Druckluftanwendungen in der Schifffahrt
Air Lubrication
Air Lubrication ist eine innovative Technologie zur Steigerung der Energieeffizienz, bei der Niederdruckluft eingesetzt wird, um den Reibungswiderstand eines Schiffs zu verringern – also den Widerstand oder die „Haftung“, die durch das Reiben des Meerwassers am Rumpf entsteht, während sich das Schiff fortbewegt. Obwohl es sich um eine ältere Technologie handelt, wurde sie in jüngerer Zeit weiterentwickelt, um die Effizienz von Schiffen zu verbessern und ihre Umweltbelastung zu reduzieren. Dadurch können Schiffseigner auch strenge internationale Vorschriften besser einhalten.
Niederdruckluft wird durch Düsen oder sogenannte Air Release Units (ARUs) eingespeist, die strategisch entlang des flachen Bodens der benetzten Rumpfoberfläche angebracht sind. Diese Düsen oder ARUs setzen Mikroluftblasen in der Grenzschicht entlang des Rumpfes frei und erzeugen so einen großflächigen, gleichmäßigen „Luftteppich“. Der laminare Fluss innerhalb dieser Grenzschicht aus Luft-Wasser-Gemisch verringert den Reibungswiderstand erheblich. Weniger Reibung bedeutet, dass weniger Schub – also Antriebsleistung – erforderlich ist, um den Widerstand zu überwinden. Das führt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und reduzierten CO₂-Emissionen.
Die aktuellen Air Lubrication-Systeme bieten das Potenzial, Netto-Kraftstoffeinsparungen von bis zu 10% zu erzielen und gleichzeitig den CO₂-Fußabdruck des Schiffs zu reduzieren. Zudem kann die Technologie möglicherweise auch den Bewuchs am Rumpf verringern. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass sie die unter Wasser abgestrahlte Geräuschentwicklung (Underwater Radiated Noise, URN) reduzieren kann – was sowohl der Meeresumwelt zugutekommt als auch potenziell zu einer leiseren Umgebung an Bord beiträgt.
Es gibt verschiedene Methoden der Air Lubrication, doch die Mikrobubble-Methode zählt zu den gängigsten – dank ihrer Fähigkeit, einen stabilen „Luftteppich“ zu erzeugen und eine effektive Reibungsreduzierung zu erzielen. Je nach Anwendungsfall können diese Systeme entweder Druckluft oder Niederdruckluft benötigen. Um Mikrobubbles unter dem Schiffsrumpf auszublasen, muss der entsprechende statische Druck von 0,5 bis 2 bar überwunden werden. In Kombination mit dem dynamischen Druck – der von Luftgeschwindigkeit, Rohrdurchmessern und -längen abhängt – ist ein Gesamtdruck von etwa 1 bis 2,5 bar erforderlich. Darüber hinaus beeinflussen auch Größe und Bauweise des Schiffs den tatsächlichen Druckluftbedarf.
Echte Energie- und Emissionseinsparungen durch Air Lubrication hängen vollständig von der Effizienz des begleitenden Druckluftsystems ab. Ist der Energieverbrauch des Druckluftsystems für den Betrieb des Air Lubrication Systems (ALS) zu hoch, können die Nettoeinsparungen erheblich reduziert werden. Daher muss der tatsächliche Gewinn durch reduzierten Kraftstoffverbrauch und geringere Emissionen höher sein als die Leistung, die für den Betrieb des Druckluftsystems aufgewendet wird. Ein wesentlicher Faktor für diese Effizienz ist die Fähigkeit des Druckluftsystems, mit einer niedrigen Austrittstemperatur zu arbeiten, da dies darauf hinweist, dass während des Kompressionsprozesses weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Die Wahl einer zuverlässigen und energieeffizienten Drucklufttechnologie, die passend dimensioniert ist, um den spezifischen Druckluftbedarf des ALS-Betriebsprofils zu decken, sowie eine korrekte Steuerung und Wartung, beeinflussen maßgeblich die Gesamtleistung des Systems. Dies wirkt sich letztlich auf die realisierbaren Nettoeinsparungen aus, die ein Schiffsbetreiber durch den Einsatz von Air Lubrication zur Reduzierung des Reibungswiderstands erzielen kann.
KAESER- Lösungen für Air Lubrication in der Schifffahrt
KAESER-Schraubengebläse sind die ideale Lösung, um den Niederdruckluftbedarf von Air-Lubrication-Systemen energieeffizient zu decken. Ausgestattet mit dem weltweit renommierten SIGMA PROFIL gewährleisten diese hocheffizienten Gebläse eine maximale Luftförderung bei gleichzeitig minimalem Stromverbrauch. Im Vergleich zu herkömmlichen Gebläsesystemen sind Einsparungen von bis zu 35% möglich.
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FAQs
Der erforderliche Druck hängt vom Tiefgang des Schiffs und vom Air-Lubrication-System selbst ab. Je tiefer der Rumpf im Wasser liegt, desto höher muss der Druck sein, um dem hydrostatischen Druck des Meerwassers entgegenzuwirken. Letztendlich hängt es vom spezifischen Druck- und Volumenstrombedarf des individuellen Betriebsprofils Ihres Schiffs ab.
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