CliNeR-ECo: Climate neutral retrofit - Engine concepts: Methanol-Retrofitkonzept für Medium Speed Marine Motoren

Abstract

Die Klimaziele der International Maritime Organization (IMO) machen deutlich, dass substanzielle Emissionsminderungen in der Schifffahrt kurzfristig nicht allein durch Neubauten erreicht werden können, sondern wirksame Lösungen für den bestehenden Motorenbestand erforderlich sind [1]. Mit der 2023 verabschiedeten IMO-Strategie und ihren verschärften Zielsetzungen hat diese Anforderung zusätzlich an Bedeutung gewonnen [2]. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel des Verbundvorhabens Cli-NeR-ECo die Erarbeitung und Bewertung zeitnah umsetzbarer sowie technisch und wirtschaftlich tragfähiger Retrofitkonzepte für Bestandsflotten maritimer Medium-Speed-Großmotoren. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines auf e-Methanol basierenden Brennverfahrens- und Systemkonzepts, das eine deutliche Reduktion der Netto-CO₂-Emissionen ermöglicht und zugleich die spezifischen Randbedingungen maritimer Bestandsmotoren berücksichtigt. Ergänzend wird die Übertragbarkeit wesentlicher Technologiebausteine auf weitere Kraftstoffe, insbesondere Ammoniak (NH₃) und LNG, untersucht, um ein modulares Baukastensystem für unterschiedliche Einsatz- und Infrastrukturbedingungen bereitzustellen. Das messbare Gesamtziel des Vorhabens ist ein realisierbares und marktattraktives Retrofitkonzept, das in repräsentativen Anwendungen eine Netto-CO₂-Reduktion von mindestens 60 % erreicht. Unter Berücksichtigung der Nachforderungen wird dieses Ziel motortechnisch dadurch konkretisiert, dass im für Marineaggregate typischen Lastbereich von etwa 40 bis 85 % möglichst hohe Methanolsubstitutionsraten bei mindestens dieselvergleichbarem Wirkungsgrad angestrebt werden, während im oberen Lastbereich ein technisch beherrschbarer Mischbetrieb mit reduzierten Methanolanteilen vorgesehen ist. Gegenüber modernen mittelschnelllaufenden Dieselmotoren ist dabei keine Verschlechterung wesentlicher Kenngrößen wie effektiver Mitteldruck, Wirkungsgrad und spezifischer Kraftstoffverbrauch in den relevanten Betriebsbereichen anzustreben; zugleich soll das Konzept gegenüber reinen Methanol-Brennverfahren im Großmotorenbereich einen klaren Vorteil in Bezug auf Retrofitfähigkeit, Investitionsaufwand, Redundanz und zeitnahe Flottenwirksamkeit bieten. Das Vorhaben schafft damit die Grundlage, wissenschaftliche Erkenntnisse, Simulationsmethoden und Einspritz- sowie Integrationskonzepte in eine industriell nutzbare Lösung zu überführen, die einen substanziellen Beitrag zur Erreichung der IMO-Ziele und zur Defossilisierung der Schifffahrt leisten kann.