EP4147964A1 - Method for converting a dry cargo vehicle with a diesel engine as drive motor to operation with methanol - Google Patents
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- EP4147964A1 EP4147964A1 EP22191159.7A EP22191159A EP4147964A1 EP 4147964 A1 EP4147964 A1 EP 4147964A1 EP 22191159 A EP22191159 A EP 22191159A EP 4147964 A1 EP4147964 A1 EP 4147964A1
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Definitions
- the invention relates to a method for converting a dry freighter with a diesel engine as the drive motor to operate with methanol.
- the object of the invention is to provide an inland waterway ship with reduced emissions.
- a methanol unit comprising at least one methanol tank for supplying the propulsion engine with methanol from the methanol tank is installed in the rear area of the hold in front of the engine bulkhead.
- the invention is based on the idea that dry freighters with a diesel engine can be converted to operate with methanol in a particularly simple and cost-effective manner.
- the rear area of the cargo hold in front of the engine room is particularly suitable for the arrangement of a methanol unit with one or more methanol tanks, because the path to the propulsion engine is very short from this position.
- the cargo hold offers enough space for accommodating the methanol unit and its capacity for transporting goods is only slightly reduced by this accommodation.
- the engine room can remain essentially unchanged for the conversion to operation with methanol.
- the diesel tank can remain unchanged and, if necessary, be used to supply the drive motor with diesel as an ignition medium, as a reserve fuel and/or to operate an auxiliary diesel (eg for generating electricity).
- dry freighters are relatively similar in structure, so that standardized methods and procedures can be used to convert to operation with methanol with the least possible effort, modularly and with as few structural interventions as possible. It is possible to carry out a retrofit without longer and expensive stays in the shipyard. Even older ships can therefore continue to operate in accordance with current exhaust gas regulations.
- the process thus enables the environmentally friendly conversion of diesel-powered dry freighters to run on methanol as the sole fuel or on a dual-fuel combustion system with diesel and methanol, so that these machines meet the highest environmental standards (zero emissions) and can therefore make an important contribution to climate protection.
- green methanol the goal of CO2 neutrality can be achieved and harmful emissions such as NOx and SOx can be significantly reduced. The latter also applies to operation with gray methanol.
- Green methanol is produced by generating hydrogen using renewable energies and converting it to methanol in a synthesis with CO2. The CO2 is then released again during combustion. Therefore, a ship can in principle be operated CO2-neutral with green methanol.
- Gray methanol is based on fossil fuels. Operating a ship with gray methanol has at least the advantage that NOx, SOx and particle emissions are largely avoided. Advantages compared to operation with hydrogen or LNG are in particular the simpler and safer storage and handling of methanol.
- the drive motor is a diesel engine that can be operated with methanol.
- This is preferably the diesel engine that was already installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to run on methanol.
- the diesel engine is optionally optimized for operation with methanol by changing settings or other simple measures.
- the drive motor is a diesel engine that is converted to a diesel engine that can be operated with methanol.
- This is preferably the diesel engine that was already installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to run on methanol, or a diesel engine from another dry freighter that is of the same or a similar type.
- This can also be any diesel engine that has been converted to run on methanol.
- the diesel engine installed in the dry freighter before the conversion is replaced by an internal combustion engine that can be operated with methanol. This can preferably be an internal combustion engine specially constructed or designed for operation with methanol.
- the propulsion engine is a diesel engine provided with a cylinder head with injectors for methanol in addition to injectors for diesel or instead of injectors for diesel. If the diesel engine equipped with injection nozzles for methanol in addition to injection nozzles for diesel, it can also be operated in mixed operation with methanol and diesel.
- the mixing ratios of methanol and diesel are fundamentally arbitrary. Diesel is preferably added to the drive engine for ignition, it being possible for the proportion of diesel added to be small. A maximum of 10% by weight of diesel, more preferably 3 to 5% by weight of diesel, is preferably added if the diesel engine is operated in mixed operation.
- the drive motor is provided with the injection nozzles for methanol instead of the injection nozzles for diesel, in order to operate the diesel engine exclusively with methanol.
- the diesel engine can in particular be the diesel engine installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to operate with methanol or a diesel engine of the same or similar design from another dry freighter.
- the methanol unit comprises a methanol system with one or more of the following components: components for delivering methanol from the methanol tank to the drive engine (e.g. a delivery pump), measuring devices for methanol consumption, measuring devices for determining the indicated engine power of the drive engine.
- the methanol system is connected to the drive engine via at least one fuel line.
- the fuel line is connected to injectors of a diesel engine.
- the methanol unit has an inerting system with at least one nitrogen cylinder, which is connected to the methanol tank and/or a hollow jacket space of at least one fuel line via at least one gas line.
- the inerting system cavities can be filled with inert gas to prevent the accumulation of explosive gas mixtures.
- the methanol unit comprises a diesel system for supplying diesel to the diesel engine and the diesel system is connected to a diesel tank in the stern and to the diesel engine.
- the supply of diesel to the diesel engine in addition to the methanol is controlled via the diesel system.
- the diesel system is connected via at least one fuel line to the diesel tank that was already present in the stern before the conversion and to the diesel injection nozzles of the diesel engine.
- the diesel system includes one or more of the following components: components for the promotion of diesel from the diesel tank to the diesel engine (eg a feed pump), measuring devices for the Methanol consumption, measuring devices for determining the indicated engine power of the diesel engine.
- the at least one methanol tank is installed in the rear area of the hold in the transverse direction to the axis of the ship. This arrangement means that little loading space is lost for accommodating freight.
- exactly two methanol tanks preferably two methanol tanks arranged next to one another in the transverse direction of the ship, are installed in the rear region of the hold.
