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MTU-Gasmotoren setzen Zeichen

Als die niederländische Fährreederei Doeksen am 1. Juli die erste von zwei neuen Fähren, WILLEM BARENTZ, In-Betrieb setzte, war dies auch ein historischer Moment für den Motorenhersteller MTU.

Die Fähre, in Katamaran-Bauweise, wird von den ersten zwei Rolls-Royce MTU-Gasmotoren der Baureihe 4000 mit 16 Zylindern und einer Leistung von jeweils 1.492 kW angetrieben. Phil Kordic, MTU-Vertriebsmanager für den Fähr- und Offshore-Bereich, sagte, dass diese erste In-Betriebssetzung mehr als nur die erste Auslieferung eines neuen Motortyps bedeute, denn das Konzept des Motors selbst sei einzigartig.

Es ist der erste schnelllaufende Gasmotor, der in seinem Leistungssegment eine variable Drehzahl bietet, sagte er. Alle ähnlich eingestuften Motoren sind entweder Dual-Fuel-Motoren – und überwiegend mit mittlerer Drehzahl – oder Konstantdrehzahl-Aggregatmotoren.

Dennoch hat der neue MTU-Motor “ähnliche Leistungsmerkmale wie ein gleichwertiger schnelllaufender Dieselmotor”, sagte Kordic. Seine Transientfähigkeit verleiht ihm ein sehr gutes Lastaufnahme- und Beschleunigungsverhalten, so dass er für Anwendungen geeignet ist, bei denen normalerweise Dieselmotoren zum Einsatz kommen würden, und er erfüllt die IMO-Norm Tier III für NOx-Emissionen, ohne dass eine Abgasnachbehandlung erforderlich ist. Darüber hinaus kann er aufgrund seiner variablen Drehzahl Festpropeller antreiben.

Dies stellt eine bedeutende Änderung gegenüber dem ursprünglichen Konzept des Schiffes dar, das einen Motor mit konstanter Drehzahl und Verstellpropeller eines anderen Herstellers vorsah. Dieser hätte jedoch nicht die erforderliche Lastannahmecharakteristik gehabt, so Kordic, und der Wechsel zur Reingasoption der MTU ermöglichte es, die Antriebsanordnung zu Doeksens Vorteil umzukonfigurieren.

Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung des Motors war die Minimierung des Methanschlupfes. Bei jedem mit Erdgas betriebenen Motor wird unweigerlich ein gewisser Methanschlupf (unverbranntes Methan entweicht in die Atmosphäre) auftreten, aber Projektleiter Peter Kunz, sagte, es sei ihnen gelungen, die Emissionsvorschriften der EU-Stufe V bezüglich des Methanschlupfes zu erfüllen.

Um dies zu erreichen, wurde der Verbrennungsprozess optimiert, und ein komplexes Motorsteuerungssystem überwacht seinen Betrieb. Dieses reagiert in Echtzeit auf die Methanzahl des Kraftstoffs und auf den Verbrennungsablauf in jedem Zylinder. Dies, kombiniert mit der Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung und der Turboaufladung des Motors, “…ist es, was dem Motor wirklich sein hervorragendes transientes Verhalten verleiht und es uns ermöglicht, den Methanschlupf so gering wie möglich zu halten”, fügte Kordic hinzu.

Anm. d. Red.: Auf Nachfrage bezgl der aktuellen Menge des Methanschlupfes, (angegeben in g/kWh) haben wir leider keine Infos erhalten!

Es gibt jedoch einen Kompromiss zwischen Methanschlupf und Beschleunigungsverhalten. Um den Motor dynamischer zu machen, ist ein fetteres Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft erforderlich, aber dies erhöht den Methanschlupf, “deshalb mussten wir ein Optimum zwischen diesen beiden Zielen finden”, erklärte Kunz.

Er glaubt, dass die Konstrukteure des Motors ein Gleichgewicht zwischen den beiden Zielen gefunden haben, das den geringst möglichen Methanschlupf des Motors sicherstellt, jedoch suchen die MTU-Entwickler bereits nach Möglichkeiten, diesen weiter zu reduzieren.

Da nur Methan verwendet wird, handelt es sich auch um einen Magerverbrennungsmotor, was zu niedrigeren Zünddrücken als bei Dual-Fuel-Motoren führt und dazu beiträgt, die Zeit zwischen den Überholungen zu verlängern und damit die Instandhaltungskosten zu senken.

Außerdem ist er gassicher, mit Merkmalen wie doppelwandigen Rohrleitungen, die keine zusätzliche Belüftung im Maschinenraum erfordern. Dies habe einen Vorteil für die Werften, sagte Kordic, da sie den Motor auf ähnliche Weise einbauen können, wie sie einen Dieselmotor einbauen würden.

Als die ersten 16-Zylinder-Versionen des Motors in Betrieb genommen wurden, standen ihre Achtzylinder-Stallgefährten nicht weit dahinter. Zwei dieser 746kW-Motoren wurden für den Einbau in eine Fähre geliefert, die von der Bodensee-Reederei am Bodensee betrieben wird, der an Deutschland, Österreich und die Schweiz grenzt und ein beliebtes Urlaubsgebiet ist. Das Schiff soll bis Ende dieses Jahres in Betrieb genommen werden.

Sobald beide Varianten in Betrieb sind, “erhalten die Gasmotoren ihre Serienfreigabe“, sagte Kordic und markierte damit das Ende einer vierjährigen Entwicklungsreise, seit die MTU im September 2016 ihre mobilen Gasmotoren für Schiffsantriebe vorgestellt hat. Die 16-Zylinder-Vorserienmotoren wurden Ende 2017 an die Werft Strategic Marine in Vietnam geliefert, wo sie in die beiden Katamaran-Fähren von Doeksen eingebaut wurden. Die zweite Fähre, WILLEM DE VLAMINGH, soll in Kürze in Dienst gestellt werden. Beide werden im Wattenmeer zwischen Harlingen und den Inseln Vlieland und Terschelling verkehren und jeweils 600 Passagiere befördern.

Diese Motoren sind auch für die MTU-Muttergesellschaft Rolls-Royce von Bedeutung, die sie als Teil ihres “Green and High-Tech”-Programms betrachtet, mit dem sie in Techniken zur Reduzierung von Emissionen, Energieverbrauch und Rohstoffeinsatz investiert.

Dipl. -Ing. Peter Pospiech
Redaktionsleitung bei VEUS-Shipping.com mit Schwerpunkt Schiffsbetriebstechnik, Transport, Logistik, Schiffahrt, Hafen und dem weitreichenden Thema Umweltschutz sowie gesetzliche Auflagen für Antriebsmaschinen.

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