E-PP ® Innovative und effiziente Verfahren zur Erzeugung und Verwendung elektrischer Energie an Bord von Cargo-Schiffen Die Schiffbauindustrie ist heute mehr denn je zuvor gefordert, Technologien für den Einsatz auf Schiffen zur Verfügung zu stellen, die helfen, Umweltverträglichkeit und Effizienz von Schiffen zeitnah und erheblich zu verbessern. Stetig weiterentwickelte und verbesserte Umweltstandards sowie die starke Nachfrage nach brennstoffoptimierten Schiffskonzepten beherrschen gegenwärtig das Marktgeschehen. Insbesondere der Einsatz von Kraftstoffen für Energieerzeugung und Vortrieb auf und von Schiffen wurde in den letzten Jahren nicht wesentlich verbessert, da Energieversorgungssysteme und der Verwendung von Dieselmotoren für die Erzeugung elektrischer Energie nicht signifikant weiterentwickelt worden sind und heute bereits verfügbare Einsparungspotentiale von Verbrennungsmotoren dadurch nicht genutzt werden konnten. Maritimen Clusters Norddeutschland 1. Treffen der Fachgruppe Schiffseffizienz Veranstaltungszentrum Burg Seevetal 24. November 2014 Dipl.-Ing. Peter Andersen Geschäftsführender Gesellschafter e-powered marine solutions GmbH & Co KG www.e-ms.eu

Effiziente Stromerzeugung durch Erweiterung der “Betriebsbereiche” für Diesel-Generatoren Standard-Drehzahl für feste Bordnetzfrequenzen (50 Hz und 60 Hz) = Nenndrehzahl des Aggregates Der Kraftstoffverbrauch eines Verbrennungsmotors war schon immer ein wichtiger Parameter für die Beurteilung seiner Effizienz und Umweltverträglichkeit. Aus dem Verbrauchskennfeld eines Dieselmotors für die Erzeugung elektrischer Energie an Bord von Schiffen ist abzulesen, daß in der Regel diese Motoren nur für einen sehr kleinen Betriebsbereich optimiert sind – z. B. 85% Auslastung (MCR) bei gegebener aber unveränderlicher Nenndrehzahl liefert damit gleich des Verbrennungsmotors, der Konzeption des Fahrzeuges und der Optimierung des Antriebs- stranges bei einerseits gegebenem Motor und andererseits geforderten Fahrleistungen, wie Höchstgeschwindig- keit, Beschleunigungsvermögen und Elastizität. Heute und in Zukunft ist er schlichtweg die Beurteilungs- größe für Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit eines Fahrzeugs. Dabei sind die Anforderungen an ein modernes Kraftfahrzeug einfach formuliert: Sicherheit, Komfort und Fahrleistungen auf höchstmöglichem Niveau bei möglichst geringem Kraftstoffverbrauch. Die Erfüllung der Abgasgrenzwerte ist gesetzlich vorgeschrieben und somit eine MUSS-Bedingung und kann damit kein Entscheidungsparameter für den Kauf eines Fahrzeugs sein; allenfalls bei vorgezogener Erfüllung zukünftiger Grenzwerte und der damit verbundenen Steuerersparnis. Für den Kunden ist der Kraftstoffverbrauch überwiegend unter dem Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit, der Ressourcenschonung, der Reduzierung der anthropogenen CO 2 -Emission und der Reichweite, d. h. der Fahrleistung in km mit einer Tankfüllung, von Bedeutung. Im nachfolgenden Beitrag wird das Thema Kraftstoffverbrauch aus verschiedenen Blickwinkeln betrach- tet und eine neue aussagefähige Beurteilung des spezifischen Kraftstoffverbrauches im Motorkennfeld vorge- schlagen

Inhaltsübersicht Einsparung von elektrischen Komponenten, ihrer Infrastruktur und Verkabelung bei gleichzeitigem Anstieg der Anlageneffizienz E-PP® - die innovative, dieselelektrische Bordnetz- und Antriebslösung Brennstoff-Einsparungspotentiale durch variable Drehzahl und Start-/Stop für Dieselgeneratoren E-PP® und seine Einsatzmöglichkeiten E-RD ® - Echtzeit-Monitoring = Analyse, Diagnose und Optimierung des Schiffsbetriebs

Anlagen- und Systemvergleich versus

Einsparung von elektrischen Komponenten, ihrer Verkabelung und Infrastruktur = Raumgewinn im Maschinenraum Durch den Einsatz des E-PP® als elektrische Bordnetzwerk-Topologie für Erzeugung, Verteilung und Anwendung elektrischer Energie erfolgen mindestens folgende Einsparungen und Vereinfachungen : Synchronisier-Systeme für Dieselgeneratoren in Schaltanlagen Transformator - Stromrichter Kombinationen für Antriebe, Wellengeneratorsysteme u. ä. Bremswiderstände und Filter für die Einhaltung der Qualität der Bordnetzspannung Infrastruktur wie z.B. Wasserkühler und Ventilation und Entlüftung Anschluß und Verkabelung der Komponenten sowie ihrer Infrastruktur Integrations-Engineering für die eingesparten Komponenten und Systeme Die Einsparung der elektrischen Komponenten reduziert den Raumbedarf des E-PP® gegenüber konventionellen, dieselelektrischen Systemen um bis zu 60%. Durch die Einsparung der elektrischen Komponenten durch Einsatz des E-PP® verbessert sich der elektrische Gesamtwirkungsgrad gegenüber konventionellen dieselelektrischen Systemen um mindestens 2%.

