Nachricht

Nov 23, 2023

Wabtecs Power Play

Gregory R. Trauthwein deckt seit mehr als 25 Jahren den globalen maritimen Markt ab...

Gregory R. Trauthwein deckt seit mehr als 25 Jahren den globalen maritimen Markt ab...

30. August 2022

Da Schiffseigner unter Druck stehen, ihre Maschinen zu modernisieren, um die strengen neuen Emissionsziele zu erfüllen, herrscht große Verwirrung. Gerede über „Dekarbonisierung“ und „zukünftige Kraftstoffe“ – Lösungen, die es heute noch nicht gibt – und möglicherweise auch in einer nächsten Generation nicht mehr in Massen verfügbar sein werden – verunreinigen die Diskussion. Da kommt Wabtec, ehemals GE Transportation, ins Spiel, das heute einen Tier-4-konformen Motor anbietet, der keinen Harnstoff benötigt. Ist es die günstigste Antriebslösung auf dem Markt? Nein. Aber der in Pennsylvania ansässige Motorenbauer liefert überzeugende Argumente für seinen 250MDC-Dieselmotor, basierend auf Leistung, Kraftstoffeffizienz und Lebenszykluskosten.

Eine Stromversorgungslösung anzubieten, die sich branchenübergreifend bewährt hat und den höchsten Umweltvorschriften entspricht, mit dem Vorteil, dass dies ohne die zusätzlichen Kosten und den Aufwand eines Harnstoffaufbereitungssystems möglich ist, würde Patrick Webbs Aufgabe scheinbar erleichtern. Aber scheinbar ist das nicht der Fall.

„Es herrscht Verwirrung hinsichtlich der EPA-Tier-4-Emissionsanforderungen und der Dekarbonisierung“, sagte Webb, ein Veteran der maritimen Industrie, der als Global Senior Sales Director, Marine, Stationary and Drill Group bei Wabtec fungiert. „Während sich die EPA auf die Reduzierung von Schadstoffen konzentriert, die ernsthafte Gesundheitsprobleme verursachen, scheinen sich die Medien auf die Reduzierung des CO2-Ausstoßes zu konzentrieren. Außerdem gibt es in den USA und auf der ganzen Welt nur sehr wenig tatsächliche Verfügbarkeit verschiedener erneuerbarer Energiequellen (Kraftstoffquellen).“

Webb und sein Team bei Wabtec mit Sitz in Pennsylvania möchten gerne die Geschichte des EPA Tier 4-konformen Mittelgeschwindigkeitsmotors des Unternehmens erzählen, von dem heute mehr als 100 Motoren in Schiffen installiert sind, was einer Gesamtlaufleistung von mehr als 1.000.000 Stunden entspricht. „Wabtec verfügt über eine großartige, bewährte Lösung, die es Schiffen ermöglicht, mit dem extremen EPA Tier 4-Emissionsniveau zu fahren, ohne dass Harnstoff erforderlich ist. Viele Kunden kämpfen jedoch immer noch darum, Wege zu finden, um diesen Emissionsstandard zu umgehen“, und nennt aktuelle Beispiele Betreiber – gewerbliche und staatliche – entscheiden sich für den Einbau einer größeren Anzahl von Motoren mit kleinerer Leistung, um die Tier-4-Emissionsnormen effektiv zu umgehen. „Es wird viel über sauberere Emissionen geredet, aber hinter den Kulissen gibt es auch Bemühungen, sauberere Emissionen und die vermeintlichen Kosten und Probleme dieser nächsten Stufe der Emissionskontrolle zu vermeiden.“

Trotz der Herausforderungen konnte Wabtec in den letzten Jahren beachtliche Erfolge verzeichnen. „Wabtec Marine Diesel hat in den USA einen Marktanteil von nahezu 0 % erreicht, bevor die EPA-Tier-4-Regeln herauskamen“, sagte Webb. „Sechs Jahre später hat der Wabtec Tier 4 Marine Diesel fast 50 % dieser neuen Motorenverkäufe im Leistungsbereich von 1,7 MW bis 4,5 MW für sich eingenommen. Dieser Erfolg ist zu einem großen Teil auf die Tatsache zurückzuführen, dass Wabtec Marine Diesel der einzige Motor seiner Klasse ist.“ Typ, der die strengsten Emissionsnormen erreichen kann, ohne dass Harnstoff benötigt wird.“8L250MDC. Bild mit freundlicher Genehmigung von Wabtec

