Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPRealisierbarkeit von Retrofitlösungen für Tanksysteme für eine grüne Schifffahrt
Herausforderung
Die neue EU-Direktive “Fit for 55” verfolgt auf dem Weg zur Klimaneutralität bis 2050 das Zwischenziel bis 2030 die Emissionen um mindestens 55 % zu reduzieren. Entsprechend verschärfte Normen zum CO2-Ausstoß für den Schiffbetrieb erfordern den Einsatz alternativer Kraftstoffe. Bei Nicht-Einhaltung der Normen drohen den Schiffen Verbote zum Anlaufen von Häfen. Des Weiteren verpflichten IMO-Richtlinien Reeder mit festen Terminzielen zur Transformation ihrer Schiffe in Richtung Klimaneutralität. Im Vergleich zu konventionellem Schweröl (HFO - Heavy Fuel Oil) oder Marinediesel (MDO – Marine Diesel Oil) besitzen die betrachteten, mit aus erneuerbaren Energien gewonnenen, alternativen Kraftstoffe wie Methanol und Ammoniak einen bedeutend niedrigeren Flammpunkt. Damit gehören sie der Klasse der Low-Flashpoint-Fuels (LFL-Fuels) an. Seitens der IMO (International Maritime Organization) sowie der ES-Trin (Europäischer Standard der technischen Vorschriften für Binnenschiffe) wird für LFL-Fuels eine Redundanz durch doppelwandige Tanksysteme gefordert. Um einen fortwährenden Betrieb von Bestandsflotten mit einer Lebensdauer von ca. 25 Jahren gewährleisten zu können, sind Retrofitlösungen zur Umrüstung der Tanksysteme unabdinglich.
Zielstellung und Lösungsweg
Ziel der Durchführbarkeitsstudie ist die Untersuchung der Realisierbarkeit von Retrofitlösungen für Tanksysteme von Schiffen, um diese im Sinne einer grünen Schifffahrt für alternative Kraftstoffe nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck werden verschiedene technologische Lösungsansätze verfolgt, die die Nach- bzw. Umrüstung aktueller Tanksysteme mit einer zweiten Barriereschicht ermöglichen. Parallel zum Lösungsansatz eingeschweißter Doppelwandtanksysteme werden hierbei Konzepte zur Umsetzung der zusätzlichen Barriereschicht mittels faser- und unverstärkter Kunststoffe erarbeitet. Um die Anforderungen an die chemische Langzeitbeständigkeit gegenüber den LFL-Fuels zu gewährleisten, wird der Einsatz zusätzlicher organischer und thermisch gespritzter Beschichtungen untersucht. Im Rahmen der Studie werden erste wissenschaftliche Untersuchungen zur technischen Machbarkeit der Verfahren und Konzepte durchgeführt. Die auf Basis eines morphologischen Kastens generierten Konzepte werden anhand eines zuvor definierten Anforderungskataloges mittels einer Nutzwertanalyse bewertet.
Im Ergebnis sollen Vorzugslösungen ausgewählt werden, die in einem nachfolgenden Verbundvorhaben weiterverfolgt, entwickelt und an einer geeigneten Mock-Up-Struktur erprobt werden.
Nutzen
Durch die Entwicklung von Retrofitlösungen für Tanksysteme von See- und Binnenschiffen kann eine Verlängerung des Betriebes von Bestandsflotten mit alternativen Kraftstoffen wie Methanol und Ammoniak realisiert werden. Für die Reedereien bedeutet dies signifikante Kosten- und CO2 - Einsparungen gegenüber eines Schiffneubaus sowie der vorzeitigen Verschrottung der Bestandsschiffe.