EN
Schiffsbetreiber in der maritimen Industrie stehen zunehmend unter Druck, die Effizienz zu verbessern. CO₂-Emissionen aus dem Schiffsverkehr machen etwa 3 % der weltweiten Emissionen aus, und die IMO möchte diese bis etwa 2050 drastisch reduzieren – mit dem Ziel null Emissionen. Als Branchenpioniere mit über 20 Jahren Erfahrung und über 500 Projekten pro Jahr für mehr als 1.000 Schiffe wissen wir, dass eine der besten Möglichkeiten zur Dekarbonisierung die Optimierung der an Bord befindlichen Wärmeaustauschsysteme ist. Unter der Leitung von mehr als 100 Elektro- und Maschinentechnikern ist das Team regelmäßig an Lösungen für Abwärmerückgewinnung beteiligt – von Rohrbündel- und Plattenwärmeaustauschern bis hin zu hybriden S-CO₂-Kraftzyklus-Anlagen – mit dem Ziel, Kraftstoffeinsparungen zu erzielen. Im Folgenden beschreiben wir vier zentrale Wege, auf denen ein guter Wärmeaustausch direkt CO₂-Emissionen senkt.
Abwärmerückgewinnung: Verluste in Energie verwandeln
Moderne marine Dieselmaschinen erreichen einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 50 %; die restliche Energie des Kraftstoffs geht als Wärme verloren, hauptsächlich über Abgase (meist über 250 °C) und als Kühlwasser im Mantelkreislauf. Diese verlorene thermische Energie wird mithilfe effizienter Wärmeaustauscher zurückgewonnen und als nutzbare Leistung oder an Bord benötigte Wärme genutzt. In maritimen Anwendungen können Abwärmerückgewinnungssysteme (Waste Heat Recovery, WHR) wie der Joule-Prozess die gesamte Motorleistung um 2–12 % steigern. Dies führt direkt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch pro Seemeile und damit zu reduzierten CO₂-Emissionen pro Reise. Die im Abgas zurückzugewinnende Energie variiert je nach Motordrucklast und Wärmekapazitätsverhältnis, abhängig von der Menge des zu verwertenden Abgases sowie vom Arbeitsmedium. Diese Optimierung erfolgt innerhalb einer Wärmerückgewinnungsschleife, die vom Ingenieurteam von SME konstruiert wurde und mit unterschiedlichen Wärmekapazitäten des Abgases und des Arbeitsmediums betrieben werden kann.
Unterstützung von an Bord installierten Kohlenstoffabscheidungssystemen
Ein effizienter Wärmeaustausch ist für einige Systeme innerhalb des OCCS-Projekts, die auf einem Schiff installiert werden sollen, von großer Bedeutung. Beispielsweise wird CO₂ im Rahmen eines Abscheidungssystems erfasst, und das erfasste CO₂ muss vom erfassten Lösungsmittel getrennt werden, wozu ausreichend thermische Energie zugeführt werden muss – dies gilt insbesondere dann, wenn das Abscheidungssystem Monoethanolamin (MEA) als Lösungsmittel verwendet. Die von SME angetriebenen Wärmeaustauscher ermöglichen es, die sensible Abwärme des Antriebsmotors als Hauptenergiequelle für diesen Energieregenerationsprozess zu nutzen; dadurch entfällt oder verringert sich der Bedarf an zusätzlicher, durch Brennstofffeuerung bereitgestellter Hilfsheizung. Bei optimaler Auslegung können CO₂-Reduktionsraten für Wärmerückgewinnungssysteme in Kombination mit Abscheidungssystemen über 70 % liegen. Für Schiffe, die in kalten Klimazonen eingesetzt werden, bietet der Einsatz fortschrittlicher bzw. exotischer Wärmeaustauscher zudem den zusätzlichen Vorteil, dass die gewonnene Wärme für die Heizung der Schiffskabine sowie zur Vorwärmung des Kraftstoffs genutzt werden kann – wodurch der Bedarf an einer Hilfskesselanlage sinkt, die ebenfalls eine erhebliche Quelle zusätzlicher Emissionen darstellt.
