BW Kolloquium - izw.baw.de · Burckhardt, Mike Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Braunschweig Burger, Michael Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt Bonn Caris, Mathias

BAWKolloquium

TagungsbandErfahrungen aus bisherigen Schiffsneubauten und Standardisierung

von Wasserfahrzeugen in der WSV

15. September 2016

Bundesanstalt für WasserbauKolloquium „Erfahrungen aus bisherigen Schiffsneubauten

und Standardisierung von Wasserfahrzeugen in der der WSV“15. September 2016

I

Programm

Donnerstag, 15. September 2016

10:00 Uhr Begrüßung und EinführungDipl.-Ing. Holger Rahlf (BAW Hamburg)

10:05 Uhr Einführung in die ThematikDipl.-Ing. Benno Lenkeit (BAW Hamburg)

10:10 Uhr Expertengruppe Standardisierung von Wasserfahrzeugen in der WSVDipl.-Ing. Andreas Klute (BMVI)Es werden die Aufgaben und Tätigkeiten der Expertengruppe „Standardisierung vonWasserfahrzeugen in der WSV“ dargestellt sowie ein Überblick über den derzeitigenStand der Erarbeitung von Muster-Bauvorschriften für Binnenschiffe der WSVgegeben.

10:50 Uhr Arbeitsschiff mit Eisbrecheigenschaften Typ IDipl.-Ing. Volker Kaiser (BAW Hamburg)Die Erfahrungen aus dem Bau und dem Betrieb einer Serie von fünf Arbeitsschiffenmit Eisbrecheigenschaften werden vorgestellt. Zudem wird die wesentlicheWeiterentwicklung der alten Bauvorschrift (BV) im Rahmen der Standardisierung zur(neuen) Muster-BV „Arbeitsschiff mit Eisbrecheigenschaften Typ I“ erläutert.

11:40 Uhr CFD-Optimierung einer Strahlumlenkung hinter einem Arbeitsschiff mitEisbrecheigenschaftenDipl.-Ing. Erik Schomburg (SVA Potsdam)Dipl.-Ing. Adolf Buhlert (Fa. Technomar)Die Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH (SVA) wurde von der FachstelleMaschinenwesen Mitte (FMM) beim Wasser- und Schifffahrtsamt Minden beauftragt,eine Strahlumlenkung hinter einem Arbeitsschiff zu entwerfen und unterZuhilfenahme von CFD-Berechnungen zu optimieren. Der Binnen-EisbrecherTURMFALKE soll während der eisfreien Zeit unter anderem zum Aufwirbeln undWegspülen von am Gewässerboden abgelagertem Schlick genutzt werden.

12:20 Uhr Pause



II

13:10 Uhr Abgasreduzierung und Nachbehandlungssystem SCRGuido Will (FMWW Datteln)Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehen im Motor ungewollteAbgase. Ca. 0,3 Prozent der Abgase sind toxisch. Hierzu werden folgende Aspektepräsentiert:Schadstoffentstehung; Abgaszusammensetzung; Toxische Schadstoffe / Entstehung;Innermotorische Maßnahmen; Abgas-Emissionen gemäß BinSchUO / ZKR II; ExterneMaßnahmen; SCR-Anlage auf einem Binnenschiff

13:50 Uhr Beschaffung eines speziellen Nassbaggergerätes für die Hamburg PortAuthority (HPA)Dipl.-Ing. Jens Bald (Hamburg Port Authority)Für das Verspülen von im Hamburger Hafen gebaggerten Sedimenten betreibt dieHPA einen Schutensauger. Dieser verspült das Baggergut aus Schuten in dieMETHA (Mechanische Trennung und Entwässerung von Hafensedimenten). Diesebereitet die Sedimente zur weiteren Verwendung oder Deponierung auf. Da diegesamte Elektroanlage und Steuerung des „Sauger III“ nicht mehr dem Stand derTechnik entspricht, erfolgte eine Ersatzbeschaffung. Der Neubau sollte alleErfahrungen aus dem über 100-jährigen Betrieb mit dem „Sauger III“ in sich vereinen.

14:30 Uhr Pause

15:00 Uhr Alternative Energiewandlung– im Sinne einer klimafreundlicheren SeeschifffahrtDipl.-Ing. Anneliese Jost (BMVI)Brennstoffzellen können mit Brennstoffen wie Dieselöl (einschließlich Biodiesel) undanderen Kohlen-Wasserstoff enthaltenden Brennstoffen, wie z. B. LNG, Alkoholenetc. genutzt werden. Die Entwicklung von Brennstoffzellen-Energiewandlungs-systemen für den Dauerbetrieb auf kommerziellen Seeschiffen wird nationalunterstützt. Derzeit werden Demonstratoren auf zwei Seeschiffen erprobt.

15:40 Uhr AbschlussdiskussionDipl.-Ing. Benno Lenkeit (BAW Hamburg)

16:00 Uhr Ende der Veranstaltung



III

Liste der Referenten

Bald, Jens Hamburg Port Authority AöRAn der Horeburg 921079 Hamburg

Buhlert, Adolf TECHNOMAR GmbH & Co. KGCarl-Stockhinger-Str. 628197 Bremen

Jost, Anneliese Bundesministerium für Verkehrund digitale InfrastrukturRobert-Schuman-Platz 153175 Bonn

Kaiser, Volker Bundesanstalt für WasserbauBernhard-Nocht-Strasse 7820359 Hamburg

Klute, Andreas Bundesministerium für Verkehrund digitale InfrastrukturRobert-Schuman-Platz 153175 Bonn

Schomburg, Erik Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbHMarquardter Chaussee 10014469 Potsdam

Will, Guido FMW DattelnSpeeckstraße 145711 Datteln



IV



V

Teilnehmerliste

Name Firma OrtAlich, Pascal Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt WilhelmshavenBielke, Peter Fachstelle Maschinenwesen Nord RendsburgBiran, Juan Bundesanstalt für Wasserbau HamburgBöttner, Dr. Carl-Uwe Bundesanstalt für Wasserbau HamburgBraun, Michael Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BerlinBurckhardt, Mike Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BraunschweigBurger, Michael Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnCaris, Mathias Bundesanstalt für Verwaltungsdienstleistungen MünsterChristiansen, Marten Bundesanstalt für Wasserbau HamburgClaußen, Gerrit Fachstelle Maschinenwesen MindenCzerson, Tobias Fachstelle für Maschinenwesen SW KoblenzFimmen, Hanno Bundesanstalt für Wasserbau HamuburgGarber, Bernd Bundesanstalt für Wasserbau HamburgGodenau, Gunnar Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt CuxhavenGröhn, Sönke Bundesanstalt für Wasserbau HamburgHeidbrink, Michael Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnHentschel, Thomas Fachstelle Maschinenwesen Nord RendsburgHerlyn, Herro Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnHof, Eckard Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt DuisburgHübner, Erwin Bundesanstalt für Wasserbau Hamburghustedt, michael Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt VerdenJanssen, Harald Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt WilhelmshavenJoecks, Michael Fachstelle Maschinenwesen Nord RendsburgJoeris, Heinz-Josef Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnKasper, Jörg Bundesanstalt für Wasserbau HamburgKatz, Heiner Bundesanstalt für Wasserbau HamburgKleine, Ulf Fachstelle Maschinenwesen Nord RendsburgKramer, Josef Wasserstrassen- und Schifffahrtsamt EmdenKriebitzsch, Michel Bundesanstalt für Wasserbau HamburgKroll, Annina Prüfungsamt des Bundes HamburgKrüger, Simone Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BerlinLamprecht, Ulrich Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt CuxhavenLange, Ronny Bundesministerium für Verkehr

und digitale InfrastrukturBonn

Lattmann, Carsten Technische Fachstelle Nordwest BrakeLenkeit, Benno Bundesanstalt für Wasserbau HamburgLeonhardt, Wolfgang Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt Bonn



VI

Name Firma OrtLeukel, Holger Bundesministerium für Verkehr


Litmeyer, Bernhard Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnLohse, Claudia Prüfungsamt des Bundes Hamburg HamburgLorenz, Tobias Bundesanstalt für Verwaltungsdienstleistungen AurichMallau, Ulrich Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt RheineMulckau, Alexander Bundesanstalt für Wasserbau HamburgMülle, Marcel Fachstelle für Maschinenwesen DattelnMüller, Christian Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnMuradi, Daud Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BrunsbüttelNikolay, Peter Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BingenPlatt, Volker Wasserstraßen und Schifffahrtsamt KoblenzPlenge, Thassilo Five Oceans Maritime Asset Management

GmbH & Co. KGHamburg

Radzialowski, Dariusz Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnRahlf, Holger Bundesanstalt für Wasserbau HamburgReimer, Heinrich Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt MindenRingel, Wilfried Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BerlinRose, Gerald Fachstelle für Maschinenwesen SW KoblenzRottmann, Dietmar Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt SchweinfurtSauer, Martin Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BraunschweigSaure, Andreas Bundesministerium für Verkehr


Schäfer, Sascha Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt EmdenSchaper, Carsten Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BraunschweigSchlichtmann, Kai Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt MannheimSeiwald, Thorsten Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt MeppenSeveriens, Jan Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt BonnStolz, Stefan Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BrunsbüttelStreich, Martin Fachstelle Maschinenwesen Nord RendsburgStrenge, Rainer Fachstelle der WSV für Verkehrstechniken KoblenzTheede, Carsten Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt BrunsbüttelThies, Marcel Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt TönningTürmer, Ulf Bundesanstalt für Wasserbau Hamburgvan Dülmen, Alfred Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt MeppenVoigt, Hartmut Fachstelle für Maschinenwesen Südwest KoblenzWesterman, Eiko Schiffstechnik Buchloh GmbH u. Co. KG UnkelWicher, Erich Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Duisburg-Rhein



Kurzfassungender Vorträge



- 1 -

Expertengruppe Standardisierung von Wasserfahrzeugen in der WSV

Dipl.-Umweltwissenschaftler, Dipl.-Bauingenieur (FH) Andreas Klute, BMVI

Einleitung:Die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) betreibt im Küsten- undBinnenbereich etwa 2.000 Wasserfahrzeuge. Altersbedingt muss eine Vielzahl von Schiffenneugebaut werden. Auch wenn einige Beschaffungen schon bislang im Rahmen von Typfamilienerfolgten, so dominiert dennoch eine Individualplanung, die man auch als Prototypenbaubezeichnen könnte. Diese individuelle Planung und Beschaffung von Schiffen ist aufwändig,zeitintensiv und fehlerbehaftet. Da zudem die zur Verfügung stehenden Ingenieurkapazitäten fürdie Konzeptionen, Planung, Ausschreibung, etc. zu knapp bemessen sind, ist eine deutlicheEffizienzsteigerung bei der Planung und Beschaffung ist zwingend erforderlich!Dies ist nur mit einer konsequenten Standardisierung erreichbar. Zudem sind bei einerkonsequenten Standardisierung eine Kostensenkung und eine bessere Qualität zu erwarten.Diese Vorteile übersteigen die möglicherweise befürchteten Nachteile von Standards bei weitem.

