1. Ermittlung von Rahmenbedingungen für den Transport von LNG auf Binnenwasser-straßen

Für die Entwicklung von LNG-Binnentankschiffen werden in diesem Arbeitspaket die Entwurfskriterien erarbeitet. Hierzu zählen die möglichen Abmessungen, die Transportwege, die erforderlichen Transportmengen sowie die nachgefragten LNG-Zustände. Das Arbeitspaket beinhaltet ebenfalls die Bestimmung von Lastprofilen, die aus den Daten existierender konventioneller Schiffe und den Transportvorgaben abgeleitet werden.

Die Arbeiten in diesem Paket werden vom Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST) durchgeführt.

2. Optimierung von Tanksystemen für den Einsatz in der Binnenschifffahrt

Besondere Anforderungen an LNG-Tanksysteme entstehen in der Binnenschifffahrt durch das hohe Sicherheitsniveau und die Beschränkung des Laderaumvolumens durch Wassertiefen und Durchfahrtshöhen. Ein parametrisches Rechenmodell soll Tankvolumina, -massen und die zeitabhängige Boil-Off-Gas-Menge unter Vorgabe von Entnahmekurven berechnen, um ein für das Betriebsprofil des Schiffes optimales Tanksystem zu finden. Die Nutzung von modularen Tanksystemen wie LNG-Containern und Tankleichtern hinsichtlich der Sicherheit im Schadensfall wird unter Einsatz von CFD-Methoden untersucht. Umschlagseinrichtungen für LNG-Binnentankschiffe werden konzeptioniert, analysiert und optimiert.

3. Maschinenkonzepte für LNG-betriebene Schiffe

Der unvermeidbare Wärmeübergang in die Tanks führt zu einem Druckanstieg, der durch die Entnahme von Gas zur Nutzung für den Schiffsbetrieb kompensiert werden kann. Im Projekt BinGas wird unter technischen und regulativen Gesichtspunkten untersucht, welche Aggregate für den Gasbetrieb auf Binnenschiffen adaptiert werden können. In der Binnenschifffahrt können längere Liegezeiten auftreten, in denen ein geringer Energiebedarf herrscht und das entstehende BOG nicht unmittelbar genutzt werden kann; hierfür werden Lösungsansätze untersucht. Es wird eine Software entwickelt, mit der das Betriebsverhalten der Maschinenanlage unter Berücksichtigung der BOG-Menge und verschiedener Kraftstoffmischungen aus LNG und Dieselöl simuliert werden kann. Ein wesentliches Ziel im Projekt ist die kombinierte Simulation des Betriebsverhaltens des Tanks und der Maschinenanlage, um das Gesamtsystem Schiff bereits in der Projektphase abbilden zu können. Die entwickelten Methoden sind ebenfalls für die Umrüstung bestehender Schiffe für den LNG-Transport nutzbar.

4. Entwicklung von LNG-Binnentankschiffstypen

Binnentankschiffe sind hochspezialisierte Schiffe, die eine Ladung mit sehr geringer Dichte (450 kg/m³) transportieren. Dies erlaubt den Entwurf sehr flachgehender Schiffe, die auch noch bei niedrigen Wasserständen betrieben werden können oder alternativ schlanker Schiffe mit guten hydrodynamischen Eigenschaften. Daher sollen für verschiedene Tank- und Transportkonzepte Entwürfe entwickelt und untersucht werden. Hierfür werden sowohl numerische Verfahren angewendet, als auch Modellversuche durchgeführt.

Die Konstruktion von LNG-Binnentankschiffen steht in enger Abhängigkeit zu den verwendeten Tanksystemen und erlaubt - bedingt durch die Spezialisierung auf eine Ladungsart - eine speziell für diese Schiffstypen angepasste Konstruktion. Ein Kriterium ist hier die Einbindung des Tanks, gleich welcher Art, in die Schiffsstruktur.

Aufgrund geringer Frachtraten und einer Überkapazität der konventionellen Binnenschiff-fahrt liegen zurzeit zahlreiche Schiffe auf. Zur Deckung eines kurzfristigen Bedarfs an LNG-Binnentankschiffen wird untersucht, unter welchen Bedingungen diese Schiffe zu LNG-Binnentankern umgebaut werden können. Hierzu werden Vertreter verschiedener typischer Schiffe (Kombifrachter, Einhüllentanker, Zweihüllentanker) herangezogen und anhand dieser Beispiele Umbaustrategien erarbeitet.

Die Arbeiten in diesem Paket werden vom Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e. V. (DST) koordiniert und in enger Zusammenarbeit mit der Neuen Triton Schiffswerft durchgeführt.

5. Sicherheitstechnische Bewertung

Die Sicherheit beim Transport von LNG nimmt einen hohen Stellenwert im Projekt ein. Um diese zu gewährleisten, wird zunächst eine Identifikation von möglichen Gefahren durchgeführt, die beim Transport, aber auch beim Umschlag auftreten können und die damit bei den Technologieentwicklungen in Betracht gezogen werden müssen. Für die zum Transport von LNG entwickelten Systeme werden weiterhin umfangreiche Sicherheitsanalysen durchgeführt, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schadensfällen zu minimieren.

Selbst durch umfassendste Sicherheitsmaßnahmen lassen sich Störfälle oder Kollisionen nie vollständig ausschließen. Daher werden mögliche Störfälle wie das Austreten von LNG nach einer Kollision eingehend in Simulationen untersucht, um Gegenmaßnahmen entwickeln zu können. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen ebenfalls einen Beitrag zur nationalen und internationalen Gesetzgebung leisten.

Die Arbeiten werden vom Germanischen Lloyd (GL) koordiniert und in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern durchgeführt.

6. Entwicklung von Fertigungsverfahren für LNG-Tanker

Im Rahmen des Projektes wird untersucht, welche Fertigungsverfahren und -abläufe für den Bau von Tankschiffen für LNG bereits auf den Werften existieren und welche Verfahren neu eingeführt werden müssen. Ebenfalls wird untersucht, unter welchem Aufwand dies möglich ist und welche Fertigungstiefen erforderlich bzw. möglich sind. Ein Beispiel hierfür ist das Handhaben von sehr großen Teilen wie Drucktanks, für die Kräne zur Verfügung stehen müssen, die in der Lage sind, Gewichte im Bereich von 50 t bis 100 t zu handhaben. Diese sind üblicherweise auf Binnenwerften nicht vorhanden. Hier ist zu prüfen, inwieweit eine Zugänglichkeit mit Autokränen gegeben ist, oder ob die Tankmontage an anderem Platz erfolgen muss. Ebenfalls ist die Maschinenanlage des Schiffes zur Propulsion und Aufrechterhaltung des Schiffsbetriebes auf konventionellen Schiffen relativ einfach ausgeführt. Sollen Technologien zur BoilOff-Gas-Verwertung installiert werden, so stellt dies wesentlich höhere technische Anforderungen. Dies umfasst insbesondere die Installation gasführender Leitungen und von Sicherheitssystemen. Ein weiterer Aspekt in diesem Arbeitspaket ist deshalb zu prüfen, welche Richtlinien zusätzlich von der Werft zu beachten sind und wie Fertigungsabläufe abgestimmt werden müssen, um eine sachgerechte und wirtschaftliche Installation zu realisieren.

Dieses Arbeitspaket wird von der Neuen Triton Schiffswerft bearbeitet.