- a methanol tank can be used as a reserve tank.
- the two methanol tanks can be used to trim the ship.
- the methanol system and/or the inerting system and/or the diesel system is arranged between two methanol tanks arranged next to one another. This is beneficial for symmetrical weight distribution and for connecting the various systems to the methanol tanks and fuel lines.
- the methanol unit is inserted completely into the hold as a structural unit, preferably by means of a crane.
- the methanol unit comprises at least the at least one methanol tank.
- the methanol unit also includes the methanol system and/or the inerting system and/or the diesel system.
- the methanol unit is also possible to expand the methanol unit as a structural unit from the dry freighter.
- the components of the methanol unit are built into the dry freighter separately and/or pre-assembled in smaller assemblies.
- the methanol unit is 8 m wide (transversely across the ship), 4 m high and 1.5 m long (longitudinally across the ship) and/or the at least one tank has a capacity of 36 m 3 .
- the dimensions are matched to the largely identical dimensions of the hold of dry freighters.
- the tank volume is tailored to the loading volume of the common tank vehicles with which the dry freighters can be refueled.
- an additional transverse bulkhead is installed in the hold in front of the methanol unit. This shields the hold from the methanol tanks and increases safety.
- the rear area of the cargo hold containing the methanol unit is covered by a cover extending from the machine front bulkhead to the additional transverse bulkhead.
- the rear area of the cargo space between the machine front bulkhead and transverse bulkhead is equipped with forced ventilation, which ensures a certain air exchange rate in the rear area of the cargo space.
- the cover has an openable hatch through which the rear part of the hold is accessible to carry out inspections, maintenance or repairs.
- the diesel engine is operated exclusively with methanol or simultaneously with methanol from the methanol tank and diesel from the diesel tank.
- no diesel at all or diesel in small proportions of at most 10% by weight, preferably 3 to 5% by weight, is added as the ignition medium for operating the diesel engine.
- diesel and methanol in any mixing ratio, since the diesel engine can continue to be operated with diesel fuel after the conversion.
- the diesel tank can therefore also be used as a reserve tank for operating the dry freighter, for example.
- green or gray methanol is used to operate the diesel engine.
- a dry freighter 1 with a diesel engine for inland navigation comprises a slim hull 2 with a flat ship bottom 3.
- the dry freighter 1 has a short fore ship 4, a somewhat longer stern ship 5 and an elongated central ship 6 with a hold 7 open at the top.
- the side walls 8, 9 of the ship are designed as ballast tanks 10, 11 for ballast water.
- the stern 5 comprises a machine room 12, a shaft system 13, a rudder system 14, a deckhouse 15 with a funnel 16 and a bridge 17 that can be raised and lowered.
- the main engine designed as a diesel engine 18, auxiliary diesel engines 19, 20 for generating electricity, a heating system 21 and a hydraulic system 22 for the steering system 14 are arranged in the engine room 12.
- the shaft system 13 is connected to the main engine 18 .
- ballast tank 23 in the bottom of the ship 3 and trim tanks 24, 25 are located on both sides of the engine room.
- the height of the ship can be adjusted and the position of the dry freighter 1 in the water can be changed, for example to enable bridge passages or to compensate for an uneven distribution of the ship's cargo.
- Bridge 17 can also be lowered for bridge passages.
- the entire engine is replaced with an engine that can be operated exclusively with methanol or with an engine that can be operated with methanol and diesel and/or another fuel, or the cylinder head 26 of the diesel engine 18 is provided with injection nozzles for methanol in addition to the injection nozzles for diesel.
- the originally existing cylinder head 26 has been replaced by a revised or a new cylinder head with injection nozzles for methanol and diesel, or the original cylinder head has also been provided with injection nozzles for methanol.
- the machine room 12 is closed at the front by a machine front bulkhead 27 running in the transverse direction.
- a methanol unit 28 is installed in the loading space 7 directly in front of the engine bulkhead 27.
- the methanol unit 28 is a structural unit which is essentially box-shaped, a width (transverse direction of the ship) of 8 m, has a height of 4 m and a length (in the longitudinal direction of the ship) of 1.5 m.
- the width and height dimensions of the methanol unit 28 are adapted to the dimensions of the loading space 7 .
- the methanol unit 28 comprises two methanol tanks 29, 30 which are arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the ship 1.
- the methanol tanks 29, 30 can have the same filling volume, which is, for example, 18 m 3 each, ie a total of 36 m 3 .
- the methanol unit 28 has a pocket 31 in which a methanol system 32, an inerting system 33 and, if necessary, a diesel system 34 are arranged.
- the methanol system 32 includes components for supplying the diesel engine with methanol (e.g. feed pumps), measuring devices for the methanol consumption and measuring devices for determining the indicated engine output.
- the inerting system 33 includes gas cylinders 35, valves and (inert) gas lines to the methanol tanks 29, 30 and to hollow jacket spaces around fuel lines to the diesel engine. Nitrogen or another inert gas can be pumped into the methanol tanks or the jacket seams and the fuel lines by means of the inerting system 33 in order to prevent an explosion due to the accumulation of small amounts of gas.
- the diesel system 34 includes components for supplying the diesel engine 18 with diesel (e.g. feed pumps), measuring devices for these consumption measurements and measuring devices for determining the indicated engine power.
- the diesel system 34 can be omitted if the diesel engine 18 can only be operated with methanol or is replaced by an internal combustion engine which can only be operated with methanol.
- the methanol tanks 29, 30 can be made of steel and/or plastic.
