Space@Sea – DST fertigt Decksaufbauten für die Abschlusspräsentation des modularen Plattformkonzeptes
Innerhalb der letzten drei Jahre befasste sich das Forschungsvorhaben mit dem Entwurf und der Entwicklung eines nachhaltigen, schwimmenden Arbeits- und Lebensraums. Für die abschließenden Modellversuche mit der Gesamtplattform fertigte und lieferte das DST spezifische Decksaufbauten für zwei Anwendungsbereiche.
Gesamtmodell der modularen schwimmenden Plattform mit Gebäuden und weiteren Decksaufbauten der Nutzungskonzepte Energy@Sea (vorne), Living@Sea und Transport&Logistics@Sea (hinten).
Das schwimmende Gesamtmodell setzte sich aus einer beeindruckenden Anzahl an einzelnen Modulen zusammen und bot somit ausreichend Platz zur Präsentation der vier Nutzungskonzepte Living@Sea, Farming@Sea, Energyhub@Sea und Transport&Logistics@Sea.
Das Konzept Transport&Logistics@Sea bietet eine alternative Lösung für Häfen an, bei denen eine landseitige Expansion nicht möglich ist. Die Demonstration des schwimmenden Containerhafens im Maßstab 1:60 benötigte Kräne verschiedenen Typs. Für den Umschlag zwischen Schiff und Hafen wurden insgesamt zwölf Containerbrücken (STS) aus Vierkantrohren und additiv gefertigten (3D-Druck) Verbindungsstücken gebaut. Das universell einsetzbare Sortiment an Verbindern wurde auch für den Bau von kleineren Containerkränen (RMG) genutzt. Über die Grenzen einzelner Module hinweg transportieren diese Kräne die Container an ihren Stellplatz. Insgesamt stellten die Werkstätten des DST 68 Modellkräne her, die sich in Realität für einen Umschlag von 12000 TEU/Tag eignen würden.
Demonstrationsmodell des schwimmenden Containerhafens mit RMG Kränen. Im Hintergrund die STS Kräne zum Umschlag der Container auf das am Hafenkai festgemachte Modell eines Containerschiffes.
Ein weiteres Ergebnis des Vorhabens ist die Anwendung von Photobioreaktoren (PBR) zur Kultivierung von Mikroalgen. Die modellierten PBR repräsentierten die Entwicklungen aus dem Arbeitspaket Farming@Sea. Auf einem schwimmenden Modul können bis zu acht PBR angeordnet werden. Für das Demonstrationsmodell entwarf das DST eine Schablone zum Wickeln eines Drahtes, der maßstabsgetreu die Rohre des Reaktors nachstellte. Dies ermöglichte eine effiziente Fertigung von 448 einzelnen Spiralen, welche zu 56 PBR zusammengestellt wurden. Der gewählte Draht war grün ummantelt und demonstrierte so die erfolgreiche Kultivierung der Algen in den transparenten Rohren des PBRs.
Demonstrationsmodell der Photobioreaktoren zur Kultivierung von Mikroalgen.
Nahaufnahme des gewickelten Modells einer einzelnen Reaktorspirale aus ummanteltem grünem Draht.
Die Decksaufbauten für das Modell der Konzepte Farming und Transport&Logistics@Sea wurden in den Werkstätten des DST hergestellt. In enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern NEMOS GmbH, ICE Pronav Engineering und MARIN entstanden die Konzepte für die schwimmenden Plattformen, deren Verbinder sowie die Aufbauten zur Präsentation der weiteren Nutzungskonzepte.
Space@Sea wird mit Mitteln aus dem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert. Die Nummer der Zuwendungsvereinbarung lautet 774253.
Vom 23. bis zum 26. Juli 2019 fand der 14. OpenFOAM Workshop in Duisburg statt. Er wurde vom Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme (DST), der Universität Duisburg-Essen und dem Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) ausgerichtet.
