Nach mehr als 10 Jahren Entwicklungsarbeit hat die International Maritime Organization (IMO) Sicherheitsvorschriften für die Zulassung von Schiffen mit Brennstoffzellenantrieb verabschiedet, die voraussichtlich im Mai 2022 in Kraft treten werden. Diese Entscheidung hat auch direkte Auswirkungen auf die Forschungsvorhaben von EcoShip60. Denn natürlich sind die Sicherheitsvorschriften zu beachten im Projekt „Kompakte Brennstoffzellentechnologie“, bei dem Brennstoffzellen sowie die notwendigen Peripherien bestmöglich in Schiffe unter 60m Länge integriert werden sollen. Ebenso wie beim „Kompakten Genset mit CO₂-neutralem Kraftstoff“, da sich dieses Projekt für eine spätere Klassifizierung ebenfalls an den IMO-Vorschriften orientieren wird.

Das FuE-Projekt zur Entwicklung eines Propellers mit elektromechanischer Pitch-Verstelleinheit wird vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand gefördert. Das auf zwei Jahre angesetzte Projekt geht zum 1. Januar 2022 an den Start. Der Förderantrag durchlief zuvor eine technische, wirtschaftliche und administrative Prüfung. Das Vorhaben geht auf eine Kooperation zwischen der Otto Piening GmbH (Piening Propeller) und dem Fraunhofer IFAM zurück und ist in zwei Forschungsschwerpunkte gegliedert. Zum einen wird ein kompakter E-Motor (Fraunhofer IFAM) entwickelt, welcher elektronisch die Steigung der Propellerflügel steuert, zum anderen eine mechanische Verstelleinheit (Piening), die mittels des E-Motors eine Steigungsverstellung der Propellerflügel ermöglicht. Die neue Propeller-Verstelleinheit soll dabei schnellere Manöverwechsel bei zugleich geringerer Wartungsintensität ermöglichen. Hierfür wird auf Hydrauliköl sowie Ölschmierungen verzichtet, wodurch Ölwechsel und ein möglicher Ölaustritt entfallen sowie etwaige Umweltbelastungen vermieden werden. Die Konstruktion wird vor allem für kleinere Schiffe ausgelegt. Diese weitere ölfreie Verstellmöglichkeit erweitert das Portfolio von Piening Propeller, die bereits einen mit Wasserhydraulik betriebenen Verstellpropeller erfolgreich im Markt platziert haben.  

Das Bild zeigt Mathias Pein (Piening Propeller) und einen Propeller mit integrierter

Wasserhydraulik-Technologie. Nun werden die Erfahrungen daraus für die Elektronische

Pitch-Verstelleinheit genutzt.

Schiffsdieseltechnik Kiel (SDT) hat den Zuwendungsbescheid für das FuE-Projekt „Entwicklung eines kompakten Gensets mit CO2-neutralem Kraftstoff“ erhalten! Bis Februar 2023 wird SDT ein Generatorset mit allen notwendigen Peripherien für die Stromerzeugung mit CO2-neutralem Kraftstoff entwickeln. Dabei soll der modular aufgebaute Grundrahmen des Gensets die Lagerung von einem Methanol-Verbrennungsmotor oder einer Methanol/Wasserstoff-Brennstoffzelle ermöglichen. Durch die geplante Verwendung von Methanol oder Wasserstoff wird das Genset mit einer gasdichten Schallkapsel von dem späteren Maschinenraum abgekapselt. Dadurch soll die Integration des Gensets in den jeweiligen Maschinenraum vereinfach und die notwendigen Anforderungen hinsichtlich der Gassicherheit erfüllen werden.
Wie auch bei den anderen FuE-Projekten des Netzwerks zielt diese Innovation darauf ab, den Einbau in kleineren Schiffen bis 60 Meter zu ermöglichen. Das Unternehmen wird dabei von Abeking & Rasmussen und der MTU Friedrichshafen GmbH unterstützt. Die Ausarbeitung dieses spannenden Projektes erfolgte in enger Zusammenarbeit mit DSN Connecting Knowledge.