Der Motor Die L250/V250MDC-Dieselmotoren von Wabtec erfüllen die Emissionsnormen US EPA Tier 4 und IMO Tier III mit fortschrittlicher Abgaszirkulation (AGR) und ohne die Notwendigkeit, Harnstoff zu verwenden. Der Verzicht auf Harnstoff ist eine besonders wichtige Bezeichnung. „Der Vorteil von Wabtec mit seinem Tier-4-Motor beginnt mit der Tatsache, dass kein Harnstoff benötigt wird, was bedeutet, dass Sie keinen Platz für die zusätzliche Ausrüstung bereitstellen müssen, die für die Tanks und die Lagerung von Harnstoff erforderlich ist, und auch mit den Kosten.“ des Eigentums", sagte Matthew Hart, Plattformleiter, Marine & Stationary Power Systems, Wabtec. „Das Tier 4 250MDC-Produkt basiert auf EGR, mit erhöhter Robustheit in der Antriebsbaugruppe, zweistufiger Turboaufladung und Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung. Es geht auch um Kraftstoffeffizienz und deren Auswirkungen auf die Gesamtbetriebskosten.“ Laut Hart gibt das Wabtec-Team zwar schnell zu, dass der 250MDC nicht der günstigste Motor auf dem Markt ist. Unter Berücksichtigung aller Faktoren ergibt sich eine Amortisationszeit von etwa 18 bis 24 Monaten.

Zusätzlich zur Hardware hat Wabtec ein für seine Bahnkunden übliches Sensorarray in den Motor eingebaut und beginnt nun, auch in der Schifffahrtsindustrie Fuß zu fassen. „Das sind digitale Motoren“, sagte Hart. „Damit gehen erweiterte Möglichkeiten für die On-Board-Diagnose des Tier-4-Motors einher, und es gibt eine verbesserte Diagnose aufgrund aller Sensoren, die mit der Tier-4-Emissionskontrolle in Zusammenhang stehen.“

Laut Hart ist die Bahnindustrie bei der Erfassung und Nutzung von Daten weiter fortgeschritten und verfügt über Modems in den Lokomotiven, die kontinuierlich Daten streamen. „Wir verfügen über ein globales Leistungsoptimierungszentrum, das diese Daten sammelt und Handlungsempfehlungen aussendet. Im Lokomotivenbereich handelt es sich um eine etwas andere Servicestruktur, aber wir prüfen, wie wir diese auf die Schifffahrtsseite ausweiten können.“

Er wies darauf hin, dass die Datenverbindung auf der Marineseite der schwierige Teil sei. „Schiffe verkehren überall und oft ohne Konnektivität, daher ist ein manuellerer Schritt erforderlich, um die Daten zugänglich zu machen und sie dann zu verarbeiten.“

Letztendlich hoffen er und das Wabtec-Team, der maritimen Industrie beim Übergang von der kalenderbasierten zur zustandsbasierten Überwachung zu helfen, „es geht also nicht nur um die Diagnose, wenn etwas ausfällt, sondern wir gehen zur vorausschauenden Wartung über und sagen: ‚Hey, das sollten Sie.‘ Ändern Sie diesen Teil, ändern Sie diesen Filter, denn wir sehen diesen Trend bei der Engine.“