- the methanol unit 28 can be designed in such a way that the methanol tanks 29, 30 form the supporting structure for the systems 32, 33, 34, in particular if the methanol tanks 29, 30 are made of steel.
- a frame e.g.
- the methanol unit 28 is inserted into the hold 7 with the aid of a crane (e.g. a mobile crane) and connected to the hull 2 by welding, bolting or other fastening methods.
- a crane e.g. a mobile crane
- the methanol unit 28 can be installed in the hold 7 without the ship having to be taken to a shipyard for this purpose.
- the methanol unit 28 After the methanol unit 28 has been installed in the loading space 7, it is connected to the injection nozzles for methanol and for diesel of the diesel engine 18 via fuel lines. Furthermore, the methanol unit 28 is connected to the diesel engine 18 and/or the bridge 17 via data cables in order to control the methanol and diesel systems 32, 34 depending on the desired engine performance.
- An additional transverse bulkhead 36 is welded into the hold 7 directly in front of the methanol unit 28 .
- the area of the loading space 7 between the machine front bulkhead 27 and the additional transverse bulkhead 36 is covered by a screwed-in cover 37 .
- the space between the machine front bulkhead 27, additional transverse bulkhead 36 and cover 37 is ventilated.
- the pocket 31 for inspection, maintenance and repair of the methanol system 32, inerting system 33 and diesel system 34 can be entered via a hatch 38 in the cover 37 that can be opened.
- a ladder 39 is built into the pocket 31 for this purpose.
- Hatch cover 40 for covering the cargo hold 7 can be moved over the cover 37 .
- the two methanol tanks 29, 30 have tank nozzles which are led out through the two side walls of the ship's hull 2 to the outside.
- the methanol unit 28 can also be easily removed from the ship's hull.
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Abstract
Verfahren zum Umrüsten eines Trockenfrachters mit Dieselmotor als Antriebsmotor auf den Betrieb mit Methanol, bei dem in einen hinteren Bereich des Laderaums vor dem Maschinenfrontschott eine Methanoleinheit umfassend mindestens einen Methanoltank zum Versorgen des Antriebsmotors mit Methanol aus dem Methanoltank eingebaut wird. Method for converting a dry freighter with a diesel engine as the propulsion engine to operate with methanol, in which a methanol unit comprising at least one methanol tank for supplying the propulsion engine with methanol from the methanol tank is installed in a rear area of the cargo hold in front of the engine bulkhead.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umrüsten eines Trockenfrachters mit Dieselmotor als Antriebsmotor auf den Betrieb mit Methanol.The invention relates to a method for converting a dry freighter with a diesel engine as the drive motor to operate with methanol.
In der Binnenschifffahrt werden für den Personentransport Fahrgastschiffe und für den Gütertransport Tankschiffe sowie Trockenfrachter mit offenen und durch Lukendeckel abdeckbaren Laderäumen verwendet. Diese Schiffe sind in der Regel mit Dieselmotoren als Antriebsmotoren ausgestattet. Der Transport auf dem Wasser ist zwar deutlich klimafreundlicher als mit dem Lkw, da bei Gütertransporten mit der Binnenschifffahrt pro Tonnenkilometer wesentlich weniger Gramm Treibhausgase ausgestoßen werden, als bei dem Transport mit dem Lkw. Dennoch wäre auch für Binnenschiffe eine weitere Verminderung der Emissionen wünschenswert.In inland navigation, passenger ships are used for passenger transport and tankers and dry freighters with open cargo holds that can be covered by hatch covers are used for goods transport. These ships are usually equipped with diesel engines as propulsion engines. Although transport by water is significantly more climate-friendly than by truck, since transporting goods by inland waterway transports far fewer grams of greenhouse gases per tonne-kilometre than transport by truck. Nevertheless, a further reduction in emissions for inland waterways would also be desirable.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Binnenschiff mit einem verminderten Ausstoß von Emissionen zur Verfügung zu stellen.Proceeding from this, the object of the invention is to provide an inland waterway ship with reduced emissions.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Umrüsten eines Trockenfrachters mit Dieselmotor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung sind in Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.The object is achieved by a method for converting a dry freighter with a diesel engine according to