Das Kooperationsprojekt „Entwicklung einer smarten Wasserstrahlmanövrieranlage“ beschäftigt sich mit der Konstruktion einer Anlage, die mittels eines Wasserstrahls eine Manövrierhilfe auch für schnelle Schiffe ermöglicht. Hierfür wird von dem Projektpartner Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) eine Steuerungssoftware für das Manövriersystem entwickelt, welche die einzelnen Funktionen der Komponenten (Pumpen, Pumpensteuerung, Armaturen, Hauptantrieb, Joystick) verbindet und somit die Rotations- oder Transversalbewegung des Schiffes ermöglicht. Beschäftigt wird sich hier auch mit den Fragen: Welche Störgrößen können beim dynamischen Positionieren auf ein Schiff einwirken und wie können diese Störungen vorhergesagt werden? Um diese Fragen zu beantworten, hat die CAU ihre Steuerung an einem Offshore-Supply-Vessel modelliert und mögliche Störgrößen analysiert. Aus der Simulation können Rückschlüsse auf die kumulierten Störgrößen, die auf das Schiff wirken, gezogen werden. Somit kann die Steuerungssoftware neben Komponenten- und Umgebungssignalen (durch Sensoren für Wind, Strömung, Wellen) auch Störgrößen erkennen, um Präventionsmaßnahmen ab- und einzuleiten und das Schiff dynamisch zu positionieren. Mit einem Joystick gibt der Nutzer Manöver vor, die mit der implementierten Regelung umgesetzt werden (siehe Video).

Um das Netzwerk und seine innovativen Entwicklungen der allgemeinen Öffentlichkeit bekannter zu machen, beteiligt sich die Hochschule Flensburg an einer Ausstellung: Neben Informationen rund um das Netzwerk und seine Projekte wird das im 3D-Druckverfahren hergestellte Modellboot in einer Fenster-Ausstellung in der Roten Straße in Flensburg erstmals präsentiert. In einem Video kann man außerdem den Entstehungsprozess des Bootes im 3D-Drucker verfolgen.
Die Galerie „Modul1“ ist ein Ausstellungs- und Begegnungsraum. Mitten in der Innenstadt werden hier Aktivitäten der Flensburger Hochschulen gezeigt. Die EcoShip60-Austellung kann noch bis zum 31. Juli begutachtet werden, danach nochmals in den letzten beiden August-Wochen.
Das 3D-Modelboot wurde von dem Maritimen Zentrum der Hochschule Flensburg in Zusammenarbeit mit der S.M.I.L.E. GmbH hergestellt.

Herr Buchalle, Sie bieten mit Ihrem Unternehmen ein sehr breites Spektrum an Produkten und Dienstleistungen rund um Schiffe und Maschinen. Welche Schwerpunkte gibt es dabei?
Knut-Michael Buchalle: Wir sind zu allererst ein Ingenieurbüro mit Ingenieuren, Technikern und technischen Zeichnern. Unser Unternehmensname S.M.I.L.E. stellt dar, in welchen Bereichen wir tätig sind: Schiffbau, Maschinenbau, Industrieanlagen, Lastberechnungen (FEM) und Elektronische Dokumentation. Die Schwerpunkte sind dabei unterschiedlich – je nach Saison und Kunde. Derzeit ist der Maschinenbau sehr stark, wohingegen es aufgrund der allgemeinen Situation weniger Aufträge im Schiffbau gibt. Wir erstellen dafür Fertigungsunterlagen, Bewegungs- und Ablaufsimulationen. Im Bereich der technischen Dokumentation profitieren wir auch von aktuellen Vergaben in der maritimen Rüstung. Für private Kunden erstellen wir zum Beispiel Gutachten für Charterboote.