Während einige Unternehmen möglicherweise zögern, Daten weiterzugeben, sagte Peter Twichell, Direktor für Projektmanagement im Bereich Marine Customer Support, dass eine verstärkte Datenfreigabe und -analyse dazu beitragen kann, dass Eigentümer ihre Betriebszeit erhöhen. „Verfügbarkeit ist in der maritimen Industrie von entscheidender Bedeutung, und unserer Erfahrung nach haben sie uns sehr unterstützt“, sagte Twichell. „Wir stoßen wirklich nicht auf großen Widerstand seitens des Kunden, wenn wir nach Protokolldateien fragen, wenn wir dies im Hinblick auf Fehlerbehebung oder vorausschauendes Management erklären, insbesondere wenn wir ein Problem schneller identifizieren und beheben können.“

„Solange die von uns eingesetzten Motoren modern und gut gewartet sind und unsere Rumpfformen fair sind, gibt es kein effizienteres Transportmittel …“ – Christian Reinauer, Reinauer Transportation. Bild mit freundlicher Genehmigung von Reinauer Transportation

Auf den (Reinauer-)Test gestellt Christian Reinauer, Reinauer Transportation, kann vielleicht besser als jeder andere Einblick in den langfristigen Wert der Wabtec Tier 4-Lösung geben. Reinauer betreibt von New York aus eine Flotte von ATBs und Schleppern mit insgesamt 24 Lastkähnen und 23 Schleppern. Von dieser Flotte verfügt Reinauer über vier von Senesco Marine gebaute Schlepper dreier Klassen mit Motoren der Wabtec 250-Serie: Bert Reinauer mit 2x 12V250; und die Josephine, Kristy Ann und Janice Ann Reinauer, alle mit 2x 6L250.

Als er die Gründe für die Wahl von Wabtec erörterte, sagte Reinauer: „Wir hatten eine Schiffsflotte mit der MTU-Serie 16V4000 gebaut, und mit der Tier-4-Anforderung hatte MTU keine zugelassene Lösung anzubieten.“

Also begann Reinauer, sich das gesamte Motorenangebot aller Hersteller anzusehen und entschied sich für das Wabtec-Design mit dem Verzicht auf Harnstoff als Hauptverkaufsargument. „Wir hielten das EGR-Design für eine gute Wahl, da es es schon eine Weile gab“, sagte Reinauer. „Die DEF-Lösungen erforderten eine umfangreiche Abgassystemkonstruktion, für die wir wirklich keinen Platz hatten, und außerdem waren etwa 8 % der Schiffskapazität für die Lagerung von DEF vorgesehen. DEF-Flüssigkeit ist für Metalle etwas ätzend, daher mussten die Tanks dies tun.“ müssen speziell beschichtet sein, um damit umgehen zu können, was später zu Wartungsproblemen führen würde.“

Reinauer sagte auch, dass an den Katalysatoren Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen, „was wiederum die Konstruktion für eine einfache Wartung zu Kopfschmerzen und zusätzlichen Kosten für die Überholung machte. Die (Wabtec-)Motoren waren zunächst teurer und schwieriger zu installieren, aber am Ende.“ Von heute auf morgen haben wir eine bessere Wirtschaftlichkeit und einen besseren Komfort für die Besatzung während der gesamten Lebensdauer des Schiffes.“

Selbst unter den besten Bedingungen gibt es bei der Integration neuer Maschinen in eine Flotte Lernkurven und technische Probleme, und Reinauer war davon nicht ausgenommen. „Wir hatten nur wenige Probleme mit wirklicher Tragweite: ein paar AGR-Kühler und Ventile, die (unsere) Ingenieure selbst austauschen können; eine Wasserpumpe und eine Seewasserpumpe; ein paar Motorstromversorgungen und Sensoren. Ansonsten, so Reinauer, Die Teile wurden gemäß der geplanten Wartung installiert.