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umrüsten eines Trockenfrachters mit Dieselmotor als Antriebsmotor auf den Betrieb mit Methanol als Primärbrennstoff wird im hinteren Bereich des Laderaums vor dem Maschinenfrontschott eine Methanoleinheit umfassend mindestens einen Methanoltank für die Versorgung des Antriebsmotors mit Methanol aus dem Methanoltank eingebaut.In the method according to the invention for converting a dry freighter with a diesel engine as the propulsion engine to operate with methanol as the primary fuel, a methanol unit comprising at least one methanol tank for supplying the propulsion engine with methanol from the methanol tank is installed in the rear area of the hold in front of the engine bulkhead.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass Trockenfrachter mit Dieselmotor besonders einfach und kostengünstig auf den Betrieb mit Methanol umgerüstet werden können. Der hintere Bereich des Laderaums vor dem Maschinenraum ist besonders für die Anordnung einer Methanoleinheit mit einem oder mehreren Methanoltanks geeignet, weil von dieser Position aus der Weg zum Antriebsmotor sehr kurz ist. Zudem bietet der Laderaum genügend Platz für die Unterbringung der Methanoleinheit und wird seine Aufnahmekapazität für den Gütertransport durch diese Unterbringung nur unwesentlich verringert. Der Maschinenraum kann für die Umrüstung auf den Betrieb mit Methanol im Wesentlichen unverändert bleiben. Insbesondere kann der Dieseltank unverändert erhalten bleiben und ggfs. für die Versorgung des Antriebsmotors mit Diesel als Zündmedium, als Reservekraftstoff und/oder für den Betrieb eines Hilfsdiesels (z.B. zur Stromerzeugung) verwendet werden. Zudem ist vorteilhaft, dass Trockenfrachter vom Aufbau her relativ ähnlich sind, sodass standardisierte Methoden und Verfahren herangezogen werden können, um die Umrüstung auf den Betrieb mit Methanol mit geringstmöglichem Aufwand, modular und möglichst wenigen schiffbaulichen Eingriffen umsetzen zu können. Es ist möglich, ohne längere und teure Werftaufenthalte einen Retrofit auszuführen. Auch ältere Schiffe können somit entsprechend aktueller Abgasvorschriften weiter im Betrieb bleiben. Somit wird durch das Verfahren die umweltfreundliche Umrüstung von Trockenfrachtern mit Dieselantrieb auf den Betrieb mit Methanol als alleinigem Brennstoff oder auf ein Zweistoffbrennsystem mit Diesel und Methanol vorgenommen, sodass diese Maschinen höchsten Umweltstandards (zero emission) entsprechen und somit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Auf der Basis grünen Methanols kann das Ziel der CO2-Neutralität erreicht und schädliche Emissionen wie NOx und SOx signifikant reduziert werden. Letzteres gilt auch für den Betrieb mit grauem Methanol.The invention is based on the idea that dry freighters with a diesel engine can be converted to operate with methanol in a particularly simple and cost-effective manner. The rear area of the cargo hold in front of the engine room is particularly suitable for the arrangement of a methanol unit with one or more methanol tanks, because the path to the propulsion engine is very short from this position. In addition, the cargo hold offers enough space for accommodating the methanol unit and its capacity for transporting goods is only slightly reduced by this accommodation. The engine room can remain essentially unchanged for the conversion to operation with methanol. In particular, the diesel tank can remain unchanged and, if necessary, be used to supply the drive motor with diesel as an ignition medium, as a reserve fuel and/or to operate an auxiliary diesel (eg for generating electricity). In addition, it is advantageous that dry freighters are relatively similar in structure, so that standardized methods and procedures can be used to convert to operation with methanol with the least possible effort, modularly and with as few structural interventions as possible. It is possible to carry out a retrofit without longer and expensive stays in the shipyard. Even older ships can therefore continue to operate in accordance with current exhaust gas regulations. The process thus enables the environmentally friendly conversion of diesel-powered dry freighters to run on methanol as the sole fuel or on a dual-fuel combustion system with diesel and methanol, so that these machines meet the highest environmental standards (zero emissions) and can therefore make an important contribution to climate protection. On the basis of green methanol, the goal of CO2 neutrality can be achieved and harmful emissions such as NOx and SOx can be significantly reduced. The latter also applies to operation with gray methanol.
Grünes Methanol wird hergestellt, indem mittels erneuerbarer Energien Wasserstoff gewonnen und dieser in einer Synthese mit CO2 zu Methanol versetzt wird. Das CO2 wird dann bei der Verbrennung wieder freigesetzt. Deshalb kann mit grünem Methanol ein Schiff im Prinzip CO2-neutral betrieben werden. Graues Methanol beruht auf fossilen Brennstoffen. Der Betrieb eines Schiffes mit grauem Methanol hat zumindest den Vorteil, dass die NOx-, SOx- und Partikelemissionen weitgehend vermieden werden. Vorteile gegenüber dem Betrieb mit Wasserstoff oder LNG liegen insbesondere in der einfacheren und ungefährlicheren Lagerung und Handhabung von Methanol.Green methanol is produced by generating hydrogen using renewable energies and converting it to methanol in a synthesis with CO2. The CO2 is then released again during combustion. Therefore, a ship can in principle be operated CO2-neutral with green methanol. Gray methanol is based on fossil fuels. Operating a ship with gray methanol has at least the advantage that NOx, SOx and particle emissions are largely avoided. Advantages compared to operation with hydrogen or LNG are in particular the simpler and safer storage and handling of methanol.
