteste Angebot an Wechselmotoren und deckt mit den Zwei- und Viertaktmotoren den Leistungsbereich von 590 bis 82440 kW. Bei den Viertakt-Wechselmotoren ist zu beachten, dass die Motoren der beiden Baureihen 23/30 DF und 28/32 DF nur für den Antrieb von Bordaggregaten, also nur für den Betrieb mit konstanter Drehzahl, zur Verfügung stehen. Das betrifft den Leistungsbereich von 590 bis 1800 kW.

 

Rolls-Royce Power Systems

Rolls Royce Bergen’s B35:40 Gasmotor.

Rolls Royce Bergen’s B35:40 Gasmotor. © Werk

Der in Friedrichshafen in der Entwicklung befindliche Gas-Ottomotor der Baureihe 4000 lässt wohl noch etwas auf sich warten, schließlich stellt der erste Einsatz – auf einem Schlepper – hohe dynamische Ansprüche, die nicht leicht zu erfüllen sind. Das betrifft vor allem rasche Lastwechsel in beide Richtungen, von niedriger Last in Richtung Volllast wie umgekehrt.

Zur Nor-Shipping in Oslo wurde die Aufnahme eines Achtzylindermotors in diese Baureihe bekannt gegeben. Erste Anwendung soll mit zwei Motoren dieses Typs auf einer neuen Fähre der Stadtwerke Konstanz erfolgen. Die Erprobung an Bord ist für das Jahr 2019 geplant.

Bei den Gas-Ottomotoren aus Bergener Produktion entfällt bei der Baureihe B 35:40 der Achtzylindermotor. Lieferbar sind folglich nur noch ein Neunzylinder-Reihenmotor und ein 12-Zylinder-V-Motor.

Wärtsilä und Winterthur Gas & Diesel

Nachdem Wärtsilä 2015 alle Aktivitäten im Bereich Zweitaktmotoren aufgegeben hat, stehen nunmehr auch die mit dem Zweitaktverfahren arbeitenden Wechselmotoren nicht mehr im Wärtsilä-Programm. Sie gehören seit 2015 zum Programm der Winterthur Gas & Diesel Ltd. (WinGD), dem Unternehmen in der Schweiz, das in der Nachfolge von Sulzer steht und seit 2016 vollständig der China State Shipbuilding Corporation gehört.

Das Zweitakt-Wechselmotorenprogramm ist hinsichtlich der Baureihen und des damit verfügbaren Leistungsbereichs unverändert und bietet mit sechs Baureihen Reihenmotoren mit fünf bis acht Zylindern und Leistungen von 4775 bis 63840 kW bei Drehzahlen zwischen 65 und 124 min-1.

Das Viertakt-Wechselmotorenprogram von Wärtsilä ist ebenfalls unverändert. Zur Verfügung stehen fünf Baureihen für Leistungen zwischen 1110 und 17550 kW.

Gasmootoren-Tabelle 2017.

Gasmootoren-Tabelle 2017.

Anmerkung

In der Tabelle werden für den Gasbetrieb in der Rubrik „Verbrennungsverfahren“ folgende Begriffe verwendet:

Zündstr.        Gas-Ottomotor mit Zündstrahltechnik, entspricht dem Ottoverfahren der Wechselmotoren
Otto               Gas-Ottomotor mit elektrischer Zündung

Hochdr.-E.    Wechselmotor mit Hochdruck-Einspritztechnik