Während dieser Veranstaltung wurden Konferenzpräsentationen und Postersessions abgehalten aber auch die laufenden Arbeiten und Projekte wurden vogestellt. Zusätzlich zum Konferenz-Teil wurden an einem Tag verschiedene Schulungen zur OpenFOAM-Technologie und anderen verwandten Softwaretools angeboten. Die Teilnehmer des Workshops kamen sowohl von Anwender-, Entwickler- als auch von Forscherseite.
Neben der Vorstellung von wissenschaftlichen Arbeiten bot der Worksh op der Open Source Community eine Plattform offene Diskussionen und zukünftige Projektkooperationen.
Als anerkanntes Forschungsinstitut kann das DST auf zahlreiche erfolgreiche Projekte der Logistik zurückblicken. In Zusammenarbeit mit 16 Partnern der EU beteiligt es sich derzeit an der Konzeptentwicklung für Space@Sea.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ausarbeitung eines nachhaltigen, schwimmenden Arbeits- und Lebensraum mit kleinem ökologischem Fußabdruck. Um die See als Lebensraum effizient zu erschließen, wird an einem Zusammenschluss einzelner und flexibel einsetzbarer, schwimmender Module gearbeitet. Es werden vier Kernfunktionen untersucht, die die Aspekte Living@Sea, Farming@Sea, Energyhub@Sea und Transport&Logistics@Sea umfassen.
Den Aspekt des Transport & Logistik Konzeptes untersucht das DST im Rahmen einer strategischen Simulation der Hinterland-Anbindungen. Die Bewertung verschiedener Szenarien erfolgt unter der Berücksichtigung eines kombinierten Feeder- und Binnenschiffsverkehrs, der Küsten- als auch der seegehenden Binnenschifffahrt.
Neben dem logistischen Aspekt fließt die Erfahrung des DST im Bereich der Wellenenergienutzung in die Konzeptionierung des Energyhub@Sea ein. Untersucht wird die Nutzbarkeit der Energie aus der Relativbewegung zwischen den Modulen.
Ein weiteres Teilarbeitspaket umfasst die Planung des Betriebs und des Versorgungkonzepts der Plattform. In diesem Fall sind die Bedürfnisse aller vier Kernfunktionen zu berücksichtigen.
Abschließend werden in den Versuchsanlagen des DST Teilsysteme der Space@Sea-Anwendungen im Modellmaßstab getestet.
Weitere Informationen zu dem Forschungsvorhaben und aktuellen Meldungen aus dem Projekt finden Sie auf der offiziellen Projektwebseite www.spaceatsea.eu.
Das Projekt Space@Sea wird von der Europäischen Kommission im Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 unter der Zuwendungsvereinbarung 774253 gefördert.
Am 05. November 2018 fand beim Verein für europäische Binnenschifffahrt und Wasserstraßen e.V. in Duisburg die Übergabe der Machbarkeitsstudie „Perspektiven für den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff in der Binnenschifffahrt“ statt. Die Studie wurde im Rahmen des deutsch-niederländischen Kooperationsprojektes MariGreen unter der Federführung der RWTH Aachen erarbeitet und durch Sören Tinz vom Lehrstuhl für Verbrennungskraft- maschinen der RWTH Aachen an die Auftraggeber MARIKO GmbH und FME überreicht. Neben der RWTH Aachen waren insgesamt sieben Projektpartner beteiligt. Dazu zählen das DST Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme, abh INGENIEURTECHNIK GmbH, Electric Ship Facilities BV (ESF), Delft University of Technology, Eindhoven University of Technology, Hochschule Emden/Leer Fachbereich Seefahrt und der Verein für europäische Binnenschifffahrt und Wasserstraßen. Herausgearbeitet wurden die Entwicklungstrends und perspektiven der Wasserstoffverwendung in der Binnenschifffahrt.