Gemäß einer Ausführungsart des Verfahrens ist der Antriebsmotor ein mit Methanol betreibbarer Dieselmotor. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um den Dieselmotor, der vor der Umrüstung des Trockenfrachters auf den Betrieb mit Methanol bereits in den Trockenfrachter eingebaut war. Bei dieser Ausführungsart wird gegebenenfalls der Dieselmotor durch Änderung von Einstellungen oder andere einfache Maßnahmen auf den Betrieb mit Methanol optimiert. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist der Antriebsmotor ein Dieselmotor, der zu einem mit Methanol betreibbaren Dieselmotor umgebaut wird. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um den Dieselmotor, der vor der Umrüstung des Trockenfrachters auf den Betrieb mit Methanol bereits in den Trockenfrachter eingebaut war, oder um einen Dieselmotor aus einem anderen Trockenfrachter, der von demselben oder einem ähnlichen Bautyp ist. Hierbei kann es sich auch um einen beliebigen Dieselmotor handeln, der für den Betrieb mit Methanol umgebaut worden ist. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird der vor der Umrüstung in den Trockenfrachter eingebaute Dieselmotor durch einen mit Methanol betreibbaren Verbrennungsmotor ersetzt. Hierbei kann es sich vorzugsweise um einen speziell für den Betrieb mit Methanol konstruierten bzw. ausgelegten Verbrennungsmotor handeln.According to one embodiment of the method, the drive motor is a diesel engine that can be operated with methanol. This is preferably the diesel engine that was already installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to run on methanol. In this embodiment, the diesel engine is optionally optimized for operation with methanol by changing settings or other simple measures. According to another embodiment, the drive motor is a diesel engine that is converted to a diesel engine that can be operated with methanol. This is preferably the diesel engine that was already installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to run on methanol, or a diesel engine from another dry freighter that is of the same or a similar type. This can also be any diesel engine that has been converted to run on methanol. According to another embodiment, the diesel engine installed in the dry freighter before the conversion is replaced by an internal combustion engine that can be operated with methanol. This can preferably be an internal combustion engine specially constructed or designed for operation with methanol.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Antriebsmotor ein Dieselmotor, der mit einem Zylinderkopf mit Einspritzdüsen für Methanol zusätzlich zu Einspritzdüsen für Diesel oder anstatt der Einspritzdüsen für Diesel versehen ist. Falls der Dieselmotor mit Einspritzdüsen für Methanol zusätzlich zu Einspritzdüsen für Diesel versehen ist, kann dieser auch im Mischbetrieb mit Methanol und Diesel betrieben werden. Die Mischungsverhältnisse von Methanol und Diesel sind grundsätzlich beliebig. Vorzugsweise wird dem Antriebsmotor Diesel zur Zündung zugesetzt, wobei der Anteil des zugesetzten Diesels gering sein kann. Vorzugsweise werden maximal 10 Gew.-% Diesel, weiterhin vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-% Diesel zugesetzt, wenn der Dieselmotor im Mischbetrieb betrieben wird. Alternativ wird der Antriebsmotor mit den Einspritzdüsen für Methanol anstatt der Einspritzdüsen für Diesel versehen, um den Dieselmotor ausschließlich mit Methanol zu betreiben. Bei dem Dieselmotor kann es sich insbesondere um den vor der Umrüstung des Trockenfrachters auf den Betrieb mit Methanol im Trockenfrachter eingebauten Dieselmotor oder um einen Dieselmotor gleicher oder ähnlicher Bauart aus einem anderen Trockenfrachter handeln.According to another embodiment, the propulsion engine is a diesel engine provided with a cylinder head with injectors for methanol in addition to injectors for diesel or instead of injectors for diesel. If the diesel engine equipped with injection nozzles for methanol in addition to injection nozzles for diesel, it can also be operated in mixed operation with methanol and diesel. The mixing ratios of methanol and diesel are fundamentally arbitrary. Diesel is preferably added to the drive engine for ignition, it being possible for the proportion of diesel added to be small. A maximum of 10% by weight of diesel, more preferably 3 to 5% by weight of diesel, is preferably added if the diesel engine is operated in mixed operation. Alternatively, the drive motor is provided with the injection nozzles for methanol instead of the injection nozzles for diesel, in order to operate the diesel engine exclusively with methanol. The diesel engine can in particular be the diesel engine installed in the dry freighter before the conversion of the dry freighter to operate with methanol or a diesel engine of the same or similar design from another dry freighter.
Gemäß einer Ausführungsart des Verfahrens umfasst die Methanoleinheit ein Methanolsystem mit einer oder mehrere der nachfolgenden Komponenten: Komponenten für die Förderung von Methanol aus dem Methanoltank zum Antriebsmotor (z.B. eine Förderpumpe), Messeinrichtungen für den Methanolverbrauch, Messeinrichtungen zur Bestimmung der indizierten Motorleistung des Antriebsmotors. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist das Methanolsystem über mindestens eine Kraftstoffleitung mit dem Antriebsmotor verbunden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Kraftstoffleitung mit Einspritzdüsen eines Dieselmotors verbunden.According to one embodiment of the method, the methanol unit comprises a methanol system with one or more of the following components: components for delivering methanol from the methanol tank to the drive engine (e.g. a delivery pump), measuring devices for methanol consumption, measuring devices for determining the indicated engine power of the drive engine. According to a further embodiment, the methanol system is connected to the drive engine via at least one fuel line. According to another embodiment, the fuel line is connected to injectors of a diesel engine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Methanoleinheit ein Inertisierungssystem mit mindestens einer Stickstoffflasche auf, die über mindestens eine Gasleitung mit dem Methanoltank und/oder einem hohlen Mantelraum mindestens einer Kraftstoffleitung verbunden ist. Mittels des Inertisierungssystems sind Hohlräume mit Inertgas befüllbar, um die Ansammlung explosiver Gasgemische zu vermeiden.According to a further embodiment, the methanol unit has an inerting system with at least one nitrogen cylinder, which is connected to the methanol tank and/or a hollow jacket space of at least one fuel line via at least one gas line. Using the inerting system, cavities can be filled with inert gas to prevent the accumulation of explosive gas mixtures.