Was ist Ihre Motivation, Teil des EcoShip60-Netzwerkes zu sein?
KMB: Entstanden ist die Idee aus den Anfragen unserer Kunden. Sie wollten wissen, wie es mit ihren kleineren Schiffen in der Zukunft weitergeht. Sie haben uns gefragt: „Können wir mit dem Dieselmotor auch künftig fahren oder gibt es Alternativen?“ Da war schnell offensichtlich, dass es eine Entwicklungslücke für die kleineren Schiffe gibt. Weil sich die technische Entwicklung auf größere Schiffe konzentriert. Mit dieser Idee sind wir zum Maritimen Cluster Norddeutschland gegangen. Dort sind wir auch mit DSN Connecting Knowledge als Netzwerkmanagementagentur zusammengebracht worden. Gemeinsam haben wir die Idee zum ZIM-Netzwerk weiterentwickelt. EcoShip60 zeichnet sich durch viele hochkarätige Partner aus, die sich hier mit technologischen Entwicklungen beschäftigen, die gesellschaftliche, politische und wirtschaftliche Ereignisse aktuell und für die nächsten Jahrzehnte fordern. EcoShip60 ist ein Netzwerk, das ganzheitliche Ansätze für einen Technologiewandel im maritimen Bereich entwickelt. Als Sprecher der Steuerungsgruppe haben Sie auch eine herausgehobene Funktion. In diesem zukunftsorientierten Projekt steckt viel Herzblut von mir. Deshalb engagiere ich mich auch so stark.

Welches spezielle technologische Thema verfolgen Sie im EcoShip60-Netzwerk?
KMB: Anfangs hatten wir – als Systemanbieter für kleinere Schiffe – ja geplant, die alternativen Antriebssysteme in einem Versuchsträger ganzheitlich anzuwenden. Das ZIM-Programm fördert dies allerdings nicht. Stattdessen nutzen wir die sich ergänzenden Kompetenzen durch Firmen und Institutionen, um verschiedene innovative Lösungen zu entwickeln. Ich selber bin Projektgruppensprecher bei dem FuE-Projekt „Smarte Wasserstrahlmanövrieranlage“, das im letzten Herbst 2020 gestartet ist. Beteiligt sind wir außerdem bei der „Kompakte Brennstoffzellen-Technologie für ein parameterbeschränktes Boot“.

Zum Internetauftritt der S.M.I.L.E. Engineering GmbH

Die EcoShip60-Netzwerkpartner Lübeck Yacht Trave Schiff GmbH und Fraunhofer IFAM haben den Zuwendungsbescheid für ihr Forschungsprojekt „Entwicklung einer lasttragenden Rumpf-Deck-Verbindung für Materialkombinationen im Bootsbau“ erhalten. Das Projekt wurde gemeinsam mit DSN ausgearbeitet und fokussiert dabei die Rumpf-Deck-Verbindung eines Aluminium-Rumpfes und eines Verbundmaterialdecks sowohl für die Berufsschifffahrt als auch für den Sportbootbereich. Dabei soll das Deck ohne zusätzliche Verschraubungen lasttragend mit dem Rumpf verbunden werden. Wie diese Verbindung aussehen kann, wird in den nächsten 21 Monaten erforscht.

Heute hat DSN als Netzwerkmanagement den Zuwendungsbescheid für das vierte EcoShip60-Jahr erhalten. Damit ist es nun offiziell: Das ZIM-Netzwerk für innovative Antriebs- und Energiesysteme für Schiffe bis 60 Meter läuft weiter! Die Netzwerkpartner haben vier spannende Forschungsprojekte, die sie dieses Jahr gerne beantragen möchten:

• Bunkermodul für den Bunkerprozess mit alternativen Kraftstoffen
• Automatisierungssystem
• Prüfstand für Hybride-Antriebssysteme
• Sensorbasiertes Auslesesystem zur Erkennung von Energieverbräuchen

Bei drei weiteren Förderanträgen warten die Netzwerkpartner nur noch auf die Zusage durch den Programmträger VDI/VDE IT:

• Lasttragende Rumpf-Deck-Verbindung für Materialkombinationen im Bootsbau
• Kompaktes Genset mit CO2-neutralem Kraftstoff
• Elektromechanische Pitch-Verstelleinrichtung