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Aug 13, 2023

Bewältigung der Herausforderungen bei der Einhaltung von Meeresemissionsvorschriften

Von Dr. David Phillips30. August 2022 Fragmentierter Charakter globaler Anforderungen

Von Dr. David Phillips30. August 2022

Aufgrund der Fragmentierung globaler Anforderungen sind Vorschriften schwer zu entschlüsseln und die Einhaltung stellt eine Herausforderung dar

Die weltweite Schifffahrtsindustrie steht aufgrund der zahlreichen und unterschiedlichen Emissionsvorschriften, die für sie gelten, unter intensiver Beobachtung. Um die aktuellen Anforderungen und die Zukunft der Schifffahrtsindustrie zu ermitteln, legt Dr. David Phillips, technischer Direktor bei Eminox, fest, wie die Einhaltung der Emissionsvorschriften aussieht, untersucht die Herausforderungen, mit denen die Schifffahrtsindustrie konfrontiert ist, und bietet Leitlinien für den Übergang zur globalen Ausrichtung Emissionsreduktionsziel.

Da über 90 % des Welthandels auf dem Seeweg abgewickelt werden, überrascht es nicht, dass die von der Schifffahrtsindustrie verursachten Emissionen sie zu einem der weltweit größten Produzenten von Treibhausgasen (THG) machen. Die Fragmentierung der globalen gesetzlichen Anforderungen an Emissionen in der Schifffahrtsindustrie bringt jedoch eine Reihe von Herausforderungen mit sich, die schwer zu entschlüsseln sind.

Wenn es um Emissionsvorschriften geht, gibt es in der Schifffahrtsindustrie mehrere Organisationen, die diese Emissionen regulieren. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) ist vielleicht die bekannteste. Allerdings haben unter anderem die Europäische Union (EU) und die US-Umweltschutzbehörde (EPA) jeweils unterschiedliche gesetzliche Anforderungen.

Aufgrund der Natur des Sektors müssen Schiffe in verschiedenen Gebieten verkehren und müssen daher die unterschiedlichen Emissionsvorschriften einhalten, einschließlich der von einzelnen Häfen festgelegten. Dies ist eine Herausforderung für alle, die in allen Bereichen der Schifffahrtsindustrie arbeiten.

Die IMO beispielsweise hat sich in ihren neuesten Tier-3-Vorschriften ehrgeizige Ziele gesetzt, um die Emissionen bis 2050 um 50 % zu reduzieren. Außerdem hat sie in diesen neuesten Vorschriften mehrere Emission Control Areas (ECA) geschaffen, die speziell die Reduzierung von Stickoxiden unterstützen (NOx).

Im Jahr 2000 wurde der MARPOL-Anhang 6 der IMO erstmals mit der Einführung von IMO Tier 1 übernommen. Seitdem wurde mit jeder weiteren Verordnung, IMO Tier 2 und jetzt IMO Tier 3, das Bestreben fortgesetzt, schädliche Emissionen zu senken, die durch globale Schifffahrtskanäle entstehen.

Bei der neuesten IMO Tier 3 handelt es sich um eine internationale Reihe von Standards zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und zur Verbesserung der Luftqualität durch die Kontrolle der Emissionen von Schiffen, mit besonderem Schwerpunkt auf der Reduzierung der NOx-Emissionen.

Alle Beteiligten in der Schifffahrtsbranche, wie Schiffbauer, Betreiber, Eigentümer, Dienstleister und Motorenhersteller, müssen diese Emissionsvorschriften berücksichtigen und Wege finden, wie sie die Standards einhalten können. Ein wichtiger Weg ist die Spezifikation und Installation des richtigen Abgassystems in Schiffen, das die Emissionen kontrolliert und schädliche Elemente entfernt.

Die Unterschiede bei den Standards auf der ganzen Welt bedeuten, dass in der Zwischenzeit – bis alle Schiffe die Konformität erreicht haben und über die erforderlichen konformen Nachbehandlungssysteme verfügen – diejenigen, die in der Schifffahrtsbranche arbeiten, sich der Vorschriften, die sie einhalten müssen, vollständig bewusst sein müssen. wo auch immer sich ihr Schiff befindet.

Andere regionale Vorschriften, wie beispielsweise die Emissionsgrenzwerte der Stufe 5 für Binnenschiffe, die 2016 vom Europäischen Parlament verabschiedet wurden und seit dem 1. Januar 2019 eine rechtsverbindliche Anforderung sind, bringen weitere Herausforderungen mit sich.

Für ein Schiff, das mehrere geografische Gesetzgebungsgebiete durchquert, kann sich die Einhaltung der Vorschriften als zeitaufwändig und hinderlich für die Effizienz erweisen.

Zwei Herausforderungen sind die größten:

Auch wenn die Vorschriften robust erscheinen, ist die tatsächliche Einhaltung und Durchsetzung nicht ohne Lücken.

Wenn Schiffbauer, Betreiber und Motorenhersteller nach Lösungen suchen, um die neuesten Vorschriften (IMO 3 und Stufe 5 IWW) zu erfüllen, kann es schwierig sein, eine Lösung zu finden, die auch anderen Anforderungen gerecht wird, z dass Emissionstechnologien die Leistung eines mittelschnell fahrenden Schiffs beeinträchtigen können.