E-PP® die innovative, dieselelektrische Bordnetz- und Antriebslösung

Variable Drehzahl und elektrische Start-/Stop – Automatik für Diesel-Generatoren

Effizienzsteigerung bei Brennstoffverbrauch und Instandhaltung für Dieselgeneratoren durch variable Drehzahl und elektrische Start-/Stop - Automatik Durch den Einsatz des E-PP® mit variabler Drehzahl und elektrischer Start-/Stop-Automatik steigt die Effizienz der Erzeugung elektrischer Energie und es werden Instandhaltungskosten reduziert durch : Ausnutzung besserer spezifischer Kraftstoffverbräuche der Verbrennungsmotoren durch lastorientierte Anpassung der Drehzahl Effizienten Betrieb der Verbrennungsmotoren auch bei niedriger Ausnutzung durch Sicherstellung ausreichender Abgastemperaturen bei gleichzeitig angepaßten Volumenstrom Lastorientierte schnelle Zu- und Abschaltung von Dieselgeneratoren und damit Vermeidung zu schwach ausgelasteter Verbrennungsmotoren. Untersuchungen und Analysen von E-MS haben bestätigt : Variable Drehzahl und elektrische Start-/Stop-Automatik für Dieselgeneratoren ermöglichen Brennstoffeinsparungen von mindestens 10 – 15%.

…. die "grüne" und weltweit erste Flußkreuzfahrtschiff-Flotte mit einem dieselelektrischen Antriebssystem MV „Viking Legend“ MV “Viking Legend” – Ablieferung im Juni 2009 – und ihre 41 Schwesterschiffe (Stand 11 2014) sind Zeugnisse für Engagement, Zuverlässigkeit, Rentabilität und Umweltverträglichkeit. MV „Viking Idi“

… Einsatzmöglichkeiten des E-PP® Schiffe mit dieselelektrischen Bordnetz- und Antriebslösungen Schiffe mit Hybrid-Antriebslösungen

… weitere Einsatzmöglichkeiten des E-PP® Cargo-Schiffe mit Wellengenerator-Systemen Schiffe mit vielfältigen Anforderungen an dieselelektrische Bordnetz- und Antriebssegmente

Echtzeit-Überwachung, Optimierung und Diagnose in Einem – nur mit dem E-PP®

E-RD® Ganzheitliche und kontinuierliche Echtzeitüberwachung des Schiffsbetriebs E-RM Echtzeit-Überwachung des Schiffsbetriebs E-OP Analyse und Optimierung des Schiffsbetriebs

Zusammenfassung der Ergebnisse Das E-PP® ist eine sehr erfolgreiche, innovative, elektrische Netzwerktopologie, die Erzeugung, Verteilung und Anwendung elektrischer Energie in einem einzigen und sehr kompakten System abbildet. Seit 2009 sind auf 42 Schiffen (41 Flußkreuzfahrtschiffe und eine 140m XXL-Mega-Yacht) E-PP® Systeme erfolgreich im Dienst – weitere Schiffe werden in 2015 folgen. Damit liegen E-MS® bereits heute mehr als 15 Jahre Betriebserfahrung vor. Das E-PP® ermöglicht Platzeinsparungen von bis zu 60% und reduziert damit gleichzeitig Investitions- und Betriebskosten. Drehzahlvariabler Betrieb und Start- / Stop Funktion für Diesel-Generatoren reduzieren die Brennstoff- kosten für die Erzeugung elektrischer Energie um mindestens 10 – 15 % - bei gleichzeitiger Reduzierung der Wartungskosten. Das E-PP® ist nicht nur verfügbar für Anwendungen auf Schiffen und Off-Shore-Anwendungen mit niedrigen bis mittleren Leistungsanforderungen. Auch Anwendungen mit hohen Leistungsanforderungen im Mittelspannungsbereich sind bereits in der Projektierung. Das E-PP® mit einer ganzheitlichen und kontinuierlichen Echtzeitüberwachung des Schiffsbetriebs mit hoher, zeitlicher Auflösung bietet völlig neue und spannende technische und betriebswirtschaftliche Auswertungen eines Schiffes und seiner Besatzung mit bislang nicht bekannter Qualität.

… danke für Ihre Aufmerksamkeit ! e-powered marine solutions GmbH & Co. KG Harburger Schlossinsel - Lotsestieg 6, 21079 Hamburg, Germany phone: +49 (40) 32 08 98 41 fax:+49 (40) 32 80 89 60 e-mail: info@e-ms.eu website: www.e-ms.eu