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Wärmemanagement Hybridfähre fährt noch effizienter dank Lüftungs-Retrofit

| Autor/ Redakteur: Patrick Stern / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Um die Scandlines-Hybridfähre noch effizienter zu machen, arbeiten im Autodeck nun EC- statt alter AC-Ventilatoren. Beim Lüftungs-Retrofit waren konstruktive Kniffe gefragt.

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Die dänische Hybridfähre Prinsesse Benedikte verkehrt zwischen Puttgarden und Rødby. Dank der Ventilatoren von EBM-Papst werden pro Jahr zwei Millionen Kilowattstunden Energie eingespart.
Die dänische Hybridfähre Prinsesse Benedikte verkehrt zwischen Puttgarden und Rødby. Dank der Ventilatoren von EBM-Papst werden pro Jahr zwei Millionen Kilowattstunden Energie eingespart.
(Bild: Scandlines/Michael Dietz)

Null Emissionen – so lautet das ehrgeizige Ziel der Reederei Scandlines. Daher reduziert das Unternehmen die Emissionen der gesamten Flotte stetig. Bestes Beispiel dafür ist die Hybridfähre Prinsesse Benedikte, die auf der Route zwischen dem deutschen Puttgarden und dem dänischen Rødby verkehrt. Im Maschinenraum der Fähre steht neben den üblichen Dieselgeneratoren auch ein Batterieblock, weitere sollen folgen. Schnell war klar, dass es auf Dauer nicht wirtschaftlich wäre, die Leistung der Schiffsdiesel nur Stück für Stück durch Energie aus Batterien zu ersetzen. Das Schiff musste auch Strom sparen, um die Anzahl und damit die Kosten der teuren elektrischen Energiespeicher im Rahmen zu halten. Also tauschte Scandlines Wasserpumpen aus, stellte die Beleuchtung auf LED um und schickte die Kapitäne der Schiffe zu Trainings in energiesparender Fahrweise.

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Potenziale bei der Belüftung erkannt

Im Jahr 2015 nahm sich die Reederei dann die Belüftung des Schiffs vor. Während der Überfahrt brachten bis dahin sechs große AC-Ventilatoren frische Luft von außen aufs geschlossene Deck, zwei beförderten die verbrauchte Luft nach außen. Im Hafen standen dann zwei Ventilatoren still, während die anderen sechs das Schiff entlüfteten. Da bei den beiden Betriebsarten die Luft jeweils in die entgegengesetzte Richtung gefördert werden musste, liefen immer einige Ventilatoren rückwärts. Diese Betriebsart ist besonders ineffizient, da Ventilatoren immer für eine Förderrichtung ausgelegt sind und im Rückwärtsbetrieb drastisch mehr Energie verbrauchen. Dieser Problematik war sich auch Carsten Johansen, der Chef-Ingenieur von Scandlines, bewusst, weshalb er EBM-Papst um eine Lösung bat. „Da der Verbrauch in diesem Bereich enorm hoch war, hofften wir hier eine große Menge Energie einsparen zu können“, erklärt Johansen.

Damit die Ventilatoren nicht mehr rückwärts laufen müssen, werden sie auf schwenkbaren, quadratischen Metallplatten angebracht. Sie können in die benötigte Förderrichtung gedreht werden. Dadurch fördern die Ventilatoren die Luft immer in die Richtung, für die sie optimal ausgelegt sind. Am Schiff konnten dafür keine Umbauten vorgenommen werden. Doch trotz des begrenzten Bauraums funktioniert das Prinzip optimal.