Eine konsequente Standardisierung ist daher alternativlos!!!

Anlass:Vor ca. 6-7 Jahren wurden bei einer Vielzahl von etwa zeitgleich zu realisierenden Schiffneubautentrotz identischer oder ähnlicher Nutzungsanforderungen gänzlich unterschiedliche technischeEntwürfe vorgelegt. Dies war der Anlass, eine konsequentere Standardisierung im Schiffsbau zuverfolgen. Ziele hierbei waren, die Beschaffungen zu beschleunigen, die Kosten zu reduzieren, dieQualität zu erhöhen, aber auch den Unterhaltungsaufwand zu reduzieren und dieBedienungsergonomie für die Schiffsführung und das Deckpersonal einheitlicher zu gestalten.

Hierzu wurde eine Expertengruppe eingerichtet, die sich mit dem Thema „Standardisierung vonBinnenschiffen“ beschäftigt.

Zusammensetzung der Expertengruppe:Die Expertengruppe setzt mit Mitarbeitern der (ehemaligen) Wasser- und Schifffahrtsdirektionen,der Fachstellen der WSV, der BAW, Referat K 4 und dem BMVI Referat WS 10 zusammen.

Aktuelle Mitarbeiter der Expertengruppe:Burkhard Knuth, GDWS Standort Magdeburg, WNA Magdeburg (Leiter der Expertengruppe)Hans-Jürgen Blum, GDWS Standort MagdeburgUlf Kleine, GDWS - Standort Kiel, FMN RendsburgHerro Herlyn, GDWS - Standort AurichMathias Caris, GDWS - Standort Münster



- 2 -

Guido Will, GDWS - Standort Münster, FMW DattelnRainer Hegerfeld, GDWS - Standort HannoverGerrit Claussen, GDWS - Standort Hannover, FMM MindenMarkus Pöhlmann, GDWS - Standort Würzburg, FMS NürnbergFrank Höpfner, GDWS - Standort MainzGerald Rose, GDWS - Standort Mainz, FMSW KoblenzRainer Schwab, GDWS – Standort Magdeburg Arbeitssicherheit

Die Ergebnisse dieser Expertengruppe werden im Folgenden vorgestellt.

Vorgehensweise:Folgende Ansätze standen im Vordergrund der Bearbeitung:

· „Best practice“-Lösungen auf der Basis realisierter Objekte, möglichst keine weiterenneue Prototypen.

· Ausrichtung der Technik an den begründeten Nutzungsbedürfnissen (keine „nice-to-have“-Lösungen).

· Konstruktionsprinzip des „modularen Baukastens mit definierten Schnittstellen“.

Eine besondere Bedeutung hat hierbei das Prinzip der „Standardisierung mittels Modulen mitdefinierten Schnittstellen“. Damit kann unterschiedlichen Anforderungsprofilen Rechnunggetragen werden und auch einzelne Elemente in einer gesicherten Qualität können schnell aufandere Schiffstypen übertragen werden. Zudem ermöglicht dieses Prinzip, dass der technischeFortschritt zügig „ausgerollt“ werden kann.

Dementsprechend wurden die Baubeschreibungen zu Musterbaubeschreibungen aufgearbeitet.Diese sind jeweils als „Baukasten“ konzipiert, der sowohl Schiffstypen-übergreifende einheitlicheModule enthält, aber auch optionale Module, wie z. B. ein Stelzensystem, ein Krahn-System,Auffahrrampen, etc.

Zu beachten ist hier aber folgendes:Im Vorfeld der konstruktiven Bearbeitung muss das Anforderungsprofil begründet und definiertwerden, und zwar funktional und nicht konstruktiv. Als nächstes muss klar definiert sein, waszwingend erforderlich ist und was vielleicht wünschenswert oder lediglich „nett“ ist. Dann kann mansich den standardisierten Baukasten nehmen und die einzelnen Bauteile auswählen.Diese Vorgehensweise beschleunigt die Übernahme von Verbesserungen und garantiert eineschnelle Übertragung der Verbesserungen für alle künftigen Beschaffungen aus dem Baukasten.

Ergebnisse:Die Ergebnisse sind beachtlich. So wurden mittlerweile zu fast jeder Objektuntergruppe ein„Standardschiff“ mit Kurzbeschreibungen, Fotodokumentation, Musterbauvorschriften, Vergabe-



- 3 -

und Verdingungsunterlagen, Ausführungsunterlagen, Prüfprotokolle und die technischeDokumentation erstellt. Diese wurden dem BMVI vorgelegt und sollen nach Zustimmung durch dieInteressenvertretungen als Standard verbindlich eingeführt werden.

Für folgende Schiffstypen liegen die Standards dem BMVI vor:

Objektuntergruppe832 Peilschiffe Typ "Visurgis"

842 Motorschiffe- Arbeits- und Aufsichtsschiff "Spatz"- Arbeits- und Aufsichtsschiff Rhein/Donau- Arbeitsschiff mit Eisbrecheigenschaften Typ I / L = 22,50 m- Arbeitsschiff mit Eisbrecheigenschaften Typ II / L = 15,00 m

851 Klappprahme853 Deckprahme Binnen853 Deckprahme Zone 2 (Binnen/See)854 offene Prahme

865 Bauhüttenschiffe862 Taucherschiffe

881 Schwimmgreifer- Schwimmgreifer Typ I- Schwimmgreifer Typ III

Steuerstände - Steuerstand für Arbeits- und Aufsichtsschiff "Spatz" - Steuerstand für Arbeits- und Aufsichtsschiff "Rhein/Donau"

Ergänzende optionale Module u. a. - Stelzensysteme



- 4 -

Beispiele der Standardschiffe:

Objektuntergruppe 842: Arbeits- und Aufsichtsschiff „Rhein/Donau“

Bild 1: MS Bingen

Klassifikation: BinnenFahrtzulassung: Rhein / Zone 3 und 4Betreiber: WSA KoblenzBauwerft: Werft BarthelBaujahr: 2012

Hauptdaten: Länge über alles: 20,18 mBreite über alles: 4,80 mKonstruktionstiefgang: 1,10 mFixpunkthöhe: 4,40 mVerdrängung: 58,8 tGeschwindigkeit: 20,4 km/hAntriebsleistung: 486 kWBesatzung: 2 Pers.

Aufgabe / Einsatzzweck / Einsatzgebiete:

Aufsichtsschiffe mit Schubeinrichtung werden im Bereich der Wasser- und Schifffahrtsämter aufRhein und Donau für Aufsichtsfahrten, Messfahrten und für Wartungs- undInstandsetzungsarbeiten an Wasserbauwerken eingesetzt.



- 5 -

Objektuntergruppe 851: Klappprahm

Bild 2: Klappprahm 70 m³

Klassifikation: ohneFahrtzulassung: Zone 3 - 4Betreiber: WSA EberswaldeBauwerft: Neue Oderwerft GmbHBaujahr: 2009

Hauptdaten: Länge über alles: 30,00 mBreite über alles: 5,02 mTiefgang max.: 1,32 mFixpunkthöhe: 3,10 mVerdrängung: ca. 173 t


Klappprahme werden im Bereich der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter auf denBinnenwasserstraßen für Schütt- und Stückgütertransporte eingesetzt. Ein Betrieb als Deckprahmist möglich.



- 6 -

Objektuntergruppe 865: Bauhüttenschiff

Bild 3: Bauhüttenschiff B “4402“

Klassifikation: ohneFahrtzulassung: Zone 3 - 4Betreiber: WSA LauenburgBauwerft: Neue Oderwerft GmbHBaujahr: 2011

Hauptdaten: Länge über alles: 18,65 mBreite über alles: 5,07 mKonstruktionstiefgang: 0,75 mFixpunkthöhe: 3,20 mVerdrängung: ca. 45 t


Das Bauhüttenschiff ist für den Einsatz auf den Binnenwasserstraßen vorgesehen. Es ist alsBaustellenunterkunft bei Unterhaltungsarbeiten bestimmt.



- 7 -

Arbeitsschiff mit Eisbrecheigenschaften Typ I

Dipl.-Ing. Volker Kaiser, BAW Hamburg

Von Dezember 2011 bis Dezember 2014 wurden fünf Arbeitsschiffe mit Eisbrecheigenschaften aufder Werft SET Schiffbau- und Entwicklungsgesellschaft Tangermünde mbH gebaut. DieseArbeitsschiffe erhielten während der Bauphase die Typenbezeichnung „Arbeitsschiff mitEisbrecheigenschaften Typ I“.

Auftraggeber und Vergabestelle war die BAW Referat Schiffstechnik. Das Auftragsvolumen beliefsich auf 15.000.000 € gesamt. Die Bauabwicklung erfolgte von Januar 2012 bis Dezember 2014.Die Gewährleistungsabwicklung wird voraussichtlich im Dezember 2016 abgeschlossen sein.

Die fünf Arbeitsschiffe wurden gebaut basierend auf den Erkenntnissen aus dem Betrieb und derErprobungen (Eiserprobung, Schubbetrieb mit einer Klappschute) mit dem Arbeitsschiffe„Eisvogel“ des WSA Meppen. Hierfür ist eine Bauvorschrift erstellt worden für das Arbeitsschiff 1des WSA Meppen, mit ergänzenden Bauvorschriften für die weiteren Arbeitsschiffe. Dieergänzenden Bauvorschriften enthielten die Abweichungen die Schiffe 2-4 gegenüber derHauptbauvorschrift für das 1. Schiff.

Auf Basis der Bauvorschriften für die Arbeitsschiffe, mit Berücksichtigung der Änderungen undErgänzungen aus der Bauphase, wurde von der BAW Referat Schiffstechnik eineMusterbauvorschrift erstellt. Diese wurde der Arbeitsgruppe Standardisierung WasserfahrzeugeAnfang 2016 übergeben.



- 8 -

Abgeliefert wurden die Schiffe in folgender Reihenfolge:

Bild 1: Bevergern 14.11.2012Quelle: SET - Olaf Hesse

Bild 2: Turmfalke 12.03.2014Quelle: SET – Olaf Hesse



- 9 -

Bild 3: Biber 20.06.2014Quelle: SET – Olaf Hesse

Bild 4: Elbe 23.102014Quelle: SET – Olaf Hesse



- 10 -

Bild 4: Löwe 18.12.2014Quelle: SET – Olaf Hesse

Ein sich aufgebauter Verzug im Bauplan der Fahrzeuge konnte innerhalb der Gesamt-Projektlaufzeit von der Werft SET wie folgt kompensiert werden:

Schiff Name Stapellaufgeplant

Ablieferungs-termin

Verzug

1 Bevergern 10.01.2013 14.11.2013 ca. 9 Monate

2 Turmfalke 20.06.2013 12.03.2014 ca. 8 Monate

3 Biber 31.10.2013 20.06.2014 ca. 7 Monate

4 Elbe 22.05.2014 23.10.2014 ca. 4 Monate

5 Löwe 22.09.2014 18.12.2014 ca. 2 Monate



- 11 -

Änderungen gegenüber dem Prototyp „Eisvogel“Im Vorwege identifizierte erforderliche Änderungen gegenüber dem Prototyp „Eisvogel“ wurdenumgesetzt. Daraus resultierte eine vollständige Neukonstruktion der Arbeitsschiffe. Beibehaltenwurde das Erscheinungsbild, die Rumpfform und das Raumkonzept.

