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Die Leistung des Maschinenraums hat die Zeit hinter sich gelassen, in der allein der Kraftstoffverbrauch pro Seemeile gemessen wurde. Die Effizienz des Maschinenraums umfasst heute weitaus mehr als nur dies: thermische Optimierung, geringerer Energieverbrauch durch Pumpen, reduzierte Wartungsstillstandszeiten sowie bedeutende Fortschritte bei der Integration von Maschinen in die bordeigene Automatisierung. Entscheidend für die bestmögliche Maschinenraumeffizienz ist jedoch das Kühlsystem – mit dem Plattenwärmeaustauscher (PHE) als zentralem Element. Ein wirklich effizienter PHE entzieht Wärme wirkungsvoll bei minimalem parasitärem Leistungsbedarf und maximaler Zuverlässigkeit und ist zudem in der Lage, sich an verschiedene Betriebszustände anzupassen. Die über zwanzigjährige Erfahrung der SME Group im Bereich Maritime Technik sowie ihr umfangreiches Produktportfolio – darunter ICCP-, MGPS-, SED- und PHE-Ausrüstung – haben es dem Team ermöglicht, die richtigen Prinzipien zu entwickeln, um ein effizientes Gerät wie einen PHE in eine echte Leistungsquelle für den Maschinenraum zu verwandeln.
1. Optimierung des thermischen Designs für einen minimalen Energieverbrauch
Das Hauptkriterium für die Leistungsfähigkeit von PHEs ist die thermische Effektivität, also der tatsächliche Wärmeübergang im Vergleich zur maximal theoretisch möglichen Leistung. Der SME-Prozess umfasst ein thermisches Design, das Wärmeleistungen präzise ausgleicht; daher vermeiden wir sowohl eine Überdimensionierung – die wertvollen Anlagenflächen verschwendet und unnötige Pumparbeit erzeugt – als auch eine Unterdimensionierung, die unseren Kunden mit Kühlproblemen konfrontiert. Die gezielte Nutzung optimaler Chevron-Winkel und Plattenwellungen erzeugt eine hohe Turbulenz bei relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten, was zu hohen Wärmeübergangskoeffizienten und einem geringen Druckabfall führt.
Es handelt sich um ein grundlegendes Konstruktionsprinzip, das direkt zur Energieeffizienz beiträgt. Jeder Druckabfall von 1 kPa über den PHE erfordert zusätzliche Leistung durch die Pumpe. Dadurch steigt die Belastung des Hilfsmotors und es entsteht ein höherer Kraftstoffverbrauch. Der Konstruktionsprozess von SME nutzt modernste CFD-Simulationen der Strömung über den Plattenstapel des PHE. Dadurch wird eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung durch den Plattenstapel erreicht, wodurch „Tote Zonen“ vermieden und die Neigung zur Verschmutzung minimiert wird. Das Ergebnis ist ein PHE, der seine vorgesehene Aufgabe mit dem geringstmöglichen Druckverlust erfüllt – Einsparungen, die sich über die gesamte Lebensdauer eines Schiffes summieren.
2. Verminderung der Verschmutzung und Verlängerung der Reinigungsintervalle
Der unsichtbare Dieb der PHE-Leistung: Ablagerungen (Biofilm, Kalk und Partikelablagerungen auf Wärmeübertragungsflächen) erhöhen den thermischen Widerstand der Platten, was zu einem höheren Pumpenergiebedarf und höheren Motorbetriebstemperaturen führt. SME-Lösungen zur Bekämpfung von Ablagerungen: Unsere Platten weisen spezielle, optimierte Oberflächenbeschaffenheiten auf, die die Haftkraft biologischer und mineralischer Ablagerungen begrenzen. Das Design des Chevron-Wellprofils erzeugt im Eintrittsbereich der Platte lokale Schubkräfte, die das Ablösen von Ablagerungen fördern.
Darüber hinaus verfügen unsere von KMU entwickelten PHE über leicht zugängliche Reinigungsanschlüsse und Sichtfenster zur visuellen Überprüfung von Verschmutzungen sowie umfassende Reinigungsverfahren mit kompatiblen chemischen Mitteln (unter Einhaltung der Anforderungen an Platten und Dichtungen). In Kombination mit unserem System zur Verhinderung von Meeresbewuchs (MGPS) siedelt sich Meeresleben nicht mehr in den Seewassereinlässen an, wodurch die Verschmutzungsrate auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch ergeben sich längere Reinigungsintervalle, minimale Ausfallzeiten, geringere Wartungskosten und eine hervorragende thermische Leistung während des gesamten Lebenszyklus des Schiffes.