Während der Einsatz von Wasserstoff aufgrund von mehreren Faktoren für die Schiffsbetreiber derzeit noch nicht wirtschaftlich ist, da die Kosten für die regenerative Wasserstoffproduktion als auch für die Schiffsumrüstung erheblich sind, unterstreicht die Studie die grundsätzliche technische Umsetzbarkeit in vielen Bereichen der Binnenschifffahrt. Diese Einschätzung fußt auf den Analysen der vorhandenen und zukünftigen Wasserstoffinfrastruktur, diverser Speichertechnologien sowie der Energiewandlung in Brennstoffzellen und Verbrennungsmotoren. Exemplarisch wird dies für vier Binnenschiffstypen (Frachtschiff, Schubverband, Rheinfähre und ein Kabinen-/Passagierschiff) vorgestellt. Ein weiterer Bestandteil der Studie sind die besonderen Anforderungen an die Ausbildungs- und Trainingsmaßnahmen im Umgang mit verschiedenen Wasserstofftechnologien. Darüber hinaus werden die Rechtslage für den Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff analysiert und Handlungsempfehlungen formuliert.
Um die Einstiegshürden auf dem Weg zum Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff in der Binnenschifffahrt zu überwinden, empfiehlt die Studie nachdrücklich die Initiierung, Entwicklung und Förderung von Demonstrationsprojekten, die die technische Machbarkeit praktisch nachweisen.
Das Projekt MariGreen wird im Rahmen des INTERREG V A Programms Deutschland-Nederland mit Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) sowie durch nationale Kofinanzierung aus Deutschland und den Niederlanden gefördert.
Die lange Nutzungsdauer von Binnenschiffen, hohe Investitionskosten und eine geringe Reinvestitionskapazität der Donauflottenbetreiber stellen zusammen mit Wissensdefiziten über grüne Technologien und dem Fehlen öffentlicher Aktionen und Anreize erhebliche Hindernisse für die Anpassung der Donau-Binnenschiffsflotte an die anstehenden europäischen Binnenschifffahrt- und umweltpolitischen Ziele dar.
Das Projekt GRENDEL unterstützt die Betreiber der Donauschifffahrtsflotte und ihre öffentlichen Partner bei der Modernisierung des Sektors. GRENDEL befasst sich mit verschiedenen Aspekten der Flottenmodernisierung:
Verwendung von kohlenstoffarmen und alternativen Kraftstoffen
Reduzierung der Luftschadstoffemissionen (CO2, NOx, PM)
Gesamtenergieverbrauch.
Darüber hinaus werden Transport- und Logistikmanagementprozesse angesprochen, um eine bessere Integration des Donaubinnenschiffsverkehrs in die Logistikketten durch neue Dienstleistungen (einschließlich River Information Services), digitale Datenbereitstellung sowie spezielle Tools zur Verbesserung der Effizienz des Flottenbetriebs zu gewährleisten.
Das Hauptziel des Projekts ist die Verbesserung der ökologischen und wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit der Donauflotte. Dies wird durch drei spezifische Ziele erreicht:
Know-how-Transfer für Donau-Flottenbetreiber mit Hilfe einer intensiven transnationalen Zusammenarbeit zwischen privaten und öffentlichen Akteuren und gezielten Know-how-Transferaktivitäten, um die bestehende Wissenslücke zu schließen, fehlende Aktivitäten und fehlende Instrumente zur Umsetzung innovativer Lösungen.
Ausarbeitung innovativer technischer Schiffskonzepte und verbesserter Transport- und Logistikmanagementprozesse von Flottenbetreibern und Austausch dieser als bewährte Verfahren für eine umfassende Umsetzung zur Stärkung der Wettbewerbsposition der Binnenschifffahrt und zur Ausschöpfung ihres Marktpotenzials.
Unterstützung der Entwicklung eines günstigen Rechtsrahmens und gut durchdachter öffentlicher Unterstützungsmaßnahmen durch Einführung eines Modells für staatliche Beihilfen und innovativer Finanzinstrumente zur Gestaltung nationaler öffentlicher Unterstützungsmaßnahmen, die den Bedürfnissen des Sektors eindeutig entsprechen.
GRENDEL strebt mit seinen Aktivitäten eine höhere Akzeptanz und Nutzung der Binnenschifffahrt als umweltfreundlicher Verkehrsträger an, der zum Wirtschaftswachstum und zu einem nachhaltigeren Verkehrssystem im Donauraum beiträgt.