Die Aufrüstung dieser Motoren mit den neuesten Technologien zur Emissionsreduzierung, die typischerweise mit 400 bis 1200 U/min betrieben werden, ist kurz-, mittel- und langfristig der Schlüssel zur erheblichen Reduzierung der Luft- und Wasserverschmutzung durch die globale Schifffahrtsindustrie.

Diese Technologien zur Emissionsreduzierung liefern leistungsstarke Lösungen und greifbare Vorteile. Die verfügbaren Lösungen sind skalierbar und unterstützen Motorleistungen zwischen 1 MW und 10 MW und decken einen erheblichen Teil des Leistungsbereichs der Schifffahrtsindustrie ab. Diese kompakten Lösungen mit geringem Gegendruck werden Motorenhersteller dabei unterstützen, Motoren zu produzieren, die den neuesten Vorschriften entsprechen.

Die Abgasnachbehandlung hat nur minimale Auswirkungen auf die Motorleistung und gewährleistet gleichzeitig die Einhaltung der Emissionsvorschriften mit weitreichenden Vorteilen.

Typische große Abgasnachbehandlungssysteme (EATS) verwenden eine Reihe quadratischer Substrate, die Katalysatorreaktorbetten bilden, die in großen Gehäusen untergebracht sind. Substrate mit niedrigem CPSI tragen dazu bei, den Gesamtdruckabfall im System zu minimieren und das Risiko zu verringern, dass Partikel Verstopfungen verursachen.

Die Hauptkomponenten des Systems sind ein Dieseloxidationskatalysator (DOC), ein Dieselpartikelfilter (DPF) und eine selektive katalytische Reduktion (SCR), die einzeln oder in beliebiger Kombination als System zur Reduzierung von Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffen ( HC), Feinstaub (PM) und NOx, die nachweislich die Luftqualität beeinträchtigen und/oder die menschliche Gesundheit schädigen.

Darüber hinaus, und das ist das Wichtigste, sorgen ausgefeilte Steuerungslösungen dafür, dass das EATS und der Motor effektiv kommunizieren, was zu weniger Ausfallzeiten und einer höheren Leistung des Schiffes führt. Fortschrittliche Technologien, wie sie vom Team bei Eminox entwickelt wurden, bieten die Flexibilität, sowohl bei Neuinstallationen als auch bei der Nachrüstung bestehender Schiffe eingesetzt zu werden.

Die IMO-Vorschriften werden kontinuierlich überprüft, um sicherzustellen, dass in der gesamten maritimen Industrie bewährte Verfahren festgelegt werden. In diesem Jahr sind weitere Änderungen fällig, und es wird erwartet, dass diese weiterhin zu der bis 2050 erforderlichen Reduzierung der Emissionen um 50 % führen werden.

Die Schifffahrtsindustrie und ihre Leitungsgremien haben eindeutig das Endziel vor Augen und es sind die Designer, Hersteller und Installateure lösungsorientierter Technologie, die allen Bereichen der Schifffahrtsindustrie zeigen können, was möglich ist.

Da Nachhaltigkeit und Emissionen für viele Unternehmen und ihre Umweltpolitik immer wichtiger werden, kann davon ausgegangen werden, dass Emissionsvorschriften stärker sichtbar werden. Es ist zu erwarten, dass die Vision, diese Vorschriften nicht nur zu erfüllen, sondern zu übertreffen, zu einem Faktor im Entscheidungsprozess wird, der alle Beteiligten betrifft, einschließlich der Beschaffung von Schifffahrtsdienstleistungen, neuen Schiffen, Nachrüstsystemen und Motorenanbietern.

Längerfristig wird der Übergang zu alternativen Kraftstoffquellen unausweichlich sein und letztendlich der Wandel sein, der die Zukunft prägt. Es sollte berücksichtigt werden, welche Auswirkungen diese Kraftstoffquellen auf die Emissionen haben würden. In mancher Hinsicht sind sie nicht so günstig, wie man meinen könnte. Obwohl sie eine dringend benötigte Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen und den CO2-Ausstoß reduzieren werden, werden sie dennoch Probleme bei der Einhaltung der geltenden Vorschriften aufwerfen. Daher werden weiterhin Lösungen zur Emissionsreduzierung erforderlich sein, entweder als OE-Motorteil oder als Nachrüstlösung.

Solche alternativen Kraftstoffquellen könnten ein wirksames Instrument zur Dekarbonisierung der Schifffahrtsindustrie sein. Da die Vorschriften jedoch immer strenger werden, werden Emissionskontrollsysteme weiterhin eine große Rolle bei der Entfernung gefährlicher Gase aus dem Abgassystem von Schiffen spielen.

Über den Autor: Dr. David Phillips ist technischer Leiter bei Eminox, einem Unternehmen, das Abgasnachbehandlungssysteme entwickelt und herstellt. Um das vollständige White Paper von Eminox zu lesen, das sich noch eingehender mit den für die Schifffahrtsindustrie verfügbaren Lösungen befasst, besuchen Sie https://eminox.com/downloads/