AusführungDie Ausführung der Arbeitsschiffe erfolgte als Typschiff mit Varianten. Bei allen fünf Fahrzeugengleich ausgeführt wurden:

· Rumpf (Linien) und Aufbauten bis zum Steuerhausboden· Navigationsanlagen inklusive Steuerhauspult· Art des Innenausbaus, Dekore, sanitäre Einrichtungen, Ausrüstung· Maschinenanlage, Ruderanlage, Ankereinrichtungen, Bugstrahlruder, Zentral- und

Ruderhydraulik· Pumpen, Hilfsdiesel, Ver- und Entsorgungsanlagen, Klimaanlage· Masten und Signaleinrichtungen· Dusche, WC und Küche

Optimiert und verändert wurden:• Steuerhauspult

Neukonstruktion gemäß Erlass und Vorgabe durch DIN EN 1864 „Fahrzeuge derBinnenschifffahrt - Steuerhaus - Ergonomische und sicherheitstechnische Anforderungen“,mit zwei Monitoren, je ein Monitor für die Darstellung ECDIS mit AIS und ECDIS mitRadaroverlay

• Masten• Anordnung der Tanks : Frischwasser, Abwasser, Hydraulik- und Kraftstofftanks• Maschinenraumeinrichtung• Gewicht

Verbreiterung des Rumpfes und Anpassung der Linien für mehr AuftriebVerwendung von höherfestem Stahl und Anpassung der Plattenstärken für den RumpfOptimierung der Gewichte des InnenausbausAussetzvorrichtung der Schiffe „Turmfalke“ und „Elbe“, Zuggeschirr mit Anschlagpunktenund Umlenkungen

• Außenhautkühlzellenbeim Eisvogel innenliegend, bei den Arbeitsschiffen außen aufgesetzt

Folgende Ausführungen wurden im Projekt alternativ umgesetzt:· Aussetzvorrichtung für Unterwasserarbeitsgeräte (Sandhobel und Schlickegge), alternativ

Kran für Instandhaltungsarbeiten, Tonnenlegearbeiten etc.· Festes Steuerhaus, alternativ Stülpsteuerhaus



- 12 -

· Einrichtungen zum Steuern eines zu schiebenden Fahrzeugs im Steuerhauspult, z.B.Steuerung eines Brückenuntersuchungsschiffes, alternativ ist eine Nachrüstung in denPulten möglich

· Koppelwinden alternativ Spannzylinder· Tisch mit Bank und Stühlen im Steuerhaus alternativ Vermessungsecholot und zweiter

Arbeitsplatz mit Vermessungsrechner im Steuerhaus· Zwei Besatzungskammern und Küche mit Messebereich, alternativ drei

Besatzungskammern und Küche ohne Messe, dafür Sitzplatz im Steuerhaus

Für die Inneneinrichtung wurde ein mit den WSÄ abgestimmtes Designkonzept erarbeitet.

Technische Daten der Arbeitsschiffe mit Eisbrecheigenschaften Typ IKlassezeichen: GL + 100 A5 IN(0,6) Z, ICE, Work Boat + MCAntrieb:

· Motor MAN D2842 LE 412 mit 588 kW· Getriebe Reintjes WAF 665 L· Wellenanlage Wassergeschmiert, Fa. Thies Propeller· Festpropeller Ø 1,10 m· Auslegung in Anlehnung an E2 des GL· Geschwindigkeit max. 18,5 km/h· Fixpunkthöhe

- Schiff 1 bis 4 4,25 m (bei 10% Vorräten)- Schiff 5 3,80 m mit Stülpsteuerhaus (AS Löwe)

Rückschau• Von den in Betrieb befindlichen Schiffen wurden bisher keine wesentliche Mängel der

Technik und der Leistungsfähigkeit berichtet, welche eine größerer Änderung der Konzepteerforderlich machen würde. Gewährleistungsmängel bezogen sich auf Mängel einzelnerBauteile. Die Besatzungen hatten nach Inbetriebnahme oftmals Informationsbedarf,welchem seitens der Werft zeitnah und ausreichend entsprochen wurde.Handlungsanweisungen zur Bedienung und Informationen zum Verständnis der Anlagenwurden von der Werft ebenfalls umgehend zur Verfügung gestellt.

• Die Eiserprobung steht noch aus mangels Eiswinter seit der Indieststellung.• Die Gewährleistungsabwicklung der letzten Neubauten endet im Dezember 2016 . Es lässt

sich jedoch berichten, dass Mängel von der Werft bzw. den Unterlieferanten zeitnahbehoben worden sind. Ein Mangel, die Steuerung der Hilfsdiesel 1 (45 KW) betreffend, istnoch zu beheben. Die Bearbeitung durch die Werft erfolgt derzeit.



- 13 -

Was fiel intern auf ?• Die positiven Aspekte der Begleitung, Prüfung, Überwachung und Abnahme durch eine

Klassifikationsgesellschaft haben sich bestätigt. Die Begleitung des Projektes durch dieKlasse (GL, jetzt DNVGL) trug zur Entlastung der Bauaufsicht bei.

• Förderlich während der Bauabwicklung war die Zugänglichkeit und Konsistenz derUnterlagen durch digitale Speicherung und Fernzugriff auf die Daten, sowie der einheitlicheAufbau der digitalen Projektakte

• Alle Ablieferungsunterlagen wurden in digitaler Form bereitgestellt. Somit ist eineÜberführung der Unterlagen in die DVtU möglich.

MusterbauvorschriftAuf Basis der Bauvorschrift von Schiff 1, und der während der Bauabwicklung notwendigenÄnderungen, wurde eine Muster BV für die Arbeitsgruppe „Standardisierung von Binnenschiffender WSV“ erarbeitet.Diese wurde als modulare Musterbauvorschrift erstellt. Sie enthält die möglichen Varianten alsbeschreibende Module der alternativen Ausführungen des Arbeitsschiffes mitEisbrecheigenschaften Typ I.Erforderliche Änderungen auf Grund von Betriebserfahrungen der Betreiber wurden in dieMusterbauvorschrift aufgenommen, z.B. Heckankerwinde, Glattdeckluken achtern.



- 14 -



- 15 -

CFD-Optimierung einer Strahlumlenkung hinter einem Arbeitsschiff mitEisbrecheigenschaften

Dipl.-Ing. Erik Schomburg, Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbHDipl.-Ing. Adolf Buhlert, TECHNOMAR GmbH & Co.KG

Auf der Werft SET-Tangermünde, Betrieb Genthin, wurden 5 Arbeitsschiffe mitEisbrechereigenschaften im Auftrag der BAW für verschiedene Wasser-schifffahrtsämter gebaut.Zwei Schiffe wurden zusätzlich mit Einrichtungen zur Gewässerpflege ausgerüstet.Hauptabmessungen:L = 22,73 m, B = 7,10 m, T = 1,25 m, Leistung 1 x 588 kW auf Festpropeller,Die Schiffe TURMFALKE für das WSA-Meppen und ELBE für das WSA-Magdeburg erhielten einAussetzgeschirr, SWL 2,5 / 5 t. Ein hydraulisch schwenkbarer A-Galgen und eine Hydraulikwindewurden eingebaut für den Betrieb einer Schlickegge oder eines Sandhobels zur Gewässerpflege,d.h. Entfernen von Untiefen, also zur Solenregulierung. Die Geräte werden durch das Schiffgeschleppt. Sie sind über ein Zuggeschirr mit dem Schiff verbunden. Die Arbeitstiefe ist in derHöhe mit dem Aussetzgeschirr einstellbar. Das Sediment wird aufgewirbelt und mit dem Stromweggetragen. Diese Arbeitsmethode beinhaltet Einschränkungen. Es ist zum Beispiel nichtmöglich, sehr dicht an schwimmende Geräte bzw. Dalben heranzukommen.Die Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH (SVA) wurde von der Fachstelle MaschinenwesenMitte (FMM) beim Wasser- und Schifffahrtsamt Minden beauftragt eine Strahlumlenkung hintereinem Schiff zu entwerfen und zu berechnen. Der Propellerstrahl des Schiffs soll so mit einerVorrichtung umgelenkt werden, dass eine möglichst gute Aufwirbelung von abgelagertem Schlickam Gewässerboden erreicht wird. Die Funktionsweise eines ähnlichen Systems wurde demAuftraggeber durch ein anderes Unternehmen bereits mehrfach unter Beweis gestellt.Die Untersuchungen in der SVA erfolgten auf Grundlage von numerischen Strömungssimulationen(englisch: computational fluid dynamics, CFD).Die Aufgabenstellung wurde in 4 Arbeitspakete gegliedert. In einer Vorstudie wurden verschiedenemögliche Umlenkvorrichtungen grundlegend miteinander verglichen. Anschließend wurde eineausgewählte Variante hinsichtlich ihrer Wirkung am Gewässerboden optimiert werden. Darauffolgten die Untersuchung der Wirksamkeit bei verschiedenen Wassertiefen sowie dieUntersuchung der Wirksamkeit verschiedener Steuerklappen zur Unterstützung derManövrierbarkeit.Mit Hilfe eines Probefahrtprotokolls eines Schwesterschiffs wurde ein Propeller der Wageningen B-Serie ermittelt, der ungefähr die Kennwerte der Probefahrt erreicht. Die radiale Schub- undMomentenverteilung dieses Propellers wurde mit dem SVA eigenen Programm VORTEX bestimmtund durch eine Actuator-Disc in den CFD-Berechnungen modelliert.Die Geometrie der Umlenkvorrichtung unterlag nur wenigen Beschränkungen. So sollte derTiefgang der Umlenkvorrichtung nicht den des Schiffs überschreiten. Weiterhin war auf dieRealisierbarkeit mit einfachen Stahlbaumethoden zu achten.