Reinauer Transportation ist in maritimen Kreisen als langfristiger Akteur bekannt, der hochwertige Tonnage betreibt und eine Vorliebe dafür hat, die benötigten technischen Talente anzuziehen und zu halten. „Am Anfang war es etwas schwierig, den Support herauszufinden, aber mit dem Support der meisten OEMs sind wir der Meinung, dass wir unsere beste erste Option sind“, sagte Reinauer. „Wir schulen unsere Ingenieure, versorgen sie mit allen notwendigen Ersatzteilen und greifen nur für zusätzliche Unterstützung auf ihre Techniker zurück.“

„Einige Eigentümer lassen den Motor laufen und beauftragen unsere Vertriebspartner mit der regelmäßigen Wartung und Reparatur, wobei sie ihre Aufmerksamkeit auf andere Aspekte der Führung ihres Unternehmens richten“, sagte Twichell. „Dann gibt es Kunden wie Reinauer, die unabhängig sind. Wenn einer ihrer Motoren vor Ort modifiziert werden muss, sagt Chris Reinauer: ‚Schicken Sie uns einfach das Teil und die Anweisungen, wir bauen es ein. Wir wissen, was wir tun.‘ "

Wie jeder, der Schiffe betreibt, bezeugen kann, ist die Aufrechterhaltung der Maschinenleistung ein Teil der Gleichung. Die Aufrechterhaltung der Maschinenleistung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Rentabilität ist eine andere Sache, insbesondere da die Treibstoffpreise in den letzten Monaten stark gestiegen sind. „Wir sehen einen sehr guten Kraftstoffverbrauch und einen extrem niedrigen Ölverbrauch, was eine Möglichkeit darstellt, ohne Nachbehandlung die Abgasnorm Tier IV zu erreichen“, sagte Reinauer. „Die Wartungsfreundlichkeit ist sehr gut, nicht so einfach wie bei einem EMD, aber sie haben in anderen Bereichen im Hinblick auf Tier 4 ihre Vorteile.“

Im Inneren der Wabtec-Fabrik. Bild mit freundlicher Genehmigung von Wabtec

Zukünftige Kraftstoffe und Emissionen Wie viele Eigentümer steht auch Reinauer Transportation vor schwierigen Entscheidungen, die sich heute auf die Kosten und den Betrieb des Unternehmens auswirken werden. Chris Reinauer mag es einfach: „Solange die Motoren, die wir betreiben, modern und gut gewartet sind und unsere Rumpfformen fair sind, gibt es kein effizienteres Transportmittel. Manche Leute denken, dass Null Emissionen unmittelbar bevorstehen.“ Leider ist das alles, was man aus bestimmten politischen Kreisen hört. Ich stimme zu, dass wir vorankommen müssen, aber Batterien sind nicht die Lösung, insbesondere wenn man die Energie bedenkt, die für ihre Herstellung aufgewendet wird. Hybridschiffe sollten dort eingesetzt werden, wo die Transite kürzer sind und lokale Emissionen dazu neigen höher sein. Fähren sind dafür ein wunderbares Einsatzgebiet, aber auch Schiffsanlegeschlepper, also Schiffe, die nicht 24 Stunden am Tag ziehen oder schieben“, sagte Reinauer. „Wir hingegen haben diesen Luxus nicht und benötigen die konzentrierteste Energiemenge, um in manchen Fällen bis zu einer Woche lang mit voller Leistung zu laufen. CNG ist auf dem Vormarsch, aber die Infrastruktur, die wir für die Nutzung benötigen, ist ein Jahrzehnt oder länger.“ weg", wobei die geringere Energiedichte und die Notwendigkeit größerer Kraftstofftanks als Hauptnachteile genannt werden. „Wir beschäftigen uns kontinuierlich mit der Entwicklung alternativer Kraftstoffe und werden höchstwahrscheinlich in den nächsten zehn Jahren damit beginnen, sie irgendwo in unserer Flotte einzusetzen.“

Wabtec betreibt zwei Produktionsstätten in Pennsylvania: eine in Grove City, die Hauptfabrik mit einer Fläche von 42.000 Quadratmetern. Produktionsstätte und ein etwa eine Stunde entferntes Schwesterwerk in Erie, eine Anlage, die sich hauptsächlich der Überholung von Lokomotivmotoren widmet. „Abgesehen von Guss- und Schmiedeteilen, die beschafft werden, handelt es sich um eine komplette Fertigungs-, Montage- und Endtestanlage für Motoren“, sagte Twichell. Mit insgesamt 650 Produktionsmitarbeitern, die auf die beiden Werke verteilt sind, baut Wabtec in der Regel etwa 1.500 Motoren pro Jahr, hauptsächlich für Lokomotiven und Schiffe.