Mit EC-Technik Leistung exakt regeln

Eine weitere Stellschraube für mehr Effizienz liegt im Wechsel der Ventilatorentechnologie: Statt AC-Ventilatoren schleusen nun Hyblade-EC-Axialventilatoren die Luft durch das Autodeck. Diese lassen sich stufenlos regeln und somit exakt an die tatsächlich benötigte Leistung anpassen, die schwankt je nachdem, wie viele Autos und Lkw auf dem Deck stehen. Weiterhin werden statt wie bisher einzelne große Ventilatoren nun Fangrids mit je vier kleineren Ventilatoren eingesetzt. Dadurch vergrößert sich die Fläche über die die Luft gefördert wird, sodass der Luftaustausch auf dem Autodeck weiter optimiert wird.

Die Hyblade-Ventilatoren verbinden die Vorzüge zweier Materialien: Während die korrosionsbeständige Aluminiumstruktur im Kern des Flügels eine dauerhafte Verbindung zum Rotor sicherstellt, verleiht der Mantel aus glasfaserverstärktem Kunststoff dem Flügel eine nach aerodynamischen Kriterien optimierte Form. Dieser leichte Mantel wirkt sich auf das Gesamtgewicht des Ventilators aus und trägt durch sein Dämpfungsverhalten zur Geräuschreduzierung bei.

Explosionsgeschützte Ausführung

Da auf der Fähre auch Lkw mit entzündbaren Stoffen den Fehmarnbelt überqueren, stellte Scandlines eine weitere wichtige Anforderung an die Ventilatoren: Sie mussten explosionsgeschützt sein. Auch diese Vorgabe konnte EBM-Papst erfüllen, da das Unternehmen als erster Hersteller weltweit EC-Ventilatoren in Atex-Ausführung entwickelte. Ihre Laufradfestigkeit übertrifft die Normanforderungen, ein Erdungsanschluss leitet elektrostatische Aufladungen ab und die Leistungselektronik ist druckfest gekapselt. Die Ventilatoren sind gemäß der europäischen Produktrichtlinie Atex 94/9/EG (Atmosphère Explosive) geprüft und zertifiziert und erfüllen so alle Anforderungen, die an Geräte in explosionsgefährdeten Zonen gestellt werden.

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So wird das Autodeck belüftet

Die Grafik zeigt das Klimatisierungskonzept des Autodecks.
Die Grafik zeigt das Klimatisierungskonzept des Autodecks.
( Bild: EBM-Papst )

Liegt die Fähre im Hafen, sind die Tore zum Kai geöffnet, damit ausreichend Luft auf das Autodeck strömt. Für den Luftaustausch sind dann zwei Fangrids nach außen gedreht, um den Luftzug weiter zu fördern.

Während der Überfahrt fördern die zwei Fangrids im hinteren Teil des Schiffs die Luft nach innen und die zwei Fangrids im vorderen Teil der Fähre wieder nach außen. So wird verhindert, dass Salzwasserspritzer in die Lüftung gelangen.

Um Zeit in den Häfen zu sparen, haben die Fähren zwei Brücken, sodass sie nicht wenden müssen. Das Schifft fährt also aus der gleichen Position wieder zurück. Da nun der ehemals vordere Teil des Schiff der hintere ist und umgekehrt, werden die Ventilatoren jeweils in die andere Förderrichtung gedreht.

Immense Einsparungen

Das Gesamtpaket aus Produkt und Lösungsansatz überzeugte Scandlines, sodass die Reederei den Umbau einer Testeinheit in Auftrag gab. Die Vergleichsmessungen für den Energieverbrauch nach der Umrüstung übertrafen die Prognosen: Hatte der einzelne große AC-Ventilator bisher 180 kWh verbraucht, so benötigen die vier EC-Ventilatoren zusammen nur noch 30 kWh. Daher nahm Scandlines bei der nächsten Routine-Wartung den Umbau der kompletten Belüftung für das Autodeck vor. „Nach diesem erfolgreichen Pilotprojekt werden wir die Lösung auch auf den anderen drei Fähren installieren lassen, die zwischen Puttgarden und Rødby fahren“, schließt Johansen. (sh)

* Patrick Stern ist Marktmanager Kältetechnik bei der ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG.

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