Dr.-Ing. Jochen Schmidt-Lüßmann : Barge zur Bebunkerung von Schiffen mit LNG

Liquefied Natural Gas ist ein attraktiver alternativer Treibstoff für See- und Binnenschiffe. Doch die Verwendung von LNG erfordert zum jetzigen Zeitpunkt sehr aufwendige Methoden der Betankung. Für das Hamburger Ingenieursbüro Marine Service GmbH, liegt eine vielversprechende Alternative in der Verwendung von mobilen Befüllstationen, die flexibel und ortsunabhängig einsetzbar wären.

 

Schiffe sind das wichtigste Transportmittel für Güter. Mehr als 55.000 Handelsschiffe transportieren ca. 10 Milliarden Tonnen Waren pro Jahr. Aufgrund der großen Transport­­menge sieht die Umweltbilanz pro Tonne und Kilometer im Vergleich zu anderen Transportmitteln zwar positiv aus, aber die ausgestoßene Menge an CO2 liegt deutlich über der Emission anderer Ver­kehrs­­­­­­mittel. Vor allem bei den Schadstoffen Schwe­­­fel­­­­oxyde (SOx), Stickoxyde (NOx) und Fein­staub sieht die Bilanz deutlich schlechter aus. Besonders in vielbefahrenen Seegebieten wie Nord- und Ostsee und in Hafenstädten tragen die Abgase von Schiffen wesentlich zur Belastung durch Stick­­oxyde und Feinstaub bei.

Vorgaben der International Maritime Organization (IMO) und der EU haben bereits dazu geführt, dass der Einsatz von Schweröl (besonders mit hohem Schwefelgehalt) nicht mehr überall möglich ist, es sei denn es werden Anlagen zur Abgasnachbehandlung eingebaut. Eine Alternative zur aufwendigen Abgasnachbehandlung bietet der Einsatz von sauberen Brennstoffen. Hier bietet sich der Einsatz von Erdgas an. Um die benötigten Mengen vorhalten zu können, muss dieses allerdings auf -162°C abgekühlt und verflüssigt werden. Durch diese Verflüssigung verringert sich das spezifische Volumen um den Faktor 600.

Im Jahre 2015 sind in Deutschland die ersten 2 Schiffe mit LNG als Treibstoff in Fahrt gegangen. Die Betankung dieser Schiffe findet heute vorwiegend durch Tankkraftwagen statt. Das LNG wird mit Tankwagen aus Rotterdam oder Zeebrügge nach Cuxhaven bzw. nach Emden transportiert.

Um bei weiterem Bedarf von LNG die Logistik zu verbessern, hat die Marine Service GmbH eine mobile Befüllstation für LNG-Container entwickelt.

Die LNG Tankcontainer sind speziell nach dem IMO-IGC-Code ausgelegt und können an Bord eines Schiffes ge­­füllt und entleert werden.

Auf einem Ponton sind alle für die Befüllung von Tank­con­­tainern notwendigen Einrichtungen installiert. Der Ponton kann dabei als Fahrzeug ohne Antrieb (wie auf dem Bild gezeigt) ausgeführt werden, das mit einem Schlepper an die jeweilige Position gebracht wird. Wenn häufige Stand­ort­­wechsel erforderlich sind, kann auch eine selbstange­­triebene Variante notwendig werden.

Die Bunker Barge kann dabei direkt aus einem LNG-Tank­­schiff befüllt werden. Dazu wird sie längsseits des Tank­schiffes, das mit einer entsprechenden Bunkerpforte aus­­gerüstet ist, in Position gebracht. Die Barge ist mit Anker­­pfählen ausgerüstet. Diese werden in der Position auf den Grund abgesenkt und ermöglichen so das sichere Halten der Position ohne dass Leinen ausgebracht werden müssen. Mit Schläuchen wird das Rohrleitungssystem der Barge mit dem System des Tankers verbunden und die LNG-Container können befüllt werden.

In der Mitte der Barge ist eine Verteiler­­station angeordnet, an der alle zu be­­fül­­lenden Container mit Schläuchen und Schnell­­kupp­lun­gen an­­geschlossen werden. Es können bis zu 12 Con­tai­n­ern gleich­­­­zeitig befüllt werden. Dabei ist eine maximale Bunkerrate von 300 m³/h möglich.

Nach dem Befüllen der Container kann die Barge zu dem Schiff verschleppt werden, das mit LNG be­­bunkert werden soll. Eine Pumpe in der Ver­teiler­station dient zum Transfer des LNGs zu dem Empfänger. Schiffe können mit einer Bun­kerrate von ca. 25-100m³/h betankt werden.

Die befüllten Container können aber auch mit einem Containerkran auf Lastwagen oder die Schiene verladen werden, um so zu den Verbrauchern zu gelangen. Damit ist auch eine Versorgung von Tankstellen oder Industriebetrieben möglich.

Zusätzlich zur Befüllung und dem Transport von LNG-Containern können auch Container mit flüssigem Stick­­stoff geladen und transportiert werden. Diese sind immer dann erforderlich, wenn z. B. nach einer Dockzeit die LNG-Tanks eines Schiffes wieder auf -162°C heruntergekühlt werden müssen. Dabei kann der Stickstoff sowohl in gasförmigem Zustand als auch in flüssiger Form abgegeben werden.

Ein Problem bei der Lieferung von LNG ist bisher die genaue Abrechnung der gelieferten Mengen. Eine volumetrische Messung gibt keine genauen Werte, da das LNG in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Temperatur seine Dichte erheblich ändern kann. Deshalb ist die Barge mit einem Wägezellensystem ausgerüstet, das die genaue Masse bei der Befüllung und Entleerung der Container ermittelt. Für die Steu­erung und die Auswertung der Wägeeinrichtung ist an Bord ein kleines Büro eingerichtet, das auch als Aufenthaltsraum für die Bedienmannschaft dient.

Zur Stromerzeugung ist die Barge mit einem Diesel­generator ausgerüstet. Natürlich ist auch an die Sich­er­­heit gedacht. Gasdetektoren überwachen alle Be­­reiche der Barge. Eine Wassersprühanlage kann im Brand­fall alle Container gegen das Aufheizen schützen. Im Bereich der Bunkeranschlüsse sorgt eine Pul­ver­­löschanlage für den Brandschutz.

Jochen_Schmidt-Lüßmann Dr.-Ing. Jochen Schmidt-Lüßmann
Der Autor ist seit 1988 als Senior Mechanical and Cryogenic Engineer bei der Marine Service GmbH tätig. Dr. Schmidt-Lüßmann promovierte an der Tech­nischen Universität Hamburg-Harburg zum Dr.-Ing. im Bereich Maschinenbau.