Offshore-Windpark-Versorgungsschiffe fahren mit MAN-Power

MAN-Motoren für die Berufsschiffahrt

Die flexiblen Diener der Offshore-Industrie

Besondere Anforderungen und Auslegung der Motoren in Versorgungsschiffen für Windanlagen

Tidal Transit Eden Rose
Je mehr Offshore-Windanlagen gebaut werden, desto mehr Versorgungsschiffe werden eingesetzt

Versorgungsschiffe für Offshore-Windanlagen (engl.: Wind Farm Supply Vessels - WSV) werden für verschiedenste Aufgaben eingesetzt und müssen einige spezielle Anforderungen erfüllen. Besonders in Bezug auf Windparks, die in immer größerer Entfernung zur Küste gebaut werden, ist es entscheidend die Schiffe anzupassen. Größe, Gewicht und Flexibilität der Einzelkomponenten sind Schlüsselfaktoren, wenn es um den Entwurf des Maschinenraums geht und haben nicht nur Auswirkungen auf das restliche Schiffsdesign, sondern machen sich während des Arbeitsalltags ständig bemerkbar. Trotz der Vielfältigkeit an Einsatzmöglichkeiten für WSV existieren den Motor betreffend einige Eigenschaften, die gleichermaßen wichtig sind. Dazu gehören Komfort, Reichweite, ein gutes Seeverhalten und die Fähigkeit das Schiff auch bei rauem Seegang auf Position am Windrad zu halten, um Technikern einen gefahrlosen Übergang zu ermöglichen.

Letzteres wird dadurch erreicht, dass die am Bug des Schiffes befindliche Gummilippe gegen den Pfahl des Windrades gedrückt wird, indem der Kapitän gegen diesen beschleunigt. Bei diesem Pfahlstoß laufen die Motoren auf voller Leistung und sorgen dafür, dass ankommende Wellen das Schiff nicht wegtragen. Es hebt und senkt sich lediglich, so dass der Techniker im richtigen Moment auf eine Leiter übertreten kann.

Tidal Transit Eden Rose
Beim Pfahlstoß muss das Schiff Kontakt zum Windrad halten

Solche Manöver sorgen unter anderem dafür, dass die Betriebslast des Motors eine ungewöhnliche Ausprägung hat. MAN hat die Lastverteilungen solcher Schiffe in Großbritannien verglichen und analysiert. Als Ergebnis zeigt das Diagramm 1 beispielhaft eine Lastverteilung, wie sie typisch für Motoren in dieser Art von Schiff ist. Ungefähr ein Drittel der Zeit läuft der Motor im Leerlauf, das Schiff ist in Warteposition, und ein Drittel zwischen 80 und 100 Prozent, bei Beschleunigung und dem besagten Pfahlstoß. Das restliche Drittel ist auf die Bereiche dazwischen verteilt, während denen die Schiffe manövrieren und zwischen den Windkraftanlagen arbeiten.

Diese Erkenntnisse helfen bei der Auslegung des Motors und kommen dem Betreiber direkt zugute. Denn um einen minimalen Kraftstoffverbrauch zu gewährleisten und damit gleichzeitig Emissionen niedrig zu halten, muss die Optimierung dort stattfinden, wo der Motor die meiste Zeit betrieben wird. Der Verbrauch macht immerhin 90 Prozent der Kosten während des Lebenszyklus des Motors aus, bietet also ein hohes Einsparpotential.

Diagramme Lastprofil, Drehmoment
Diagramm 1: Beispiel für das Lastprofil eines WSV; Diagramm 2: Drehmomentkurve eines MAN Marinemotors mit Plateau

Eng mit Verbrauch und Lastcharakteristik verbunden ist auch die Auslegung der Drehmomentkurve. Diagramm 2 zeigt einen für MAN-Motoren typischen Verlauf, bei dem über einen weiten Drehzahlbereich ein maximales Drehmoment erreicht wird. Für solch eine Motorauslegung gibt es mehrere Gründe: Zum einen ermöglicht ein solches Plateau eine gleichmäßige, ruhige und kraftvolle Beschleunigung, zum anderen fällt die Belastung des Motors geringer aus. Das fördert die Lebensdauer der einzelnen Komponenten und damit auch des gesamten Antriebssystems. Dank des Drehmomentplateaus kann der Kapitän die Drehzahl am effizientesten Betriebspunkt halten, ohne dabei an Schub zu verlieren. Gerade während des Pfahlstoßes ist dies nützlich.

Tidal Transit Motorraum
Motorraum mit MAN V12-Marinemotor

Neben der Motorleistung spielen auch Gewicht und Größe eine entscheidende Rolle. Ein kompakter Antrieb ermöglicht es den Schiffsdesignern den Motorraum klein zu halten und schafft mehr Platz für Ladung und Besatzung. Auch der Zugang zum Motor zwecks Service und Wartung wird durch die geringen Ausmaße begünstigt. Jedes Kilogramm Gewicht, das beim Motor gespart wird, kommt natürlich ebenfalls der Ladungsmenge zugute. MAN hat ein besonderes Augenmerk auf diese Eigenschaften gelegt und setzt mit seinen Marinemotoren Maßstäbe in seiner Leistungsklasse.

Abgesehen von Effizienz, geringem Verbrauch und bestmöglicher Auslegung des Motors zählen im Betrieb aber noch ganz andere Werte. Komfort für Passagiere und Crew ist nicht nur Sache von Vergnügungsfahrten, sondern besonders ausschlaggebend für Arbeitsboote. Bis zu 4.000 Stunden pro Jahr sind Techniker und Besatzung auf See und es gehört zur Verantwortung der Schiffsbauer für eine bestmögliche Arbeitsumgebung zu sorgen. Das beinhaltet sowohl bequeme Sitze und Aufenthaltsmöglichkeiten, als auch die Abschirmung gegenüber Lärm und Vibrationen. Diese Faktoren sind nicht zuletzt auch sicherheitsrelevant, da mit ausgeruhten und entspannten Arbeitern potentiell weniger Unfälle passieren. Die Marinemotoren von MAN erfüllen diese Anforderungen durch die langen Erfahrungswerte mit Common-Rail Systemen. Diese sorgen durch optimierte Einspritzung nicht nur für die kraftvolle Leistungsentfaltung, sondern auch für einen ruhigen Lauf – mit geringer Lärmbelastung und Vibration.

Tidal Transit
Techniker und Besatzung verbringen pro Jahr bis zu 4.000 Stunden an Bord

In einem White Paper des TÜV SÜD aus dem Jahr 2015 heißt es: „Während der Offshore-Markt immer ausgereifter wird und die Anlagen in immer größerer Entfernung zur Küste liegen, haben die Hersteller der WSV die sich veränderten Bedingungen und Anforderungen erkannt, die sich sowohl auf Schiff, als auch Besatzung auswirken.“ Der Markt in Großbritannien ist als Vorreiter in Sachen Offshore-Energie der ideale Lieferant für Daten und Erfahrungswerte, wie man mit diesen Bedingungen und Anforderungen umgeht. Die drei grundlegenden Aufgaben der Schiffe, die Überfahrt zur Anlage und zurück, das Garantieren von Stabilität während des Übergangs der Techniker und das Seeverhalten während der Wartezeiten weisen verschieden Lastprofile auf. Auf Grund der Erfahrung und der Daten, die MAN mit Hilfe seiner Partner in der Praxis gewinnen konnte, ist es gelungen die bestmögliche Auslegung für die Marinemotoren zu finden, die in WSV von heute und morgen verbaut werden.