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NAUTEK - Nachhaltige Aufbereitungstechnologien zur Abwasserreinigung & -wiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen, Vorhaben: Technologien zur Abwasserreinigung und Spurenstoffelimination auf Kreuzfahrtschiffen (Nautek-Task)

Zentrales Ziel des Vorhabens Nachhaltige Aufbereitungstechnologien zur Abwasserreinigung & -wiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen (NAUTEK) ist es, ein umfassendes und innovatives Abwasser(wiedernutzungs)konzept für Kreuzfahrtschiffe zu entwickeln und hierfür geeignete Technologien zu erproben und zu etablieren. Es sollen nicht nur Abwasserteilströme sondern alle relevanten Abwasserströme (Schwarz- plus Grauwasser) an Bord einer adäquaten Behandlung und Wiedernutzung zugeführt werden. So liegt besonderes Augenmerk auf den bisher noch nicht ausgeschöpften Potentialen einer Abwasserwiedernutzung auf Kreuzfahrtschiffen. Die Laufzeit des Vorhabens beträgt 3 Jahre. NAUTEK beleuchtet die aktuelle Praxis der Abwasseraufbereitung auf Kreuzfahrtschiffen, ermittelt die Ursachen vorhandener Defizite und schließt bestehende Informationslücken. Darauf aufbauend werden Untersuchungen mit Praxispartnern zur Weiterentwicklung von Aufbereitungstechnologien durchgeführt. Es werden verschiedene Aspekte einer Integration des Abwassermanagement in das System Schiff betrachtet und im AP5 unter der Federführung der TUHH die Anlagenkonzepte insbesondere hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Verwendbarkeit für Abwasserwiedernutzungskonzepte bewertet. Hierbei werden relevante (Kosten-)Faktoren betrachtet wie bspw. Investitions- und Nachrüstungskosten, Kosten für Betrieb und Wartung, indirekte Kosten (bspw. Logistikkosten) sowie die Zuverlässigkeit und Bedienungsfreundlichkeit.

MinMeth - Minimierung von Methan im Abgas von großen Marinemotoren, Vorhaben: Wissensbasierte Entwicklung eines Methanoxidationskatalysators

Ziel des Vorhabens MinMeth ist die Entwicklung eines Katalysatorsystems zur Minderung des Ausstoßes an klimaschädlichem Methan im Abgas von erdgasbetriebenen Marinemotoren. Hierzu soll ein neues katalytisch-thermisches Verfahren der Methanoxidation verfolgt werden, das einen thermisch rekuperierenden Katalysator beinhaltet, der aus einer neuartigen robusten, preisgünstigen und edelmetallfreien Aktivkomponente besteht. Dieses neue Verfahren soll sowohl als motornah wirkendes als auch als außermotorisches Nachrüstsystem eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Themeneinstellung und der komplementären Aufgabenteilung der Projektpartner bestehen die wesentlichen Ziele des vorliegenden Teilprojekts in der (i) gezielten Entwicklung des Methanoxidationskatalysators auf Basis von Eisen- bzw. Manganoxid mit möglichst tiefer Anspringtemperatur und hoher Dauerstabilität gegenüber thermischer und chemischer Alterung sowie in der (ii) Entwicklung und experimentellen Validierung eines numerischen Modells für die Methanoxidation und der darauf basierenden Optimierung des neu entwickelten Systems.

MinMeth - Minimierung von Methan im Abgas von großen Marinemotoren, Vorhaben: Entwicklung und Upscaling einer Katalysatorbeschichtung zur Methanoxidation

MinMeth - Minimierung von Methan im Abgas von großen Marinemotoren, Vorhaben: Applikation, Tests und Validierung im Feldtest eines Methankatalysators

Das Vorhaben MinMeth zielt darauf ab, ein wirkungsvolles Katalysatorsystem zu entwickeln, das eine deutliche Reduzierung der Methanemissionen von LNG-betriebenen Marinemotoren bewirkt. Bedingt durch die schärferen maritimen Abgasvorschriften (IMO Tier III), müssen in den sog. ECA-Zonen (Emission Control Area) Schiffsmotoren mit Abgasreinigungssystemen ausgerüstet werden. Um die teuren Entschwefelungs- und DeNOx-Anlagen zu vermeiden, wird ein erheblicher Anteil der Marinemotoren künftig auch mit verflüssigtem Erdgas (LNG) betrieben. Der vermeintlich saubere Brennstoff Erdgas hat aber den Nachteil, dass nicht das gesamte, im LNG enthaltene Methan verbrennt und deshalb Methanrückstände im Abgas die Folge sind. Methan ist um Faktor 23 treibhauswirksamer als Kohlenstoffdioxid. Zur Begrenzung von Treibhausgasausstoss werden in Zukunft auch scharfe Methangrenzwerte für Motorabgase festgelegt. Bisher besteht kein anwendbares Verfahren, kostengünstig Methan im Abgas von Marinemotoren zu minimieren. Als Projektergebnis soll ein neues, kombiniertes, katalytisch-thermisches Verfahren zur Methanminimierung im Abgas entwickelt werden, das einen thermisch rekuperierenden Katalysator enthält, mit einem robusten und preisgünstigen edelmetallfreien Katalysatormaterial.