- 16 -

Der Tiefgang des Schiffs in den Berechnungen beträgt T = 1.4 m. Die Wassertiefe wurde in derVorstudie und während der Optimierung auf h = 2.5 m festgelegtBerechnet wurde die Wirkung der Strahlumlenkung auf dem Gewässerboden. Die Sandrauhigkeitdes angenommenen Schlickbodens betrug k = 0.06 mm (Literaturangabe in Absprache mit demKunden). Durch den als fest angenommenen Boden konnte keine Änderung der Bodentopologiedurch die Strahlwirkung erfasst werden. Schlick ist eine Binghamsche Flüssigkeit, die ab einerbestimmten Scherspannung zu fließen beginnt. Daher war das für die Auslegung wesentlicheGütekriterium die Größe der Fläche des Bodens auf der eine Wandschubspannung von τ = 120 Paüberschritten wird. Als ein weiteres Bewertungskriterium konnte der Druck auf den Bodenausgewertet werden.Bei den Berechnungen zeigte sich, dass für eine effektive Strahlumlenkung eine Seitenplatteerforderlich ist. Hierdurch wird ein Ausweichen des Strahls zur Seite deutlich reduziert. OhneSeitenplatte wird die erforderliche Wandschubspannung von τ = 120 Pa nicht erreicht.Strömungsdurchlässige Spalten in der Umlenkvorrichtung sollten möglichst vermieden werden, dadiese die Wirkung der Umlenkvorrichtung maßgeblich reduzieren. Die geschlossene Tunnel-Variante war am effektivsten und wurde vom Kunden für eine Optimierung ausgewählt.

Bild 2, 3, 4: Beispiele verschiedener möglicher Umlenkvorrichtungen aus der Vorstudie

Für die Geometrieoptimierung des Tunnels wurde ein Parametermodell im CAE Programm„CAESES“ entwickelt. Die Breite der Eingangsfläche wurde auf 1.30 m festgelegt. So ist dieFunktion auch bei leichten Ruderausschlägen gewährleistet. Durch die Abhängigkeit derGeometrie von definierten Parametern ließ sich diese für die Optimierung vollautomatischverändern. Die Höhe der Oberkante des Tunneleingangs, die Höhe der Eintrittsfläche, die Längedes Tunnels, das Verhältnis von Eingangsfläche/Ausgangsfläche sowie das Verhältnis vonLänge/Breite der Ausgangsfläche wurden mittels Parametervariation hinsichtlich der resultierendenBodenfläche mit einer Wandschubspannung von τ > 120 Pa optimiert.Die Oberkante des optimierten Tunnels liegt genau unter der Wasseroberfläche. Um einÜberströmen der Umlenkvorrichtung zu vermeiden, sollte der Bereich zwischen Schiff undUmlenkvorrichtung an der Wasseroberfläche abgedeckt sein. Die Breite der Wandschubspannungmit τ > 120 Pa liegt bei etwa 2.5 m, die Länge bei etwa 2 m. Die Wandschubspannung und der



- 17 -

Druck am Gewässerboden welche von der optimalen Tunnelvariante generiert werden zeigen diefolgenden Bilder.

Bild 5, 6: Optimierte Variante, Wandschubspannung und Druck auf dem Gewässerboden

Um die Wirksamkeit der optimierten Tunnelgeometrie bei verschiedenen Wassertiefen einschätzenzu können, wurde zusätzliche Rechnungen bei h = 2, 3 und 4 m durchgeführt. Es zeigt sich einemoderate Abnahme der Wirksamkeit mit der Wassertiefe. Bei 4 m Wassertiefe werden 120 PaWandschubspannung nicht mehr erreicht.

0.0

2.0

4.0

6.0

1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Wan

dsch

ubsp

ann

ung

>12

0Pa

[m2 ]

Wassertiefe [m]



- 18 -

Aufgrund der Vereinfachungen (feste Wasseroberfläche, quasi statische Berechnungen, Actuator-Disc, keine Änderung der Bodentopologie) können die Ergebnisse nur qualitativ sein. Der Druckauf den Gewässerboden liegt bei einer Wassertiefe von h = 2.5 m in Druckspitzen bei 28000 Pa(ca. 2.8 t/m2). Ein solcher Druck sollte zu einer Deformation von Schlick am Gewässerbodenführen (ausgespültes Loch) welche die Spülwirkung nochmals deutlich erhöhen wird.Die Kraft auf das Gesamtsystem reagiert empfindlich auf geringe Winkeländerungen desTunnelausgangs. Eine Klappe am Tunnelausgang kann eine genaue Steuerung derGeschwindigkeit und eventuell die Rückwärtsfahrt ermöglichen.

Die Aufgabe der TECHNOMAR GmbH & Co.KG bestand nun darin, einen Kanal zu konstruierenund zu bauen, der den theoretischen Vorgaben weitestgehend entspricht. Der Kanal soll mit demAussetzgeschirr von Deck gehoben und an das Schiff angehängt werden. Feste Anbauten, die dieSchiffslänge vergrößern, waren nicht zulässig.Eine Voruntersuchung zur Konzeptfindung wurde durchgeführt zur Entscheidungs-findung überden Bau der Schubumlenkung. Die Entscheidung erfolgte gemeinsam mit dem WSA-Meppen.Daraufhin wurden der Kanal und die Anbindung an das Schiff konstruiert und eine statischeBerechnung zur Dimensionierung durchgeführt.Der gefertigte Kanal wurde an Bord des Schiffes angebaut und eine Erprobung vor der SchleuseMeppen und in einem Altarm der Ems durchgeführt.Nach einem Programm wurde die Erprobung durchgefahren.Der Kanal kann von einem Decksmann ohne Probleme in die Halterungen am Schiff eingehängtwerden. Der Schiffsführer fährt die Winde und den A-Galgen vom Steuerstand aus. Der Kanalhängt mit einem 3-Stranggehänge am A-Galgen und kann zu jeder Zeit mit der Winde in dieArbeitsposition abgelassen und wieder aufgenommen werden. Zur Verriegelung in derArbeitsposition sind nur zwei Vorsteckbolzen zur Aufnahme des Propellerschubs einzustecken.Zunächst wurde die Manövrierfähigkeit des Schiffes getestet. Eine merkliche Einschränkung in derManövrierfähigkeit wurde vom Schiffsführer nicht festgestellt. Dieses rührt vermutlich von demBeckerruder her, das den Propellerstrahl wirksam umlenkt. Anschließend wurde auch dieVorausfahrt getestet. Die Geschwindigkeit bei Volllast hat sich durch den angehängten Kanal, dernun durch das Wasser gezogen werden muss, auf 12 km/h verringert. Die Freifahrtgeschwindigkeitdes Schiffes beträgt 15 km/h. Alle Beteiligten waren erstaunt, dass die Geschwindigkeit nur um 3km/h abgenommen hat. Die Rückwärtsfahrt mit dem Gerät in Position ergab keine Probleme.Nach der Manöverfahrt wurden Spülversuche in einem Altarm durchgeführt. Eine Strecke von 400bis 500 m wurde abgefahren und eine mittlere Wassertiefe von 2,40 m festgestellt. Die Teststreckewurde dann dreimal durchfahren. Nach dem dritten Durchgang wurde eine Wassertiefe von 2,80 mgemessen. Alle Beteiligten waren von der Wirksamkeit des umgelenkten Propellerstrahlsüberzeugt.Im Anschluss an die Erprobung wurde festgelegt, dass das Schiff zunächst mit dem Gerät imRealbetrieb arbeiten soll.

Nach längerem Einsatz wurde ermittelt:



- 19 -

Das Schiff ist zu schnell beim Einsatz, in der Freifahrt. Es wird nicht genügend Sedimentaufgewirbelt. Der Arbeitsbereich an schwimmenden Geräten ist im Gegensatz zur Schlickegge inOrdnung. Daraufhin wurden die Schleusensohle und der Bereich um die Dalben bearbeitet. DasSchiff machte sich mit einem Tau am Objekt fest und spülte unter Volllast den Bereich frei. Diesesergab zufriedenstellende Ergebnisse.

Fazit nach einer Besprechung beim WSA-Meppen, Abt. LathenDie Geschwindigkeit des Schiffes muss herabgesetzt werden. Der Kanal soll mit Zusatzschildernund Leitblechen ausgerüstet werden, um die Geschwindigkeit auf ca. 3-5 km/h herabzusetzen. DieZusatzschilder sollen einstellbar ausgeführt werden, um die optimale Bedingung zu ermitteln. DerPropellerstrahl soll noch mehr in die Kanalöffnung gedrückt werden. Zusatzumlenkbleche sollenseitlich am Kanal angebracht werden.Mit dieser Zusatzausrüstung sollen dann weitere Versuche ausgeführt werden.



- 20 -



- 21 -

Abgasreduzierung und Nachbehandlungssystem SCR

Guido Will, FMW Datteln

Diverse Anfragen meiner Kollegen von den Wasserstraßen und Schifffahrtsämtern haben michdazu bewogen, Ihnen einen Überblick über die Möglichkeiten der Abgasreduzierung undNachbehandlungsmethodik im Bereich Schiffbau zu geben.

Wie Sie den nachfolgenden Themenbereichen entnehmen können, bewegt man sich in denFachbereichen der Chemie, des Maschinenbaus, der Mess- und Regeltechnik und dem derUmwelttechnik.

Folgende Aspekte der Abgasreduzierung und Nachbehandlungsmethodik werden präsentiert:

· Schadstoffentstehung· Abgaszusammensetzung· Toxische Schadstoffe / Entstehung· Innermotorische Maßnahmen· Abgas-Emissionen gemäß BinSchUO / ZKR II· Externe Maßnahmen; SCR-Anlage auf einem Binnenschiff

Kurzfassung des Vortrags

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 22 -

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 23 -

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 24 -

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 25 -

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________



- 26 -

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 27 -

Fotostrecke SCR-Abgasnachbehandlungsanlage

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

____________________________

________________________



- 28 -

Literaturverzeichnis

Pischinger, F.: Verbrennungsmotoren I und II: Vorlesungsumdruck, Rheinisch-Westfälische TechnischeHochschule Aachen, 1995Forschungsvereinigung Automobil-Technik e.V. ; FAT-Schriftreihe 238, Seite 38, 39, 40, 45 und 50AGR Schema der Firma BMW

BinSchUO - Emissionsgrenzwerte Stufe II der ZKR

http://www.exomission.de/index.php/funktionsbeschreibungBildung und Zerfall von Stickstoffmonoxid NO nach Hollemann und WilbergFotostrecke: Laborschiff Max Prüss vom Land NRW



- 29 -

Beschaffung eines speziellen Nassbaggergerätesfür die Hamburg Port Authority (HPA)

Dipl.-Ing. Jens Bald, HPA

Bild 1: SAUGER III (Damen Shipyards)



- 30 -

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis ................................................................................................. 31

1 Hamburg Port Authority ........................................................................................... 32

1.1 Baggerungen im Hamburger Hafen ................................................................... 32

1.2 Unterbringung von Baggergut ............................................................................ 34

2 Schutensauger .......................................................................................................... 35