Laut Tamara Gromacki, VP, Marine, Stationary Power and Drill Business, ist sich Wabtec nicht nur der Entwicklung eines starken Produkts für den Start bewusst, sondern auch der Leistungsfähigkeit eines qualifizierten Händlerpartnernetzwerks oder „Channel Partners“, wie Wabtec sie nennt. Wabtec überwacht die Leistung seiner Vertriebspartner genau und „wenn wir feststellen, dass sie in einem Servicebereich Probleme haben, werden Pete Twichell und sein Team versuchen, ihnen bei der Verbesserung ihrer Fähigkeiten zu helfen.“ Ein Wabtec-Vertriebspartner zu werden und zu bleiben, ist nicht auf Dauer möglich, da die Verträge in der Regel ein oder zwei Jahre laufen und der Erneuerungsprozess auf die gesamten Fähigkeiten und das gesamte Personal achtet, um sicherzustellen, dass das Unternehmen weiterhin in der Lage ist, den Endkunden zu bedienen und „der“ zu bleiben passt genau zu Wabtec.“

Obwohl es die Hauptproduktionsanlage schon seit 1971 gibt, handelt es sich praktisch um ein neues und modernes Werk dank einer Umgestaltung im Rahmen des „Brilliant Factory“-Programms von General Electric im Jahr 2017 mit modernisierten Maschinen – einschließlich NC-Bearbeitung, Laserätzen, Laserschweißen, Roboterzelle und Vollautomatik Auch Abgasuntersuchungen – plus neue Beleuchtung und Lackierung.

Mit seinen hauseigenen Prüfständen ist Wabtec in der Lage, mit einer ganzen Reihe von Technologien und Kraftstoffen zu experimentieren, um sicherzustellen, dass seine Motoren nicht nur den Herausforderungen von heute gewachsen sind, sondern sie auch effektiv für zukünftige Veränderungen gewappnet sind. Die Diskussion über zukünftige Kraftstoffe ist bei Wabtec allgegenwärtig und lässt sich laut Hart in zwei Gruppen unterteilen: Die eine wären Biokraftstoffe, Biodiesel und erneuerbarer Diesel; Die zweite Möglichkeit wären die kohlenstoffärmeren Kraftstoffe: Wasserstoff, Methanol und Ammoniak. Er sagte, dass erneuerbarer Diesel der unmittelbarste „Einstieg“ sei.

„Von vielen Anbietern erneuerbarer Kraftstoffe hört man, dass dies die unmittelbarsten Auswirkungen haben wird. Allerdings ist es ziemlich teuer und muss subventioniert werden, um eine kostengünstige Lösung zu sein. Aber für einen Luxusanbieter oder jemanden, der wirklich etwas verdient.“ „Wenn wir ihre CO2-Emissionen senken, ist das eine fantastische Option“, sagte Hart. „Wir planen also den Betrieb mit 100 % erneuerbarem Diesel und die größten Wechselwirkungen gibt es beim Kraftstoffsystem, den Elastomeren und der Filterung, um sicherzustellen, dass alles zuverlässig funktioniert. Bei einigen Biodieseln gibt es definitiv Auswirkungen auf die Wartung.“ , und wir erwägen die Durchführung von Haltbarkeitstests und Feldtests mit einigen unserer Schiffseigner und Vertriebspartner zur vollständigen Validierung