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die Methanoleinheit ein Dieselsystem zum Versorgen des Dieselmotors mit Diesel und wird das Dieselsystem mit einem Dieseltank im Hinterschiff und mit dem Dieselmotor verbunden. Über das Dieselsystem wird die Zufuhr von Diesel zusätzlich zum Methanol zum Dieselmotor gesteuert. Hierfür wird das Dieselsystem über mindestens eine Kraftstoffleitung mit dem bereits vor der Umrüstung im Hinterschiff vorhandenen Dieseltank und mit den Einspritzdüsen für Diesel des Dieselmotors verbunden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst das Dieselsystem eine oder mehrere der nachfolgenden Komponenten: Komponenten für die Förderung von Diesel aus dem Dieseltank zum Dieselmotor (z.B. eine Förderpumpe), Messeinrichtungen für den Methanolverbrauch, Messeinrichtungen zur Bestimmung der indizierten Motorleistung des Dieselmotors.According to a further embodiment, the methanol unit comprises a diesel system for supplying diesel to the diesel engine and the diesel system is connected to a diesel tank in the stern and to the diesel engine. The supply of diesel to the diesel engine in addition to the methanol is controlled via the diesel system. For this purpose, the diesel system is connected via at least one fuel line to the diesel tank that was already present in the stern before the conversion and to the diesel injection nozzles of the diesel engine. According to a further embodiment, the diesel system includes one or more of the following components: components for the promotion of diesel from the diesel tank to the diesel engine (eg a feed pump), measuring devices for the Methanol consumption, measuring devices for determining the indicated engine power of the diesel engine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird der mindestens ein Methanoltank in Querrichtung zur Schiffsachse in den hinteren Bereich des Laderaums eingebaut. Durch diese Anordnung geht wenig Laderaum für die Aufnahme von Fracht verloren.According to a further embodiment, the at least one methanol tank is installed in the rear area of the hold in the transverse direction to the axis of the ship. This arrangement means that little loading space is lost for accommodating freight.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind genau zwei Methanoltanks, vorzugsweise zwei in Querrichtung des Schiffes nebeneinander angeordnete Methanoltanks, in dem hinteren Bereich des Laderaums eingebaut. Ein Methanoltank kann als Reservetank genutzt werden. Ferner können die beiden Methanoltanks für die Trimmung des Schiffes verwendet werden.According to a further embodiment, exactly two methanol tanks, preferably two methanol tanks arranged next to one another in the transverse direction of the ship, are installed in the rear region of the hold. A methanol tank can be used as a reserve tank. Furthermore, the two methanol tanks can be used to trim the ship.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist zwischen zwei nebeneinander angeordneten Methanoltanks das Methanolsystem und/oder das Inertisierungssystem und/oder das Dieselsystem angeordnet. Dies ist vorteilhaft für eine symmetrische Gewichtsverteilung und für die Verbindung der verschiedenen Systeme mit den Methanoltanks und den Kraftstoffleitungen.According to a further embodiment, the methanol system and/or the inerting system and/or the diesel system is arranged between two methanol tanks arranged next to one another. This is beneficial for symmetrical weight distribution and for connecting the various systems to the methanol tanks and fuel lines.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Methanoleinheit als bauliche Einheit komplett in den Laderaum eingesetzt, vorzugsweise mittels eines Krans. Die Methanoleinheit umfasst zumindest den mindestens einen Methanoltank. Optional umfasst die Methanoleinheit zusätzlich das Methanolsystem und/oder das Inertisierungssystem und/oder das Dieselsystem. Durch den Einbau der Methanoleinheit als bauliche Einheit in den Laderaum kann die Umrüstung stark vereinfacht und in kurzer Zeit durchgeführt werden. Die komplette Methanoleinheit kann in einer Fertigungsstätte gesondert hergestellt, zum Schiff transportiert und in den Laderaum eingesetzt werden. Aufgrund der baulich weitgehend übereinstimmenden Ausführung der Trockenfrachter kann mit demselben Bautyp der Methanoleinheit eine Vielzahl verschiedener Schiffe ausgestattet werden. Zudem ist es möglich, die Methanoleinheit als bauliche Einheit aus dem Trockenfrachter auszubauen. Alternativ zur Ausführung der Methanoleinheit als bauliche Einheit werden die Bestandteile der Methanoleinheit gesondert und/oder in kleineren Baugruppen vormontiert in den Trockenfrachter eingebaut.According to a further embodiment, the methanol unit is inserted completely into the hold as a structural unit, preferably by means of a crane. The methanol unit comprises at least the at least one methanol tank. Optionally, the methanol unit also includes the methanol system and/or the inerting system and/or the diesel system. By installing the methanol unit as a structural unit in the hold, the conversion can be greatly simplified and carried out in a short time. The complete methanol unit can be manufactured separately in a production facility, transported to the ship and used in the hold. Due to the structurally largely identical design of the dry freighters, a large number of different ships can be equipped with the same type of methanol unit. It is also possible to expand the methanol unit as a structural unit from the dry freighter. As an alternative to running the methanol unit as a structural unit, the components of the methanol unit are built into the dry freighter separately and/or pre-assembled in smaller assemblies.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Methanoleinheit Abmessungen von 8 m Breite (in Querrichtung des Schiffes), 4 m Höhe und 1,5 m Länge (in Längsrichtung des Schiffes) auf und/oder weist der mindestens eine Tank ein Fassungsvermögen von 36 m3 auf. Die Abmessungen sind auf die weitestgehend übereinstimmenden Abmessungen des Laderaumes von Trockenfrachtern abgestimmt. Das Tankvolumen ist auf das Ladevolumen der verbreiteten Tankfahrzeuge abgestimmt, mit denen die Trockenfrachter betankt werden können.According to another embodiment, the methanol unit is 8 m wide (transversely across the ship), 4 m high and 1.5 m long (longitudinally across the ship) and/or the at least one tank has a capacity of 36 m 3 . The dimensions are matched to the largely identical dimensions of the hold of dry freighters. The tank volume is tailored to the loading volume of the common tank vehicles with which the dry freighters can be refueled.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird vor der Methanoleinheit ein zusätzliches Querschott in den Laderaum eingebaut. Hierdurch wird der Laderaum von den Methanoltanks abgeschirmt und die Sicherheit erhöht.According to a further embodiment, an additional transverse bulkhead is installed in the hold in front of the methanol unit. This shields the hold from the methanol tanks and increases safety.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit wird der die Methanoleinheit enthaltende hintere Bereich des Laderaums durch einen vom Maschinenfrontschott bis zum zusätzlichen Querschott erstreckten Deckel abgedeckt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der hintere Bereich des Laderaums zwischen Maschinenfrontschott und Querschott mit einer Zwangsbelüftung ausgestattet, die eine bestimmte Luftwechselrate im hinteren Bereich des Laderaums sicherstellt.To further increase safety, the rear area of the cargo hold containing the methanol unit is covered by a cover extending from the machine front bulkhead to the additional transverse bulkhead. According to a further embodiment, the rear area of the cargo space between the machine front bulkhead and transverse bulkhead is equipped with forced ventilation, which ensures a certain air exchange rate in the rear area of the cargo space.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Deckel eine zu öffnende Luke auf, durch die der hintere Bereich des Laderaumes zugänglich ist, um Inspektionen, Wartungen oder Reparaturen auszuführen.According to another embodiment, the cover has an openable hatch through which the rear part of the hold is accessible to carry out inspections, maintenance or repairs.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäß umgerüsteten Trockenfrachters wird der Dieselmotor ausschließlich mit Methanol oder zugleich mit Methanol aus dem Methanoltank und Diesel aus dem Dieseltank betrieben.In a method for operating a dry freighter converted according to the invention, the diesel engine is operated exclusively with methanol or simultaneously with methanol from the methanol tank and diesel from the diesel tank.