Konsortium: 13 Partner aus den Donauanrainerstaaten und 10 assoziierte Partner
Lead Partner: Pro Danube International, Wien, Österreich
RIVER – Non-Carbon River Boat Powered by Combustion Engines
Motivation und Ziele:
Motiviert durch die strenger gewordenen Grenzwerte für CO2-Emissionen gemäß der EU-Verordnung 2016/1628 und die Richtlinie zur Typgenehmigung von Verbrennungsmotoren für mobile Arbeitsmaschinen (Richtlinie 97/68/EG, 01/2017), befasst sich das RIVER-Projekt mit der Entwicklung eines Diesel-Verbrennungsverfahren unter Zugabe eines Sauerstoff-Gas Gemischs (Oxyfuel-Combustion) in Kombination mit einer CO2-Erfassung und Lagerungstechnologie (Carbon Capture & Storage Technology, kurz CCS). Das Hauptziel des Projekts RIVER ist die Entwicklung eines umweltfreundlichen Antriebskonzepts für Binnenschiffe ohne direkte CO2-Emissionen. Das abgeschiedene CO2 wird in einem Tank unter Druck gespeichert und kann anschließend im Labormaßstab auf molekularer Ebene in weiterverwendbare Produkte, wie z. B. Kosmetika, umgewandelt werden. Im Rahmen des Projekts wird ein spezieller Prüfstand zur Untersuchung der Technologie entwickelt. Zur Demonstration wird die gesamte Technologie dann in ein reales, kleines Binnenschiff integriert und in Großbritannien betrieben. Darüber hinaus wird eine Machbarkeitsstudie für die Integration der Technik in ein kommerzielles Frachtschiff durchgeführt.
Kurzer Überblick über die Technologie
Der wichtigste Teil des Antriebsstrangsystems ist der Motor, der Abgas und Sauerstoff anstelle von Luft mit Diesel mischt und verbrennt. CO2 und Wasser werden ohne NOx freigesetzt. Durch den Einsatz eines Kondensators können CO2 und Wasserdampf leicht getrennt werden und ermöglichen die Lagerung von abgeschiedenem CO2.
Sauerstoff und Kraftstoff bilden den so genannten Oxy-Fuel, der dem Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) Dieselmotor zugeführt wird. Der zugeführte Sauerstoff könnte an Bord in einer Hochdruck-Sauerstoffflasche gespeichert werden. Sein Verbrauch hängt vom Betriebszustand des Motors ab. Aus dem Abgasstrom wird Wasser auskondensiert. Das überschüssige CO2 wird komprimiert und gespeichert. Diese Technologie eliminiert die NOx-Emissionen und reduziert erheblich die Partikelemissionen.
Projektpartner und Beitrag des DST:
Das Projekt umfasst 9 Partner aus 5 Mitgliedsstaaten und 5 assoziierte Partner. Die Partner haben Erfahrung in den Bereichen CCS, Oxyfuel-Motoren, CO2-Behandlung, Motorsteuerung und Schiffsentwicklung im Umfeld der Binnenschifffahrt.
Der Hauptbeitrag vom DST ist die Integration des Oxyfuel-Verbrennungsmotors und des CO2-Abscheidungs- und Speicherungssystems in ein reales (kleines) Binnenschiff. Für das Schiff werden mögliche Systemkonfigurationen identifiziert, untersucht und mit einem konventionellen Dieselmotoransatz in Bezug auf erforderliche Tankinhalte (zusätzliche Gewichte und Volumen), Kraftstoffverbrauch und mechanische Leistungsverteilung verglichen. Außerdem führt das DST eine Machbarkeitsstudie für den Einsatz der entwickelten Technologie auf einem konventionellen Frachtschiff durch. Technische und finanzielle Barrieren werden identifiziert. Darüber hinaus profitiert das Projekt von der Expertise des DST und seinem bestehenden Netzwerk in der Binnenschifffahrtsbranche.
RIVER ist Teil des EU-Forschungsprogramms „Territorial Cooperation“ und wird vom Europäischen Fond für regionale Entwicklung Interreg NWE finanziert. Die endgültigen Ergebnisse sind im Dezember 2020 zu erwarten.
