Großmotoren - Sauber und betriebssicher?
Das Thema treibt die Entwickler von Großmotoren seit jeher um: die Haltbarkeit und deren Vorhersage. Insbesondere Schiffsmotoren sind dabei ein kritischer Fall, sie dürfen schlichtweg nicht ausfallen. Eine neue, sicher nicht weniger anspruchsvolle Herausforderung für die Hersteller stellen kommende Abgasnormen dar. Die IMO III fordert wahre Technologiesprünge, und der Zeitraum bis zu ihrer Gültigkeit 2016 ist denkbar knapp.
Schäden an einem Schiffsmotor, die unvorhergesehen eintreten, können fatale Folgen haben. Bei punktuellen Störungen oder Mängeln ist noch die Abschaltung einzelner Zylinder möglich, ein Totalausfall des Motors ist aber - je nach Fahrsituation - durchaus mit dem Versagen von Flugzeugtriebwerken zu vergleichen: Ein Totalverlust des Verkehrsmittels droht. In erster Linie ist natürlich an die dahinter stehende Gefährdung von Menschenleben zu denken. Aber auch die Bedrohung für die sensiblen Ökosysteme der Weltmeere, wie jüngst am Great Barrier Reef vor der Küste Australiens, spielt eine große Rolle. Umso wichtiger ist es daher, Vorhersagen über die Haltbarkeit von Schiffsdieselmotoren und deren Komponenten treffen zu können.
Eine der am stärksten beanspruchten Komponenten ist die Kurbelwelle. Experimentelle Untersuchungen zur Dauerfestigkeit an einem solchen Bauteil sind aber extrem zeit- und kostenintensiv - immerhin erreichen Kurbelwellen von Viertakt-Großmotoren bis zu zehn Meter Länge und 30 Tonnen Gewicht. Analytische und numerische Methoden zur Ermittlung der Beanspruchung sind also notwendig. Bedingt durch neue Anforderungen hinsichtlich Massenreduktion oder höherer Motorleistung müssen auch die Verfahren neue und komplexere Aspekte aufgreifen und abbilden. MAN Diesel & Turbo SE beschreibt die Entwicklung und Umsetzung eines entsprechenden numerischen Verfahrens, um die Betriebssicherheit von Kurbelwellen zu bewerten.
Horcht man in die Branche hinein, plagt die Entwickler von Großdieselmotoren derzeit aber insbesondere auch der Gedanke an die scharfen Grenzwerte der Abgasnorm IMO III. Eine Reduktion der Stickoxidemissionen um 80 Prozent gegenüber dem heutigen Stand verlangt nach umfangreichsten Maßnahmen - und selbst an den forschenden Instituten herrscht noch etwas Ratlosigkeit, wie das umgesetzt werden kann. Doch ganz überraschend kommt der Vorstoß der IMO nicht: Was derzeit auf dem Meer emittiert beziehungsweise verbrannt werden darf, ist bei an Land betriebenen Motoren längst undenkbar. Zunehmend rückt dies in das Bewusstsein der Öffentlichkeit und dadurch der Politik. Und es wird eine Frage der Zeit sein, bis auch auf dem offenen Meer der Betrieb mit Schweröl unzulässig wird - auch wenn das möglicherweise die Rentabilität der Schifffahrt einschränkt oder in Teilbereichen gänzlich in Frage stellen könnte.
Doch zunächst sind Strategien für die IMO III zu entwickeln. Abgasnachbehandlung und Hochdruckaufladung werden sicher zu den Maßnahmenpaketen zählen. Wärtsilä bewertet weitere Möglichkeiten und gibt einen Einblick in die daraus folgende Unternehmensstrategie.
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