Beim Übergang zu den kohlenstoffarmen und kohlenstofffreien Brennstoffoptionen Wasserstoff-Methanol-Ammoniak kehrt Hart zum Immobilien-Axiom „Standort, Standort, Standort“ zurück und weist darauf hin, dass die Wahl weitgehend davon abhängt, wo sich ein Eigentümer befindet und wo er tätig ist, und zwar bis zum Kraftstoffzugang an bestimmten Orten. „Wasserstoff scheint für einen stationären oder landgestützten Zugangspunkt etwas günstiger zu sein. Methanol und Ammoniak scheinen etwas eher das zu sein, was die Schifffahrtsindustrie bevorzugt, und wir sehen auch, dass die Industrie etwas in Schwung kommt.“ Es ist immer noch unklar, welche Substitutionsraten einbezogen werden sollen. Daher ist es möglicherweise nicht möglich, 100 % Wasserstoff oder 100 % Methanol oder Ammoniak zu verwenden.“

Letztendlich liegt die zukünftige Kraftstofffrage außerhalb des Maschinenraums und im gesamten Schiff, da variable Energiedichten erhebliche Änderungen am Schiffsdesign für Tanks und zusätzliche Maschinen erfordern. Schlepper Josephine hat ein Paar 6L250. Foto mit freundlicher Genehmigung von Reinauer Transportation

Die Cybersicherheit des „digitalen Motors“ gewährleistenDa Schiffs- und Bootseigentümer zunehmend das Versprechen annehmen, das die Digitalisierung verspricht – von zustandsbasierter Überwachung und Wartung bis hin zur Motor- und Reiseoptimierung –, muss die potenzielle Gefahr von Cyberangriffen berücksichtigt werden, damit ein Schiff nicht seine Antriebsnetze abschaltet Schiff, Besatzung und Umwelt gefährden. Zu diesem Zweck arbeitete das Wabtec-Team fleißig daran, die ABS CyberSafety Service Provider-Zertifizierung zu erhalten.

„Wabtec hat einen Schwachstellenbericht und eine Schwachstellenanalyse gemäß den Anforderungen von ABS CyberSafety Volume 7 erstellt“, sagte Mike Taylor, technischer Leiter, Marine & Stationary System Engineering, Wabtec. „Dieser Bericht ist eine umfassende Untersuchung des Kontrollsystems, listet Zugangspunkte, die Topologie oder Architektur des Systems auf und analysiert potenzielle Schwachstellen innerhalb des Systems.“

Wabtec stellte umfangreiche Dokumentation zum internen Risikomanagement, zu Richtlinien und Verfahren, zum Änderungsmanagement und zur Konfigurationskontrolle sowie Einzelheiten zum Wabtec Incident Response Team bereit, sagte Taylor. Darüber hinaus wurden Cybersicherheitsschulungen für alle relevanten Mitarbeiter konzipiert und durchgeführt. Um den Service Provider PDA mit ABS zu erhalten, führte Wabtec laut Taylor einen Typtest mit der anwesenden Klassifikationsgesellschaft sowie ein Cybersicherheitsaudit durch, um nachzuweisen, dass das Wabtec ECS-4-Steuerungssystem die ABS-Ausrüstungsanforderungen erfüllt. Abschließend bereitete Wabtec eine Tabletop-Übung zur Cybersicherheit vor und präsentierte diese. Dabei handelt es sich um eine Übung, die darauf abzielt, die Teilnehmer aufzuklären und sie zum Nachdenken über potenzielle Gefahren und Vorgehensweisen im Bereich der Cybersicherheit anzuregen.

„Wir versuchen, die Anzahl der Eindringungspunkte zu reduzieren und sicherzustellen, dass wir keine Bedenken hinsichtlich der Cybersicherheit verbreiten, da diese Schiffe äußerst komplex sind. Der Motor ist nur ein Teil davon und es gibt viele Zugangspunkte dazu.“ Das Schiff muss in die Lage sein, in den Motor einzudringen. Wir möchten sicherstellen, dass wir versuchen, einen Puffer zwischen allen anderen Eindringpunkten zu haben, die möglicherweise in einem anderen Drittsystem verfügbar sind und möglicherweise auch in unser System eindringen könnten. As Beispielsweise erfolgt das Laden unserer gesamten Software über ein Softwaretool, das Wabtec entwickelt hat, um Cyber-Bedrohungen über USBs zu beseitigen.“