2.1 Was ist ein Schutensauger ................................................................................ 35

2.2 Schutensauger in Deutschland .......................................................................... 35

2.3 Schneidkopfsaugbagger AMORIS ..................................................................... 36

2.4 HPA Saugerstation ............................................................................................ 36

3 Neubau SAUGER III .................................................................................................. 37

3.1 Sauger III (Bj.1905) ............................................................................................ 37

3.2 Gründe für den Neubau ..................................................................................... 37

3.3 Anforderungen an den Neubau .......................................................................... 38

3.4 Entwurf .............................................................................................................. 39

4 Ausschreibung .......................................................................................................... 40

4.1 Auswahl der Ausschreibungsart ......................................................................... 40

4.2 Teilnahmewettbewerb ........................................................................................ 40

4.3 Verhandlungsverfahren ...................................................................................... 41

5 Bauphase .................................................................................................................. 41

5.1 Bau .................................................................................................................... 41

5.2 Stapellauf........................................................................................................... 42

5.3 Abnahme und Inbetriebnahme ........................................................................... 42

6 Ausblick ..................................................................................................................... 42

7 Literatur ..................................................................................................................... 43



- 31 -

AbbildungsverzeichnisBild 1: SAUGER III (Damen Shipyards) ..........................................................................................................29

Bild 2: Eimerkettenbagger ODIN (HPA) ........................................................................................................32

Bild 3: Greifbagger MODI (HPA) ..................................................................................................................32

Bild 4: Hopperbagger IJSSELDELTA (B. Visser) ..............................................................................................33

Bild 5: Planiergerät STOCKHAUSEN (HPA) ...................................................................................................33

Bild 6: Wasserinjektionsgerät AKKE der Firma JADESAND (HPA) ..................................................................33

Bild 7: Fließdiagramm der METHA (HPA) .....................................................................................................34

Bild 8: METHA Vorlagebecken (HPA) ...........................................................................................................34

Bild 9: Schneidkopfsaugbagger AMORIS (Damen)........................................................................................36

Bild 10: Saugerstation im Finkenwerder Vorhafen (HPA) .............................................................................37

Bild 11: Längsschnitt SAUGER III Bj. 1905 (HPA) ...........................................................................................37

Bild 12: Erster Entwurf mit zwei Baggerpumpen (HPA) ................................................................................39

Bild 13: Ausschreibungszeichnung (HPA) .....................................................................................................39

Bild 14: Stapellauf SAUGER III (HPA) ............................................................................................................42

Bild 15: SAUGER III fertig für den Stapellauf (HPA) ......................................................................................42

Bild 16: Überführung SAUGER III über die Nordsee (Damen Shipyards) .......................................................43



- 32 -

1 Hamburg Port Authority

Die Hamburg Port Authority AöR (HPA) betreibt seit 2005 ein zukunftsorientiertesHafenmanagement aus einer Hand und ist überall dort aktiv, wo es um Effizienz, Sicherheit undWirtschaftlichkeit im Hamburger Hafen geht. Den wachsenden Ansprüchen des Hafens begegnetdie HPA mit intelligenten und innovativen Lösungen. Die HPA ist verantwortlich für die effiziente,Ressourcen schonende und nachhaltige Planung und Durchführung von Infrastrukturmaßnahmenim Hafen und Ansprechpartner für alle Fragen hinsichtlich der wasser- und landseitigenInfrastruktur, der Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs, der Hafenbahnanlagen, desImmobilienmanagements und der wirtschaftlichen Bedingungen im Hafen. Dazu stellt die HPA dieerforderlichen Flächen bereit und übernimmt alle hoheitlichen Aufgaben und hafenwirtschaftlicheDienstleistungen. Sie vermarktet spezielles, hafenspezifisches Fachwissen und nimmt zudem diehamburgischen Hafeninteressen auf nationaler und internationaler Ebene wahr.

1.1 Baggerungen im Hamburger HafenEs werden je nach Bedarf Baggerungen mitunterschiedlichen Baggern durchgeführt. Derweitaus größte Teil davon sind Unterhaltungs-baggerungen. Diese dienen der Aufrechter-haltung der anzustrebenden Unterhaltungs-wassertiefen.

Eimerkettenbagger:Über 180 Jahre wurden im Hamburger HafenEimerkettenbagger eingesetzt. Im Sommer2015 wurde mit dem Eimerkettenbagger ODINder letzte Hamburger Eimerkettenbagger außerDienst gestellt. Eimerkettenbagger werden vorallem bei harten Böden eingesetzt.

Greifbagger:Für das Baggern von kleinen Flächen, sowieUntiefen in Bereichen, die mit einemHopperbagger nicht zu erreichen sind, werdenGreifbagger eingesetzt. Die HPA verfügt übermehrere Seilgreifbagger. Bei dem BaggerFAFNER ist der Bagger fest mit dem Rumpfverbunden. Der Bagger MODI ist ein Ponton,auf dem ein kompletter Bagger mit Fahrwerkangeordnet ist.

Bild 2: Eimerkettenbagger ODIN (HPA)

Bild 3: Greifbagger MODI (HPA)



- 33 -

Bild 5: Planiergerät STOCKHAUSEN (HPA)

Hopperbagger:Über 90 Prozent der Baggerungen werden mitHopperbaggern durchgeführt. Die HPA schreibtdie Baggerarbeiten je nach Bedarf fürHopperbagger unterschiedlichster Größe aus.

Planiergerät:Eine Planiergerät ist ein Pflug, der den Bodenplaniert. Nachdem verschiedene Planiergerätevon Privatunternehmen in Hamburg erfolgreichim Einsatz gewesen sind, entschloß sich dieHPA 2005 den Schlepper OTTO STOCK-HAUSEN zur Planiergerät umzubauen. Nacheiner Baggerung mit einem Hopperbagger wirdder Gewässerboden mit einem Planiergerätplaniert.

Wasserinjektionsgerät:Eine weitere Möglichkeit den Gewässerbodenzu planieren ist der Einsatz einesWasserinjektionsgerätes. Dieses Verfahren istvor allem bei Ebbtide sinnvoll. Eine Pumpe

saugt Wasser von außenbords an. Das Wasserwird in eine Vielzahl von Wässerdüsen geleitet,die auf einem Spühlrohr angeordnet sind. DasRohr wird auf den Gewässerboden abgelassenund mit Hilfe des Wasserstrahls bildet sich einSediment Wassergemisch (Sediment-suspension). Im Idealfall bildet sich eine dichteSuspensionsschicht, die mit der Ebbtideabtransportiert wird.

Bild 6: Wasserinjektionsgerät AKKE der FirmaJADESAND (HPA)

Bild 4: Hopperbagger IJSSELDELTA (B. Visser)



- 34 -

1.2 Unterbringung von BaggergutStärker belastetes Baggergut aus dem Hamburger Hafen wird landseitig aufbereitet undentwässert. Nach der Entwässerung werden die einzelnen Fraktionen der internen und externenVerwertung zugeführt. Dieses Baggergut wird über Laderaumsaugbagger direkt in Spülfelderverpumpt bzw. über Transportschuten zur Saugerstation Finkenwerder Vorhafen transportiert, woes dann über den Schutensauger in das Vorlagebecken der METHA verspült wird.

Die METHA nahm 1993 den Betrieb auf und war die weltweit erste Großanlage für dieAufbereitung von Baggergut. Sie wurde in enger Zusammenarbeit zwischen dem Hamburger Amtfür Strom- und Hafenbau (heute HPA), der Technischen Universität Hamburg-Harburg und demAnlagenbauer Lurgi AG entwickelt. In der METHA wird das Baggergut in einzelne Fraktionenvorwiegend Schluff, Grobschluff und Sand getrennt. Grobschluff und Sand sind in der Regelunbelastete Fraktionen und schonen ggf. erforderliche Deponiekapazitäten. Baggergut, das nichtaufgrund seiner Belastung an Land behandelt und deponiert werden muss, wird u.a. stromab desHafens im Zeitraum November bis März an der Landesgrenze bei Neßsand umgelagert.

Bild 7: Fließdiagramm der METHA (HPA)

Bild 8: METHA Vorlagebecken (HPA)



- 35 -

2 Schutensauger

2.1 Was ist ein SchutensaugerMit der Indienststellung des ersten Dampfeimerkettenbaggers im Hamburger Hafen am 9. August1834 begann der Einsatz von Dampfbaggern in Hamburger Hafen. Dieser Baggertyp erwies sichals so leistungsfähig, dass im Laufe des 19. Jahrhunderts die Stadt Hamburg einen eigenenBaggerei- und Schifffahrtsbetrieb aufbaute.

Mit dem stetigen Anstieg der Menge des Baggergutes wuchs auch die Notwendigkeit diesesschnell und effektiv an Land zu bringen. Die Baggerschuten wurden anfangs noch von Hand,später mit der Hilfe von Dampfkranen entladen. Zur Ende des 19. Jahrhunderts setzte sich einKranbahnsystem durch, mit dem das Baggergut aus der Schute gehoben und bis zu 200 m weit anLand verbracht werden konnte. Ob in etwa zehn Jahren 60 solcher Hängebahnbrücken in Betriebgenommen wurden, gab es aufgrund des zu dieser Zeit herrschenden rasanten technischenFortschritts, bald eine neue Lösung.

Kreiselpumpen wurden sehr leistungsfähig. Dadurch bestand die Möglichkeit zwei Pumpen aufeinem Ponton zu installieren. Eine kleinere Pumpe förderte Wasser in die Baggerschute, um dasBaggergut pumpfähig zu machen. Eine zweite größere Pumpe fördert das Baggergut hydraulischüber ein Rohrleitungssystem an Land. Dieses Prinzip funktionierte bei feinkörnigen Böden. DieseGeräte wurden Schutensauger genannt. Innerhalb weniger Jahre wurden sieben dieser Gerätebeschafft. Der Begriff „Schutensauger“ wird nur in Hamburg verwendet. Deutschlandweit sprichtman von „Spüler“.

Das Prinzip eines Schutensaugers ist mit dem eines Hopperbaggers vergleichbar. Statt wie derHopperbagger das Baggergut vom Boden des Hafenbeckens aufzusaugen, saugt derSchutensauger das Sediment aus einer Schute. Sie werden meist zum Aufspülen von Landgenutzt, oder spülen das Sediment in Anlagen ein, die das Sediment aufbereitet.