ESD@SEA: Entwurf von propulsionsverbessernden Maßnahmen (Energy Saving Devices) bei Betriebsbedingungen, Vorhaben: Schiffsoptimierung unter Berücksichtigung von propulsionsverbessernden Maßnahmen bei Betriebsbedingungen

Ziel des Teilvorhabens der Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH (SVA) im Verbundvorhaben ist es, Konzepte zum Schifflinienentwurf mit ESDs für Off-Design-Bedingungen zu entwickeln und die experimentellen und numerischen Grundlagen dementsprechend zu entwickeln, anzupassen bzw. weiter zu verbessern. Dies gilt besonders unter Berücksichtigung der derzeit vom Markt geforderten Genauigkeiten von numerischen Berechnungen und Laborversuchen. Hier sind insbesondere ein neu zu entwickelndes Mess- und Aufteilungskonzept für die Wechselwirkungen der ESDs mit Schiff und Propeller sowie die Entwicklung von Standard-Prozeduren für die Analyse von ESDs unter realen Betriebsbedingungen wesentlich. Es soll zudem eine effiziente Abarbeitungsprozedur von ähnlichen oder gleichen Fragestellungen erarbeitet werden.

ESD@SEA: Entwurf von propulsionsverbessernden Maßnahmen (Energy Saving Devices) bei Betriebsbedingungen, Vorhaben: Entwicklung von Entwurfsmethoden und Berechnungsverfahren für Schiffsruder und Nachstromdüsen zur Steigerung des Propulsionswirkungsgrades unter realen Betriebsbedingungen

Gesamtziel der Teilvorhabens Rudder@SEA & BSD@SEA ist die Entwicklung von robusteren Entwürfen von als ESD entworfenen Rudern und Nachstromdüsen im Kontext des gesamten Propulsionsstranges hinsichtlich des Betriebsprofiles. Um dieses Hauptziel zu erreichen werden zwei Teilziele formuliert. Die Erweiterung der verwendeten Berechnungsverfahren für den Entwurf von Rudern und Nachstromdüsen auf Betriebsprofile und die Entwicklung von Nachrechenverfahren, um Eingangsdaten für statistische Simulationen des Betriebsprofiles mit Blick auf die Propulsion zu erzeugen. Für das erste Teilziel müssen die verwendeten hydrodynamischen Entwurfsverfahren dahingehend erweitert werden, dass eine hydrodynamische Bewertung der Bauteilgeometrie bezüglich der Propulsion auch am driftenden Schiff mit Ruderwinkel und verschiedenen Propellerbelastungen möglich ist. Für die Durchführung von statistische Betriebssimulationen ist es notwendig die Wechselwirkungskoeffizienten der Propulsion einer Konfiguration auch für verschiedene Schiffszustände (Tiefgang, Trimm) für Propulsionszustände mit Drift und Ruderwinkel und Zusatzwiderständen zu kennen. Um diesen Eingangsvektor für die statistische Simulation zu erzeugen werden viskose Finite Volumen Verfahren angewandt.

ESD@SEA: Entwurf von propulsionsverbessernden Maßnahmen (Energy Saving Devices) bei Betriebsbedingungen, Vorhaben: Methodische Grundlagen

ESD@SEA: Entwurf von propulsionsverbessernden Maßnahmen (Energy Saving Devices) bei Betriebsbedingungen, Vorhaben: Beurteilung der Performance des Propulsionssystems mit ESD bei Betriebsbedingungen

INNO-Emaille: Emailbeschichtung auf maritimen Fahrzeugen und Ausrüstungsgegenständen und auf stationären Maritimobjekten im Unterwasser- und Decksbereich durch induktives Aufschmelzen und Einbrennen, Vorhaben: Entwicklung neuer Spezialemails für den induktiven Einbrand (Maritimbereich)

Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung eines Verfahrens zum induktiven Einbrand von Emailschichten auf großformatigen maritimen Objekten. Emailbeschichtungen sind sehr gut im maritimen Bereich einsetzbar, ließen sich aber bisher auf den meist sehr großen maritimen Objekten nicht einbrennen. Dieses Problem soll durch eine mobile Anlage gelöst werden, mit deren Hilfe die metallischen Grundwerkstoffe induktiv erhitzt werden. Ziel der Arbeiten der Kühn Email GmbH ist die Entwicklung optimal an die Erfordernisse der induktiven Erwärmung angepasster Emailversätze und ausgehend davon aller weiteren Verfahrensschritte des gesamten Beschichtungsverfahrens.

INNO-Emaille: Emailbeschichtung auf maritimen Fahrzeugen und Ausrüstungsgegenständen und auf stationären Maritimobjekten im Unterwasser- und Decksbereich durch induktives Aufschmelzen und Einbrennen, Vorhaben: Anlagen- und Technologieentwicklung zum induktiven flächigen Emaileinbrennen

Mit auf Hochfrequenz basierender und modifizierter Induktionstechnik im Zusammenwirken mit den an die Oberflächen und Konturen angepassten Bewegungsabläufe des Induktors entlang dieser werden dem Verfahren zugeschnittene Sonderemails auf den zu schützenden Flächen aufgeschmolzen und eingebrannt. Damit sollen hochwertige und beständige Oberflächen für maritime Einsatzfälle geschaffen werden, die bekannte Unzulänglichkeiten und Schwachstellen bestehender maritimer Beschichtungssysteme eliminieren und mit den hervorragenden Eigenschaften der aus einheimischen Rohstoffen erstellten und recyclebaren Emails - Reibungswiderstände minimieren und Treibstoffverbrauch signifikant senken - Fouling und Korrosion weitestgehend unterbinden und den Wartungs- und Reparaturaufwand deutlich minimieren. Zudem werden Umwelt, Flora und Fauna deutlich geschont, da keine Chemie zum Einsatz kommt. Die innovative Technologie ermöglicht eine Beschichtung großer Oberflächen und Objekte, insbesondre auch jene, die im Ofenprozess nicht emailliert werden können. Aufgabe der OT Schwerin im Projektverbund ist maßgeblich die Verfahrens- und Anlagenentwicklung mit den Projektpartnern gemeinsam, wobei Verfahren, Technik und Materialien auf iterativem Wege in wechselseitiger Anpassung optimiert werden sollen.

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