Überkritische CO₂-Kraftkreisläufe für kompakte Effizienz
Aufgrund des begrenzten Platzes an Bord sind hohe Leistungsdichte und Miniaturisierung von Stromerzeugungsanlagen erforderlich. SME leistet zudem einen Beitrag zur Einführung überkritischer CO₂-Brayton-Kreisläufe, bei denen die Abwärme aus dem Abgas mittels Wärmeaustauschern auf CO₂ im überkritischen Zustand übertragen wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Rankine-Kreisläufen weist der S-CO₂-Kreislauf eine geringere Baufläche und eine höhere Energiewandlungseffizienz auf. Die Gestaltung der Wärmeaustauscher – unter Einbeziehung der Eintrittstemperatur, der Massenströme sowie des Eintrittsdrucks des Abgases – spielt eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit dieser Systeme. Diese Variablen sind in den technischen Spezifikationen von SME enthalten; daher ermöglichen hybride Wärmeaustauscher, die geätzte Platten mit Rippen kombinieren, optimale thermische Ergebnisse bei minimalen Druckverlusten.
Kälterückgewinnung aus der LNG-Verdampfung
Für LNG-Schiffe, die mit LNG betankt werden, ergibt sich eine besondere Gelegenheit zur Rückgewinnung der Kälteenergie aus der LNG-Verdampfung. Die Fähigkeit von LNG, beim Erwärmen zum Gas eine große Menge thermischer Energie aufzunehmen, ermöglicht die Nutzung dieser ‚kalten‘ Ressource in Wärmeaustauschern zur Kondensation des abgeschiedenen CO₂ für die flüssige Speicherung oder zur Steigerung der Effizienz der Klima- und Kühlsysteme des Schiffes. Die Wärmeaustauscher-Lösungen von SME kombinieren Kälterückgewinnungssysteme (CRS), die helfen können, die elektrische Last auf Kompressoren zu senken, wodurch der Stromverbrauch an Bord und der damit verbundene Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Unsere SMEs bieten das gleiche Effizienzniveau auch bei bestehenden Schiffen – dank unserer ISO-zertifizierten Verfahren und unserer 5000 m² großen Werkstatt in Nantong. Wir können diese Techniken ebenso auf bestehende Schiffe anwenden, insbesondere auf solche mit einem günstigen Verhältnis von Schiffsgroesse zu LNG-Kraftstoffverbrauch.
Fazit: Das Engagement von SME für die Dekarbonisierung
Effizienter Wärmeaustausch: Ein entscheidender Bereich, in dem Handeln heute erheblichen Hebelwirkung für die Reduzierung der Emissionen der weltweiten Flotte entfalten kann. Die SME Group bietet technisch ausgefeilte Wärmeübertragungslösungen zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Umweltbelastung – darunter Abwärmerückgewinnung, Unterstützung bei der Kohlenstoffabscheidung, S-CO₂-Zyklen und Kälterückgewinnung bei LNG. Akkreditiert durch ANAB, IAF und UKAS sowie zertifiziert nach ISO 9001 und ISO 14001, steht uns ein Team von über 100 Spezialisten zur Verfügung. Das ganze Jahr über bieten wir Dienstleistungen an allen weltweiten Werften an – insbesondere auf dem Festland von China. Wir gewähren eine 12-monatige Garantie sowie eine langjährige Unternehmensphilosophie von „Beyond Concern“, um sicherzustellen, dass alle Projekte ihren Beitrag zu einer grüneren und nachhaltigeren maritimen Zukunft leisten. Sprechen Sie noch heute mit den Experten von SME, um zu erfahren, wie energieeffizienter Wärmeaustausch dabei helfen kann, den CO₂-Fußabdruck Ihres Schiffes zu senken und die Betriebskosten zu reduzieren.