2.2 Schutensauger in DeutschlandDa der weitaus größte Anteil von Baggerungen in Deutschland von Hopperbaggern vorgenommenwird, sind Schutensauger recht selten anzutreffen. Moderne Hopperbagger sind in der Lage,Baggergut über große Strecken zu verspülen. Mit der fortschreitenden Entwicklung vonHopperbaggern wurden Eimerkettenbagger, die in Schuten baggern, vom Markt verdrängt. AlsFolge dieser Entwicklung wurden auch Schutensauger außer Betrieb gestellt. An der Weser liegtder SPÜLER WESER von Bremenports. Dieser entleert die unternehmenseigenen Klappschutenund spült das Baggergut in die integrierte Baggergutentsorgungsanlage in Bremen-Seehausen ein.Am Niederrhein verspülen die SPÜLER 20 und SPÜLER 16 von Hülskens Wasserbau an



- 36 -

verschiedenen Orten Sedimente. Das Unternehmen Detlef Hegemann Dredging verfügt über denSchutensauger ROLAND IV.

2.3 Schneidkopfsaugbagger AMORISIn Antwerpen betreibt der belgische Nassbaggerkonzern Jan de Nul in einem Joint Venture mitDredging International und Antwerpen Ports den Schneidkopfsaugbagger AMORIS, der auch übereine Einrichtung zum Entladen von Schuten verfügt. Die AMORIS spült in eine Anlage zurBaggergutaufbereitung AMORAS ein, die nach dem Vorbild der METHA gebaut worden ist.

2.4 HPA SaugerstationDie HPA Saugerstation ist die einzige Anlageim Hamburger Hafen, die in der Lage ist,gebaggertes Sediment an Land zu verspülen.Es werden nicht nur Schuten von der HPA ander Saugerstation verspült, sondern auchSchuten von Privatunternehmen, die im Hafenbaggern. Daher besitzt die Anlage eine hohePriorität innerhalb der HPA. DerSchutensauger besteht aus einerFörderpumpe, die das Baggergut aus denangelieferten Schuten pumpt. Um dieSedimente pumpfähig zu machen, werdendiese mit zusätzlichem Wasser aufgelockert.Das erforderliche Wasser wird in einem geschlossenen Kreislauf geführt, dabei dient ein Lieger alsWasserspeicher. Der Pumpmeister kann je nach Bedarf Zusatzwasser in das zu verspülendeBaggergut geben. Wieviel Zusatzwasser benötigt wird, hängt von den zu verspülendenSedimenten ab. Neben dem elektrisch betriebenen „Sauger III“ wird als Ersatz derdieselgetriebene „Sauger V“ vorgehalten.

Bild 9: Schneidkopfsaugbagger AMORIS(Damen)



- 37 -

Bild 10: Saugerstation im Finkenwerder Vorhafen (HPA)

3 Neubau SAUGER III

3.1 Sauger III (Bj.1905)Der SAUGER III besteht aus einem Schiffskörper des Baujahrs 1905, einer darauf befindlichen 10kV Trafostation, sowie einer Fördereinrichtung für das zu verspülende Baggergut. Beides wurde1976 eingebaut, als die ursprünglich mit Öl betriebene Förderanlage einen elektrischen Antrieberhielt. Die unter Deck befindliche Trafoanlage transformiert den Strom von 10 kV auf 6 kV. Mitdieser Spannung wird der 2,25 MW E-Motor für die Förderpumpe gespeist. Weiter wird auf 400 Vtransformiert um die Zusatzwasserpumpe zu betreiben, durch deren Wasserzugabe das Sedimentpumpfähig gemacht wird.

Bild 11: Längsschnitt SAUGER III Bj. 1905 (HPA)

3.2 Gründe für den NeubauDie 1974 gebaute Elektroanlage und Steuerung von SAUGER III wurde zunehmend störanfällig.Insbesondere die Kohlebürsten der Elektromotoren mussten häufig getauscht werden. Insgesamtentsprach die gesamte Elektroanlage nicht mehr dem Stand der Technik. Die



- 38 -

Ersatzteilbeschaffung gestaltete sich zunehmend schwierig. Sowohl aus ökonomischen als auchaus ökologischen Gründen sollte der Spülbetrieb jedoch weiterhin elektrisch durchgeführt werden.Daher kam eine dauerhafte Inbetriebnahme des Reservegerätes SAUGER V nicht in Frage.

Die Erneuerung der Elektroanlage hätte umfangreiche Schiffbau- und Tischlerarbeiten notwendiggemacht. Die Kosten hierfür hätten die Kosten der Erneuerung der Elektroanlage um ein vielfachesübertroffen. Zudem wäre die Fördereinrichtung noch auf dem Stand von 1974 gewesen.Daher wurde entschieden, SAUGER III durch einen gleichfalls elektrisch betriebenen Neubau zuersetzen.

3.3 Anforderungen an den NeubauDie Anforderungen an den Neubau wurden wie folgt definiert:

· Die Bordspannung darf maximal 690 V betragen. Daher wurde parallel zum Bau desSchutensaugers eine Trafostation im Böschungsbereich errichtet, die 10 kV auf 690 Vtransformiert.

· Die Abmessungen des SAUGER III sollten übernommen werden, um denselben Liegeplatznutzen zu können.

· Die Fördereinrichtung soll identisch mit der von SAUGER III (Bj. 1905) sein.· An Bord soll ein kleiner Kran vorhanden sein, um Unrat aus Schuten zu entfernen.· Mit einem großen Kran sollen sowohl die Förderpumpe als auch deren Elektromotor

ausgebaut werden können.· Da die Förderpumpe einwandig ist, sollte der Pumpenraum und der Motorenraum

voneinander getrennt sein.· Der Elektromotor sollte die Pumpe direkt antreiben, frequenzgeregelt und daher ohne

Kohlebürsten sein.· Das Baggergut sollte statt über eine starre Leitung über eine Schwimmleitung an Land

verspült werden.· Der Neubau soll das Einspülen in die METHA für die nächsten 40 Jahre sicherstellen.

Die Förderpumpe wird nach den vorhandenen Plänen nachgebaut, wobei die vorhandenenGussmodelle genutzt werden können. Die Beibehaltung der vorhandenen Förderpumpe istnotwendig gewesen, da die HPA die Pumpe mit eigenem Personal innerhalb von kürzester Zeitinstand setzt. Der durch Abrieb entstandene Verschleiß macht es erforderlich, dasPumpengehäuse regelmäßig aufzuschweißen oder gegebenenfalls den Pumpenkreiselauszutauschen. Die Arbeiten werden in der Regel an einem Wochenende ausgeführt..



- 39 -

3.4 EntwurfDie genannten Anforderungen wurden nach umfangreichen Vorplanungen festgelegt. Da derSchutensauger eine Monopolstellung im Hamburger Hafen einnimmt, sollte der Neubau vollständigredundant sein. Zudem sollten zwei Baggerpumpen und zwei Saugrüssel vorhanden sein. DieserEntwurf wurde aus Kostengründen verworfen. Es wurde ein Entwurf mit einer Förderpumpegewählt, dessen Fördereinrichtung mit der von SAUGER III nahezu identisch ist.

Bild 12: Erster Entwurf mit zwei Baggerpumpen (HPA)

Bild 13: Ausschreibungszeichnung (HPA)



- 40 -

4 Ausschreibung

4.1 Auswahl der AusschreibungsartFür die Ausschreibung wurde als Vergabeart ein europaweiter Teilnahmewettbewerb mitanschließendem Verhandlungsverfahren durchgeführt.

Grund hierfür ist, dass Schutensauger spezielle Nassbaggergeräte sind und wenige WerftenErfahrung im Bau von Nassbaggern haben. Daher sollten die Werften im Vorfeld auf ihretechnische und wirtschaftliche Leistungsfähigkeit hin geprüft werden. Es wurde seitens der HPAmit einer Bauzeit von 24 Monaten von Auftragserteilung bis Inbetriebnahme gerechnet. Es musstegewährleistet sein, dass der Auftragnehmer in dieser Zeit nicht in ernsthafte wirtschaftlicheSchwierigkeiten kommt, die die Ablieferung des Gerätes verzögern konnten.

4.2 TeilnahmewettbewerbDie Teilnehmer des Wettbewerbes wurden besichtigt, um deren Leistungsfähigkeit zu prüfen. VierUnternehmen wurden ins Verhandlungsverfahren übernommen und zur Angebotsabgabeaufgefordert.

Für die Teilnahme am Wettbewerb mussten die Firmen ein Bewerbungsformblatt ausfüllen und

einreichen. Dieses beinhaltete folgendes:

· Verwendungszweck und Aufgabenbeschreibung des Gerätes

· Basisdaten des Bewerbers

· Wirtschaftliche Lage des Teilnehmers inkl. Bonitätsprüfung

· Technische Leistungsfähigkeit (Referenzen, Anlagen, Technisches Büro)

· Besichtigung der Bieter zur Prüfung derer Leistungsfähigkeit

· Bewerbergemeinschaften

· Nachunternehmer

· Eingangskriterien zum Teilnahmewettbewerb

· Weiteres Verfahren (Besichtigung des SAUGER III Voraussetzung für Teilnahme)

Bei der Besichtigung der Bieter auf dem Sauger äußerten die meisten eine Bauzeit die erheblich

unter den von HPA geschätzten 24 Monaten lagen. Dies konnte in den meisten Fällen darauf

zurückgeführt werden, dass die Bieter die Komplexität des Gerätes sowie die Anforderungen der

HPA unterschätzen.



- 41 -

4.3 VerhandlungsverfahrenNach Auswertung der Teilnahmeanträge wurden vier Unternehmen ins Verhandlungsverfahrenübernommen und aufgefordert ein Angebot abzugeben. Es ist nur eine Verhandlungsrundenotwendig gewesen.Der Auftrag wurde im November 2014 an Damen Shipyards vergeben. Ein wesentlicher Grund fürdie Vergabe an Damen Shipyards war deren umfassende Erfahrung im Bau von Hopperbaggernund Schneidkopfsaugbaggern. Zudem ist Damen Shipyards das einzige Unternehmen, das mit derAMORIS ein vergleichbares Gerät gebaut hat.

5 Bauphase

5.1 BauDer Rumpf des neuen SAUGER III entstand bei Ibis Constructie in der Nähe von Leeuwarden(Niederlande). Die Bauaufsicht fand sowohl durch Damen Shipyards als auch durch die HPA statt.

Der Stapellauf fand am 12.Oktober 2015 statt. Die Fördereinrichtung lieferte Damen Dredging unddie Elektroinstallation wurde von der Firma van der Leun Installatiebouw geliefert.

Der Einbau der Elektrotechnik und der Fördereinrichtung sowie die Endausrüstung fand auf derDamen Werft in Hardinxveld-Giessendam (Niederlande) statt. Nach einer ausführlichenErprobungsphase wurde der Neubau, der wie sein Vorgänger SAUGER III heißen soll, im Mai2016 an die HPA übergeben.

Die für den Betrieb des neuen Schutensaugers notwendige Trafostation wurde bereits 2014errichtet. Im Jahr 2015 wurde die Speicherschute durch einen Neubau ersetzt. Mit der Ablieferungvon SAUGER III ist die Erneuerung der HPA Saugerstation beendet. Die neue Anlage ist für eineBetriebsdauer von 40 Jahren ausgelegt. Damit ist die Einspülung von Baggergut in die METHAlangfristig sichergestellt.