Vorzugsweise wird gar kein Diesel oder Diesel in geringen Anteilen von maximal 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-%, als Zündmedium für den Betrieb des Dieselmotors zugesetzt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, Diesel und Methanol in beliebigen Mischungsverhältnissen einzusetzen, da der Dieselmotor nach der Umrüstung weiterhin auch mit Dieselkraftstoff betrieben werden kann. Der Dieseltank kann somit beispielsweise auch als Reservetank für den Betrieb des Trockenfrachters genutzt werden.Preferably, no diesel at all or diesel in small proportions of at most 10% by weight, preferably 3 to 5% by weight, is added as the ignition medium for operating the diesel engine. In principle, however, it is also possible to use diesel and methanol in any mixing ratio, since the diesel engine can continue to be operated with diesel fuel after the conversion. The diesel tank can therefore also be used as a reserve tank for operating the dry freighter, for example.
Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird grünes oder graues Methanol für den Betrieb des Dieselmotors verwendet.According to another embodiment, green or gray methanol is used to operate the diesel engine.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels nicht näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1a-d ein Trockenfrachter mit Dieselmotor in Seitenansicht (Fig. 1a ), Draufsicht (Fig. 1b ), einem horizontalen Längsschnitt (Fig. 1c ) und einem horizontalen Längsschnitt durch den Maschinenraum (Fig. 1d ); -
Fig. 2a-c der hintere Bereich des Laderaums des Trockenfrachters mit eingebauter Methanoleinheit in einem vertikalen Längsschnitt, einem vertikalen Querschnitt und einem horizontalen Längsschnitt, jeweils in einer vergrößerten Teilansicht.
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Fig. 1a-d a dry freighter with diesel engine in side view (Fig. 1a ), Top view (Fig. 1b ), a horizontal longitudinal section (1c ) and a horizontal longitudinal section through the engine room (Fig. 1d ); -
Fig. 2a-c the rear area of the hold of the dry freighter with installed methanol unit in a vertical longitudinal section, a vertical cross section and a horizontal longitudinal section, each in an enlarged partial view.
Gemäß
Das Hinterschiff 5 umfasst einen Maschinenraum 12, eine Wellenanlage 13, eine Ruderanlage 14, ein Deckshaus 15 mit Schornstein 16 und eine anheb- und absenkbare Brücke 17.The stern 5 comprises a
Im Maschinenraum 12 sind die als Dieselmotor 18 ausgebildete Hauptmaschine, Hilfsdiesel 19, 20 zum Erzeugen von Strom, eine Heizungsanlage 21 und ein Hydrauliksystem 22 für die Ruderanlage 14 angeordnet. Die Wellenanlage 13 ist an die Hauptmaschine 18 angeschlossen.The main engine designed as a diesel engine 18,
Unterhalb des Maschinenraumes 12 befindet sich im Schiffsboden 3 ein weiterer Ballasttank 23 und auf den beiden Seiten des Maschinenraumes befinden sich Trimmtanks 24, 25.Below the
Durch Befüllen bzw. Entleeren der Ballast- und Trimmtanks 10, 11, 23, 24, 25 kann die Schiffshöhe angepasst und die Lage des Trockenfrachters 1 im Wasser verändert werden, beispielsweise um Brückendurchfahrten zu ermöglichen bzw. eine ungleichmäßige Verteilung der Schiffsladung auszugleichen. Für Brückendurchfahrten kann auch die Brücke 17 abgesenkt werden.By filling or emptying the ballast and
Bei der erfindungsgemäßen Umrüstung wird der gesamte Motor gegen einen ausschließlich mit Methanol betreibbaren oder einen mit Methanol und Diesel und/oder einem anderen Brennstoff betreibbaren Motor ausgetauscht oder der Zylinderkopf 26 des Dieselmotors 18 zusätzlich zu den Einspritzdüsen für Diesel mit Einspritzdüsen für Methanol versehen. Hierfür ist entweder der ursprünglich vorhandene Zylinderkopf 26 durch einen überarbeiteten oder einen neuen Zylinderkopf mit Einspritzdüsen für Methanol und Diesel ersetzt worden oder der ursprüngliche Zylinderkopf ist zusätzlich mit Einspritzdüsen für Methanol versehen worden.In the conversion according to the invention, the entire engine is replaced with an engine that can be operated exclusively with methanol or with an engine that can be operated with methanol and diesel and/or another fuel, or the cylinder head 26 of the diesel engine 18 is provided with injection nozzles for methanol in addition to the injection nozzles for diesel. For this purpose, either the originally existing cylinder head 26 has been replaced by a revised or a new cylinder head with injection nozzles for methanol and diesel, or the original cylinder head has also been provided with injection nozzles for methanol.
