Schwenkbare Ventilatoren auf Ostseefähre
Lüftungs-Retrofit spart pro Jahr 2 Mio. kWh
Nachhaltigkeit spielt in der Strategie der deutsch-dänischen Reederei Scandlines eine wichtige Rolle. Mit Hybridfähren und kontinuierlichen Effizienzprojekten arbeitet das Unternehmen auf ein ehrgeiziges Ziel hin: null Emissionen. Einen großen Schritt machte Scandlines mit dem Lüftungs-Retrofit des Autodecks. Statt alter AC-Ventilatoren arbeiten dort nun effiziente explosionsgeschützte EC-Ventilatoren, die auf einer schwenkbaren Platte montiert sind.
Wer sich auf der Route von Deutschland nach Dänemark für eine Schifffahrt entscheidet, landet höchstwahrscheinlich auf einer Fähre der Reederei Scandlines. Mit ein wenig Glück ist es sogar die Hybridfähre Prinsesse Benedikte, die die Strecke zwischen dem deutschen Puttgarden und dem dänischen Rødby befährt (Bild 1). Sie repräsentiert die Scandlines-Philosophie, deren Ziel es ist, die Emissionen der gesamten Flotte stetig zu reduzieren. Das ehrgeizige Ziel: null Emissionen. Im Maschinenraum der Fähre steht deshalb 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.
Potenziale bei der Belüftung
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 (Bild 2). 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 (Bild 3). „Da der Verbrauch in diesem Bereich enorm hoch war, hofften wir hier eine große Menge Energie einsparen zu können“, erklärt Johansen.
Und sie drehen sich doch
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 (Bild 4).
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 auf effiziente Weise die Vorzüge zweier unterschiedlicher 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 deutlich auf das Gesamtgewicht des Ventilators aus und trägt durch sein gutes Dämpfungsverhalten zur Geräuschreduzierung bei.
Explosionsgeschütze Ventilatoren
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“, die europäische Richtlinie zum Explosionsschutz) geprüft und zertifiziert. So erfüllen die Ventilatoren alle Anforderungen, die an Geräte in explosionsgefährdeten Zonen gestellt werden (Bild 5).
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. Statt acht großen AC-Ventilatoren fördern nun vier FanGrids mit jeweils vier EC-Ventilatoren die Luft über das Autodeck. Im gleichen Umbauschritt ersetzte die Reederei alte AC-Ventilatoren für die Kabinenklimatisierung durch EC-Ventilatoren.
Immense Einsparungen
Das Ergebnis: Auf einem Schiff spart Scandlines dank des Umbaus nun 2 Mio. kWh/a. „Das ist für uns ein riesiger Sprung“, erklärt Johansen. „Nach diesem erfolgreichen Pilotprojekt werden wir die Lösung auch auf den anderen drei Fähren installieren lassen, die zwischen Puttgarden und Rødby fahren.“ Im nächsten Schritt will die Reederei dann den Umbau des zweiten Autodecks der Fähren prüfen.
Den Link zu einem Film über das Scandlines-Projekt finden Sie hier.
So wird das Autodeck belüftet
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.