Elektroinstallationvan der leun installatiebouw

Lieferung FördereinrichtungDamen Dredging Equipment

AusrüstungDamen Shipyards Gorinchem

RumpfbauLas- en Constructiebedrijf IBIS

ProjektleitungDamen Shipyards

Hardinxveld



- 42 -

5.2 StapellaufAm 12. Oktober 2015 konnte der Stapellauf stattfinden. Dafür wurde der Rumpf über Schienen aufdie Querhelling gefahren. An jedem der beiden äußeren Hellingwagen wurde jeweils innen undaußen ein Hydraulikzylinder angeordnet. Diese sollten den Sauger erst durch Druck nach obenlösen, dann einfahren und gegen den Uhrzeigersinn umschlagen.

5.3 Abnahme und InbetriebnahmeDer SAUGER III ist im Mai 2016 termingerecht fertiggestellt und erprobt. Die Erprobung derFördereinrichtung konnte nur mit Wasser erfolgen. Um die Baggerpumpe unter Betriebsdruck zuerproben wurde gegen eine mit einem Loch versehene Scheibe gebaggert. Für denStromanschluß wurde ein mit Transformatoren beladener Ponton längseits gelegt. Der SAUGER IIIwurde Mitte Mai nach Hamburg überführt. Die Erprobung der Fördereinrichtung, sowie dieInbetriebnahme werden im September erfolgen.

6 Ausblick

Ökologische Aspekte haben vor allem bei öffentlichen Unternehmen eine immer höhere Priorität.Daher steht die Entsorgung von behandlungsbedürftigem Baggergut zunehmend im Fokus derÖffentlichkeit. Somit besteht auch verstärkt die Notwendigkeit Baggergut in Anlagen zurBaggergutbehandlung einzuspülen.

Bild 15: SAUGER III fertig für den Stapellauf(HPA)

Bild 14: Stapellauf SAUGER III (HPA)



- 43 -

Bild 16: Überführung SAUGER III über die Nordsee (Damen Shipyards)

7 Literatur

· Göhren, Harald und Werner, Georg: 150 Jahre maschinelle Nassbaggerei im HamburgerHafen, Schiff & Hafen, Heft 07/84

· Thomas Groß und Michael Wilms: Unterhaltungsbaggerung für die Binnenschifffahrt,Bautechnik 05/2014

· Bald, Jens: Erfahrung aus 100 Jahren, Binnenschifffahrt 07/2016



- 44 -



- 45 -

Alternative Energiewandlung –im Sinne einer klimafreundlicheren Seeschifffahrt

Dipl.-Ing. Anneliese Jost, BMVI

Brennstoffzellen können mit Brennstoffen wie Dieselöl (einschließlich Biodiesel) und anderenKohlen-Wasserstoff enthaltenden Brennstoffen, wie z.B. LNG, Alkoholen etc. genutzt werden. DieEntwicklung von Brennstoffzellen-Energiewandlungssystemen für den Dauerbetrieb aufkommerziellen Seeschiffen wird national unterstützt. Derzeit werden Demonstratoren auf zweiSeeschiffen erprobt.

Schifffahrt, insbesondere Seeschifffahrt ist das Rückgrat unseres heutigen Wohlstands. Sie gilt alsder energieeffizienteste Verkehrsträger und wird heute dennoch als Mitverursacher vonKlimaschäden wahrgenommen. Nicht zuletzt deshalb wird über Schadstoffemissionen undgeregelte Emissionsbegrenzung bzw. Emissionsvermeidung nachgedacht. Lösungen lassen sichinsbesondere bei der Verwendung von Energiequellen, also Schiffsbrennstoffen finden, die wenigoder keine Beimengungen z.B. an Stickstoff- und Schwefel haben.

Die internationale Diskussion über technische Entwicklung und alternative Schiffsantriebe dauertan. Ein erstes Ergebnis ist der so genannte IGF Code (International Code of safety for shipsunsing Gases or other low-flashpoint Fuels), der zum 1.1.2017 über SOLAS Ergänzungen in Krafttreten wird. Damit gibt es eine verbindliche Regelung für Schiffe, die mit LNG als SchiffsbrennstoffVerbrennungsmotoren nutzen.Andere Schiffsbrennstoffe mit niedrigem Flammpunkt können unter Betrachtung des jeweiligenRisikos ebenfalls auf dieser Grundlage zugelassen werden. Konkrete, maßgeschneiderteVorschriften dafür sind in der Diskussion.

Die Motivation der Nutzung dieser Option ergibt sich aus den geltenden Bestimmungen zuEmissionsbegrenzungen zum Beispiel in Nord- und Ostsee. Derzeit werden vor allem diepraktische Nutzung dieser Vorschriften bei Neu- und Umbauten viel diskutiert. Die Versorgung mitentsprechenden LNG-Bunkermöglichkeiten ist eine Herausforderung, die gegenwärtig vielAufmerksamkeit hat.

Aus mehreren Gründen ist ein solcher Schiffsantrieb mit LNG nur als guter aber erster Schritt zuwerten. Dazu zählen u.a.:

· LNG betriebene Schiffe haben zwar die Vorteile der besseren Umweltverträglichkeit, aberoperative Besonderheiten, die gelöst werden müssen, sind nach wie vor eine Hürde. Dazugehören auch die Notwendigkeit der genauen Planung und Vorbereitung des Bunkervorgangs,Probleme mit den Eigenschaften tiefkalter Flüssigkeiten und wenn es sich um dual fuel



- 46 -

Maschinen handelt, Maßnahmen der korrekten Handhabung der Brennstoffumstellungen.Manches dieser Besonderheiten wird zur Routine werden. Sie sind ISM Code relevant undwerden in den Unfallstatistiken auftauchen.

· LNG ist trotz der verbesserten Umweltbilanz nicht ohne Luftschadstoffe zu erzeugen, zuverbrennen. Der Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsmotors ist wegen des geringerenBrennwertes geringer.

· Andere Schiffsbrennstoffe mit ähnlich reduzierten Emissionswerten sind nicht so aufwendig imBetrieb (z.B. wenn sie nicht tief kalt gefahren werden müssen) und ggf. besser verfügbar (wieStraßendiesel).

So werden die Arbeiten an weiteren Kapiteln des IGF Codes bei der IMO in mehrfacher Hinsichtfortgesetzt. Einerseits werden konkrete Risikobetrachtungen und daraus resultierendeMaßnahmen für andere Brennstoffe erarbeitet. (Ich hoffe sehr, dass Methyl/Ethyl Alkohole soverhandelt werden, dass ein in Kraft treten der ersten Ergänzung des IGF Codes zum 1.1.2020möglich sein wird. Das ist im September d.J. möglicherweise absehbar.) Andererseits ist esnaheliegend die alternativen Brennstoffe nicht ausschließlich in Verbrennungsmotoren für denSchiffsantrieb zu nutzen, sondern die Nutzung dieser Energieträger ganzheitlicher zu planen.Deswegen sollte nicht mehr von Schiffsantrieben gesprochen, sondern von Energiewandlern anBord, die auf der Basis der chemischen Nutzung des Energieträgers beruht, also Brennstoffzellen.Dafür werden entsprechende Bestimmungen für den IGF Code erarbeitet.

Das Prinzip der Brennstoffzellen ist nicht neu. Es beruht grundsätzlich darauf, dass bei derReaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff viel Energie frei wird. Deshalb ist diese Reaktion sodurchzuführen, dass sie nicht unkontrolliert, sondern steuerbar wird. Das ist technisch möglich,wenn die beiden Stoffe keine unmittelbare Berührung haben, sondern durch eine Membranvoneinander getrennt elektrischen Strom erzeugen.



- 47 -

Der Wasserstoff wird an der Anode in seineMolekül-Bestandteile aufgespalten.Während die Protonen mit dem Sauerstoffreagieren und sich zu Wasser verbinden,werden die Elektronen über ein Kabel nachaußen abgeleitet. Dabei entsteht zusätzlichWärme, die ebenfalls genutzt werden kann.

Bekannt ist die Brennstoffzelle als Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle schon lange. JulesVerne beschrieb die Brennstoffzelle bereits 1870 folgendermaßen:„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft. Die Energie von morgen ist Wasser, das durch elektrischenStrom zerlegt worden ist. Die so zerlegten Elemente des Wassers, Wasserstoff und Sauerstoff,werden auf unabsehbare Zeit hinaus die Energieversorgung der Erde sichern.“

Die technische Nutzung indes, ist an einige Voraussetzungen geknüpft. So ist z. B. reinerWasserstoff aufwendig herzustellen, schwierig zu transportieren und bei der Verwendung an Bordist ein besonderes, technisches Sicherheitskonzept erforderlich. Zusätzlich sind allgemeine undgrundsätzliche Sicherheitsbedenken eine politische Hürde.

Heutzutage sind Brennstoffzellen leider noch nicht so technisch erprobt und ausentwickelt wieVerbrennungsmotoren. Darüber hinaus gibt es verschieden Arten von Brennstoffzellentypen, diesich z.B. durch den erforderlichen Elektrolyt, die Membran, das Gas der Kathode, die erzeugteLeistung und die Arbeitstemperatur unterscheiden.