3. Modulare Konfigurationen für Lastanpassung
Moderne Schiffe arbeiten nicht den ganzen Tag über mit nur einer Leistungsstufe. Die Hauptmaschinenlast steigt bei Manövern deutlich an, sinkt bei Langsamfahrt deutlich ab und wird im Hafen ganz abgeschaltet. Dies führt dazu, dass der PHE bei Teillast überdimensioniert ist, was bedeutet, dass der Pumpenenergieverbrauch zu hoch und die thermische Stabilität bei reduzierter Last schlecht ist. Ein PHE-System mit einzelnen und/oder modularen Platten oder „Abschnitten“ ermöglicht Flexibilität. Das System von SME kann dann so verbunden werden, dass entweder alle Abschnitte im Betrieb sind oder einige Abschnitte je nach augenblicklicher thermischer Last isoliert oder umgangen werden – wodurch kostengünstigere und energieeffizientere Kühlungslösungen bereitgestellt werden.
Beispielsweise kann ein Plattenwärmeaustauscher (PHE), der ein zentrales Kühlsystem versorgt, über einen Haupt- und einen Feinregelabschnitt verfügen. Bei niedriger Last ist ausschließlich der Feinregelabschnitt aktiv, um die Wärmeleistung bei reduziertem Meerwasserdurchsatz zu erbringen. Bei voller Last arbeiten beide Abschnitte gleichzeitig. Diese Funktionalität erfordert keine physische Änderung am PHE; sie beruht lediglich auf der Steuerungslogik und der Ventilanordnung. Das umfassende Dokumentations- und Schnittstellenpaket, das SME für die Integration in die Schiffsautomation bereitstellt, gewährleistet, dass das System ferngesteuert und -überwacht sowie vollautomatisch belastet werden kann. Neben den SME-SED-Geräten zum Schutz vor Streustrom sowie dem ICCP-System zum Rumpfschutz bieten wir integrierte Maschinenraumsysteme an.
4. Nahtlose Integration in Automatisierungs- und Anlagenverwaltungssysteme
Der heutige Maschinenraum ist eine „digitale Umgebung“. Der PHE darf kein passiver Partner sein, sondern muss aktiv Daten liefern. SME konstruiert unsere Wärmeaustauscher mit werkseitig vorgefertigten Anschlussöffnungen, in die Temperaturfühler, Drucksensoren und Differenzdruckschalter direkt im Werk eingebaut werden können. Diese Geräte übermitteln Leistungsdaten wie Wärmedurchgangskoeffizient, Annäherungstemperaturen und Verschmutzungsfaktoren an das Automatisierungssystem des Schiffes.
Diese datengesteuerte Service-Methode wandelt ein System von einem kalenderbasierten in ein zustandsbasiertes Wartungssystem um. Wenn beispielsweise die Wärmeaustauscheffizienz um 10 % abnimmt, kann das Automatisierungssystem einen vollautomatischen Wartungsaufruf mit empfohlenen Service-Maßnahmen und Ersatzteilen auslösen. Langfristig gesammelte Daten liefern technischen Superintendents Erkenntnisse zur Trendentwicklung und Leistungsbenchmarking, um einen idealen Reinigungs- oder Chemikalieneinspeiseplan – oder sogar einen Upgrade-Plan – zu definieren. SME erleichtert den Integrationsprozess durch Kompatibilität mit allen wichtigen offenen Kommunikationsstandards und stellt zudem vollständige technische Dokumentation bereit. Mit über 500 jährlich abgeschlossenen Projekten für Retrofit und Wartung sowie einem Team aus 100 Technikern und Ingenieuren liefert die SME Group PHE-Lösungen, die Ihre Motoren kühlen – aber auch zur Steigerung von Effizienz, Zuverlässigkeit und digitaler Betriebsbereitschaft des Schiffes beitragen. Mit SME erreichen Sie die nächste Stufe – jenseits der reinen Sorge.