Der Maschinenraum 12 ist vorne durch einen in Querrichtung verlaufenden Maschinenfrontschott 27 abgeschlossen.The
Gemäß
Die Methanoleinheit 28 umfasst zwei Methanoltanks 29, 30, die symmetrisch bezüglich der Längsachse des Schiffes 1 angeordnet sind. Die Methanoltanks 29, 30 können übereinstimmendes Füllvolumen haben, das beispielsweise jeweils 18 m3 beträgt, insgesamt also 36 m3.The
Zwischen den beiden Methanoltanks 28, 30 weist die Methanoleinheit 28 eine Tasche 31 auf, in der ein Methanolsystem 32, ein Inertisierungssystem 33 und ggfs. ein Dieselsystem 34 angeordnet sind. Das Methanolsystem 32 umfasst Komponenten für die Versorgung des Dieselmotors mit Methanol (z.B. Förderpumpen), Messeinrichtungen für den Methanol-Verbrauch und Messeinrichtungen zur Bestimmung der indizierten Motorleistung.Between the two
Das Inertisierungssystem 33 umfasst Gasflaschen 35, Ventile und (Inert-)Gasleitungen zu den Methanoltanks 29, 30 sowie zu hohlen Mantelräumen um Kraftstoffleitungen zum Dieselmotor. Mittels des Inertisierungssystems 33 kann Stickstoff oder ein anderes Inertgas in die Methanoltanks bzw. die Mantelsäume und der Kraftstoffleitungen gepumpt werden, um einer Explosion durch Ansammlung geringer Gasmengen vorzubeugen.The
Das Dieselsystem 34 umfasst Komponenten für die Versorgung des Dieselmotors 18 mit Diesel (z.B. Förderpumpen), Messeinrichtungen für diese Verbrauchsmessungen und Messeinrichtungen zur Bestimmung der indizierten Motorleistung. Das Dieselsystem 34 kann entfallen, falls der Dieselmotor 18 ausschließlich mit Methanol betrieben werden kann oder durch einen Verbrennungsmotor ersetzt wird, der ausschließlich mit Methanol betrieben werden kann.The
Die Methanoltanks 29, 30 können aus Stahl und/oder aus Kunststoff bestehen.The
Die Methanoleinheit 28 kann so ausgebildet sein, dass die Methanoltanks 29, 30 die Tragstruktur für die Systeme 32, 33, 34 bilden, insbesondere wenn die Methanoltanks 29, 30 aus Stahl ausgebildet sind. Es ist aber auch möglich, einen Rahmen z.B. aus Stahl als Tragstruktur der Methanoleinheit 28 zu verwenden, beispielsweise um Methanoltanks 29, 30 aus Kunststoff und die Systeme 32, 33, 34 darin zu halten.The
Die Methanoleinheit 28 ist mit Hilfe eines Krans (z. B. eines Mobilkrans) in den Laderaum 7 eingesetzt und durch Festschweißen, Festschrauben oder andere Befestigungsmethoden mit dem Schiffsrumpf 2 verbunden.The
Die Methanoleinheit 28 kann in den Laderaum 7 eingebaut werden, ohne dass hierfür das Schiff in eine Werft gebracht werden muss.The
Nach dem Einbau der Methanoleinheit 28 in den Laderaum 7 wird diese über Kraftstoffleitungen mit den Einspritzdüsen für Methanol und für Diesel des Dieselmotors 18 verbunden. Ferner wird die Methanoleinheit 28 über Datenkabel mit dem Dieselmotor 18 und/oder der Brücke 17 verbunden, um die Methanol- und Dieselsysteme 32, 34 in Abhängigkeit von der gewünschten Motorleistung zu steuern.After the
Direkt vor der Methanoleinheit 28 ist ein zusätzliches Querschott 36 in den Laderaum 7 eingeschweißt. Der Bereich des Laderaums 7 zwischen dem Maschinenfrontschott 27 und dem zusätzlichen Querschott 36 ist durch einen eingeschraubten Deckel 37 abgedeckt. Der Raum zwischen Maschinenfrontschott 27, zusätzlichem Querschott 36 und Deckel 37 ist zwangsbelüftet.An additional
Über eine zu öffnende Luke 38 im Deckel 37 ist die Tasche 31 zur Inspektion, Wartung und Reparatur des Methanolsystems 32, Inertisierungssystems 33 und Dieselsystems 34 begehbar. Hierfür ist eine Leiter 39 in die Tasche 31 eingebaut.The pocket 31 for inspection, maintenance and repair of the
Lukendeckel 40 zum Abdecken des Laderaums 7 sind bis über den Deckel 37 verschiebbar.
Die beiden Methanoltanks 29, 30 weisen Tankstutzen auf, die durch die beiden Seitenwände des Schiffsrumpfes 2 hindurch nach außen herausgeführt sind.The two
Für den Einbau der Methanoleinheit 28 geht nur ein äußerst geringer Teil des Laderaums 7 verloren.Only an extremely small part of the
Die Methanoleinheit 28 kann auch einfach wieder aus dem Schiffsrumpf ausgebaut werden.The
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BASS CHARLIE: "Next port of call - the methanol bunkering station?", 6 May 2021 (2021-05-06), XP093020087, Retrieved from the Internet <URL:https://www.wartsila.com/insights/article/next-port-of-call-the-methanol-bunkering-station> [retrieved on 20230202] * |
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