Verschiedene Typen der Brennstoffzelle1

Bezeichnung ElektrolytMobiles

IonBrennstoff (Anode)

Gas derKathode

Leistung (kW)

Temperatur (°C)

el.Wirkungs

-grad (%)

AlkalischeBrennstoffzelle

KOH OH− H2 O2 (CO2-frei) 10–100 150–220 40–60

1 Quelle: Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Watt_(Einheit)

https://de.wikipedia.org/wiki/Grad_Celsius

https://de.wikipedia.org/wiki/Alkalische_Brennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Alkalische_Brennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Kalilauge

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserstoff

https://de.wikipedia.org/wiki/Sauerstoff

https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid



- 48 -

(AFC)

Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle(PEMFC)

Polymer-Membran

H+ H2 O2 0,1–500 10–100 35–60

Direktmethanol-Brennstoffzelle(DMFC)

Polymer-Membran

H+ CH3OH O2<0,001–100

60–130 40

Ameisensäure-Brennstoffzelle,div. Katalysatoren(Platin, Palladium,Ruthenium)

Polymer-Membran

H+ HCOOH O2<0,001–100

30, 40(RuCl2(PPh3)2

)

Phosphorsäure-Brennstoffzelle(PAFC)

H3PO4 H3O+ H2 O2 <10.000 110–220 38–40

Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle(MCFC)

Alkali-Carbonat-Schmelzen

CO32−

H2, CH4,Kohlegas

O2 100.000 550–700 48–70

Festoxid-Brennstoffzelle(SOFC)

oxidkeramischerElektrolyt

O2−

H2, CH4,Kohlegas

O2

(Luft)<100.000 450–1000 47–70

Direktkohlenstoff-Brennstoffzelle (SOFC,MCFC)

O2− CO2

(Luft)650 <60

Magnesium-Luft-Brennstoffzelle(MAFC)

O2− MgO2

(Luft)55 <90[

Der Bundesregierung ist die Nutzung von erneuerbaren und umweltfreundlichen Energien wichtig.Deshalb fördert sie die praktische Entwicklung dieser Art der Energienutzung. In diesemZusammenhang hat sie die Entwicklung von Brennstoffzellen-Modulen mit dem Rahmen-Projekte4ships gefördert und plant in Zukunft weitere konkrete Vorhaben in dieser Richtung zuunterstützen. Dabei wird nach Praxis-tauglichen Lösungen mit akzeptablen Sicherheitsrahmengesucht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Polymerelektrolytbrennstoffzelle



https://de.wikipedia.org/wiki/Polymer

https://de.wikipedia.org/wiki/Direktmethanolbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Direktmethanolbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Methanol

https://de.wikipedia.org/wiki/Ameisens%C3%A4ure-Brennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Ameisens%C3%A4ure-Brennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Ameisens%C3%A4ure

https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphors%C3%A4urebrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphors%C3%A4urebrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Phosphors%C3%A4ure

https://de.wikipedia.org/wiki/Schmelzkarbonatbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Schmelzkarbonatbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Alkalimetalle

https://de.wikipedia.org/wiki/Carbonate

https://de.wikipedia.org/wiki/Methan

https://de.wikipedia.org/wiki/Synthesegas

https://de.wikipedia.org/wiki/Synthesegas

https://de.wikipedia.org/wiki/Festoxidbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Festoxidbrennstoffzelle

https://de.wikipedia.org/wiki/Oxidkeramik

https://de.wikipedia.org/wiki/Oxidkeramik

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektrolyt

https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Direktkohlenstoff-Brennstoffzelle&action=edit&redlink=1

https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Direktkohlenstoff-Brennstoffzelle&action=edit&redlink=1

https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnesium-Luft-Brennstoffzelle&action=edit&redlink=1

https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnesium-Luft-Brennstoffzelle&action=edit&redlink=1

https://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzelle#cite_note-11



- 49 -

Im Rahmen von e4ships wurden bisher Einzelprojekte gefördert, deren Ziel nicht nur dieEntwicklung von technischen Konzepten, sondern auch deren Nachweis der Praxistauglichkeitmittels Demonstratoren erbracht werden sollte. Fokus der Projekte sind Sicherheit undMachbarkeit. Die Erfahrungen aus diesen Projekten sind in die internationalen Verhandlungen zumIGF Code eingeflossen. Die Anwendung im Einklang mit den geltenden Vorschriften imSeeverkehr trägt zur Planungssicherheit der Einsatzmöglichkeiten der Fahrzeuge bei.

Um das Modul einer verwendeten Brennstoffzelle konkret zu verstehen (s. Bild), hilft es vor Augenzu haben, dass die eigentliche Zelle, in der Strom und Wärme erzeugt werden, durch dieAnordnung von zusätzlichen Aggregaten zuverlässig versorgt und gesteuert werden muss. Nebender elektronischen Steuerung ist für alle Brennstoffe, die nicht aus reinem Wasserstoff bestehen,ein vorgeschalteter Reformer erforderlich, der diesen Brennstoff (z.B. LNG oder Dieselöl)aufbereitet, also Wasserstoff erzeugt.Damit die Betriebstemperatur des Reformers in den dafür erforderlich engen Grenzen gehaltenwerden kann, muss die erzeugte Wärme durch einen Wärmetauscher abgeführt werden.Bei modularem Aufbau kann durch Anordnung der Brennstoffzellen in Stapeln die erforderlicheLeistung vorgesehen werden.



- 50 -

Die Ausrüstung mit Brennstoffzellen-Modulen als Energiequelle ist den Motoren-/Generatoranlagen auf Schiffen vergleichbar. Das ist für die Sicherheitskonzeption ein wichtigerAspekt. Eine maßgebliche Rolle spielt dabei, dass der in der Brennstoffzelle benötigte Wasserstoffnur innerhalb des Moduls zwischen dem Reformer und der eigentlichen Brennstoffzelle fliest. DieSicherheitsbedenken, die an die Nutzung von Wasserstoff geknüpft sind, werden damitbeantwortet, dass das Risiko räumlich minimiert vorkommt und deshalb handhabbar ist.



- 51 -

Die einzelnen Brennstoffzellen Modulekönnen in Stapeln (Stacks)zusammengefasst werden, die in Schränkeneingebaut werden können. Je nachLeistungsbedarf und spezifischen Daten derBrennstoffzellen-Module kann damit imDesign der Einbau geplant werden.

Die Zuverlässigkeit der Anlagen und ihre Praxistauglichkeit müssen nachgewiesen werden. DieseErprobungen stehen derzeit noch am Anfang. Gleichzeitig erscheint es sinnvoll dieEnergieerzeugung mit Brennstoffzellen nicht unbedingt den traditionellen Anordnungen an Bord zuunterwerfen.



- 52 -

Warum sollten alle Brennstoffzellen-Module innerhalb eines Maschinenraums angeordnet werden?

Ist es nicht sinnvoll alle Energieumwandlungen an Bord ganzheitlich zu betrachten und diese jenach Art der Nutzung verteilt über die Länge des Schiffes anzuordnen? - Wären zum Beispiel jederHauptbrandabschnitt in der Energieversorgung unabhängig von den benachbarten, so wäre diedaraus resultierende zusätzliche Redundanz ein Sicherheitsgewinn für Fälle in denen ein einzigerHauptbrandabschnitt ausfällt.

Es lassen sich sehr viele konzeptionelle Überlegungen anstellen, die aber teilweise zuAnpassungsbedarf des SOLAS-Übereinkommens führen.

Im Rahmen der Förderung von Forschung und Entwicklung hat die Bundesregierung schon 2009ein nationales Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP) auf denWeg gebracht, dessen Ergebnis zur Schifffahrt dieses Jahr bei der SMM vorgestellt werden. Unteranderen gibt es auch maritime Projekte darunter. Zwei dieser Projekte sind für die Seeschifffahrtvon Interesse:

(a) PaXell - Brennstoffzellen an Bord von Kreuzfahrtschiffen und Yachten sowie (b) SchIBZ –Brennstoffzellenstrom für Hochseeschiffe.

(a) PaXell - Brennstoffzellen an BordZielsetzung des PaXell Projektes war es eine bestehende Brennstoffzelle für den Schiffsbetrieb aufKreuzfahrtschiffen,



- 53 -

(Mega-)Yachten oder RoPAX-Fähren zu ertüchtigen. Dafür wurde ein Energiemodul geplant undgebaut, das in ein geplantes dezentrales Energienetz an Bord integriert werden kann. ZurEntwicklung gehören auch ein Sicherheitskonzept und eine Demonstrator Anlage, derenEnergieeffizienz und Emissionen überprüfbar und deren Wirtschaftlichkeit berechnet werden soll.In diesem Sinne wurden Brennstoffe untersucht und Brennstoffsysteme, Brennstoffzellen-Modulsysteme sowie Energiespeicher entwickelt. Eine Demonstratoren Anlage wurde geplant undgebaut.

Zur Anwendung kam eine Hochtemperatur Brennstoffzelle(HT-PEM) als Energiewandler, die mitMethanol betrieben wird. Methanol ist bei Raumtemperatur flüssig, gut zu molekularemWasserstoff (H2) reformierbar, ein Produkt, das in der chemischen Industrie vielfach verwendetund aus regenerativen Quellen herstellbar ist.Als Energiespeicher werden Batterien wie sie für Yachtinstallationen verwendet werden genutzt.Die Nutzung der thermischen Energie zum Heizen oder Kühlen ist in Kombination mit einerAbsorptionskälteanlage vorgesehen.Auf der finnischen Fähre Mariella läuft derzeit die Erprobung der Praxistauglichkeit derBrennstoffzelle. Sie steht auf dem Sonnendeck achtern in dem unscheinbaren kleinen Containerhinter dem Schornstein. Es wird elektrische und thermische Energie in das Bordnetz eingespeist.



- 54 -

Die Beteiligten planen das System weiter zu entwickeln und die Ergebnisse Erprobung für eineverbesserte Laufzeit und größere Leistung zu nutzen. Das Ziel ist in der Tat langfristig eindezentrales Bordnetz zu realisieren.

(b) SchIBZ – Brennstoffzellenstrom für HochseeschiffeDieses Projekt hatte das Ziel unter Verwendung von Straßendiesel als Primärenergiequelle ein500 kW Stromgenerator mit Wärmeintegration für Seeschiffe zu entwickeln.

Die Projektpartner haben ein hochseetaugliches Stromaggregat auf der Grundlage vonFestoxidbrennstoffzellen (SOFC) entwickelt und gefertigt. Dabei mussten alle Aspekte vomEntwurf des Systemdesigns über die Reformierung, der Entwicklung der Brennstoffzelle selbst undder Abgasnachbehandlung umfassend erarbeitet werden. Die Entscheidung für diesenBrennstoffzellen Typ erfolgte, weil dieser ermöglicht eine Handhabung vorzusehen, sehr ähnlichder mit den bisher verwendeten Brennstoffen ähnlich ist. Das System kann aber auch mit Bio-Diesel oder Methan in verflüssigter Form betrieben werden.



- 55 -

Demonstrator Testanlage für 50 kWe

Inzwischen ist auch dieses Projekt aus den Laborerprobungen heraus, die u.a. Reformierung imDauerbetrieb und eine mechanische Erprobung beinhalteten.



- 56 -

Zurzeit läuft eine Demonstrator Version auf der MS Forester. Auch hier wird elektrische undthermische Energie in das Bordnetz eingespeist. Der Demonstrator steht vor dem Frontschott derAufbauten direkt hinter dem Laderaum des Schiffes.

Diese Erprobung wird noch bis Ende 2018 fortgesetzt. Aus den daraus ermittelten Daten wird esFolgearbeiten geben, die ein Design-Review zur Kostensenkung und Überlegungen zurerweiterten Rückgewinnung der Abwärme und möglicherweise Überlegungen zur Automation vonVerbundnetzen beinhalten wird.



Notizen



Kußmaulstraße 17 · 76187 Karlsruhe Tel.: +49 (0) 721 9726-0 · Fax: +49 (0) 721 9726-4540

www.baw.de

Wedeler Landstraße 157 · 22559 Hamburg Tel.: +49 (0) 40 81908-0 · Fax: +49 (0) 40 81908-373

Documents

BW Kolloquium - izw.baw.de · Burckhardt, Mike Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Braunschweig Burger, Michael Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt Bonn Caris, Mathias