Man könnte annehmen, dass es nichts langweiligeres als einen Dieselmotor gibt. Aber vor einigen Jahren habe ich etwas von einem Schiff gehört, dessen Dieselmotor dann noch etwas besonderes war. Es war beim Bau das größte Containerschiff der Welt und hört auf den Namen Emma Maersk.
Der Dieselmotor ist dabei an sich nichts besonderes (auch wenn es ein verdammt großes Ding ist), aber manchmal lohnt es sich eben doch nicht nur auf die inneren Werte zu schauen, sondern nur die äußeren. Wobei die inneren Werte, der Dieselmotor an sich, gar nicht schlecht sind. Er erreicht eine Leistung von 80MW und eine Effizienz von knapp über 49% und verbrennt seinen Diesel damit so effizient wie ein Gas-und-Dampf Kraftwerk. Allerdings ist das nur der Dieselmotor an sich.
Aber auch Dieselmotoren haben Abwärme, die an die Umgebung abgegeben wird. Und die wird in der Emma Maersk zusätzlich zur Energieerzeugung genutzt und betreibt damit auch keinen kleinen Aufwand. Bilder davon kann man sich in einer Präsentation des Schiffsbauers anschauen (Seite 23 ff).
Das Prinzip ist klar. Die Häfte der Energie des Treibstoffs kommt als Arbeit aus dem Motor heraus, die andere Hälfte als Abwärme. Teilweise sind die Temperaturen dieser Abwärme hoch genug um damit Dampf zu erzeugen und eine Dampfturbine anzutreiben – und das hat man in dem Schiff auch getan.
Die Abwärme dieses Dieselmotors befindet sich dabei etwa drei Vierteln im Abgas. Etwa eins dieser drei Viertel davon wird zum Betrieb der Turbolader benutzt, womit die Hälfte der Abwärme übrig bleibt. Diese Hälfte von der Abwärme wird zur Dampferzeugung benutzt – das sind also rund 25% der Energie des Treibstoffs.
Natürlich sind die Bedingungen nicht ideal und die Wärmemengen sind auch ziemlich klein. Für eine Dampfturbine sind 40MW Wärme zur Dampferzeugung schon sehr wenig und der Dampf erreicht auch nur Temperaturen von etwa 260 Grad. Deshalb erreichen die Dampfturbinen auch nur eine Effizienz von knapp 24%.
Das reicht aber immerhin um zusätzlich zur Leistung es Motors von 80MW noch 9,6MW Strom zu erzeugen. Die Gesamteffizienz beträgt damit 55%, etwa 5% mehr als in einem Gas-und-Dampf Kraftwerk.
Und das Ende der Fahnenstange scheint auch noch nicht ganz erreicht zu sein, wie der Hersteller hier zeigt. Vor allem könnte man durch den “Organic Rankine Cycle” (Dampfturbinen mit organischen Verbindungen, die niedrigere Siedetemperaturen haben), noch bis zu 3% zusätzliche Leistung heraus holen. (Also 1,5% mehr Effizienz.)
Insgesamt ist es durchaus beeindruckend, welche Leistungen Dieselmotoren bringen können. Allerdings hängt das wohl und wehe dieser Motorn vom Treibstoff und den generierten Abgasen ab. In einem Kraftwerk an Land könnte man die Abgase deutlich besser behandeln (vor allem entschwefeln), auf See bleibt nichts anderes übrig, als entschwefelten Treibstoff zu nutzen. Die Richtlinien dafür wurden 2012 ausgegeben, es wird aber noch bis 2020 dauern, bis sie vollständig umgesetzt werden.
Interessant ist in dem Zusammenhang wohl auch die Möglichkeit, dass man Dieselmotoren auch mit Erdgas betreiben kann. Allerdings sind Dieselmotoren auch wesentlich größer und aufwändiger herzustellen, als die Gasturbinen die bislang dafür eingesetzt werden. Wenn man bedenkt, dass eine Reihe Gaskraftwerke bereits heute stillgelegt wurden, weil sie durch die Eingriffe auf dem Strommarkt nicht mehr wirtschaftlich arbeiten können, wird es dazu wohl kaum kommen.
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