Beitrag von Dr. Torsten Brinkmann und Ina Frings
Obwohl alle Projektmitglieder und Wissenschaftler den gemeinsamen Antrieb haben, das neue Schiff so nachhaltig und umweltverträglich wie möglich zu nutzen, so läuft es doch auf unterschiedliche Antriebsformen im späteren Betrieb hinaus. Das bereits vorgestellte Szenario mit Einsatz der Wasserstofftechnologie ist eine Form davon. Doch es wird auch noch den herkömmlichen Dieselantrieb geben – und genau da werden Lösungsmöglichkeiten zur Emissionsminimierung mittels Membrantechnologie erprobt.
Dr. Torsten Brinkmann und Carsten Scholles aus dem Institut für Membranforschung sind in die Planung des neuen Schiffs eingebunden. Membranen können für eine Vielzahl von Trennaufgaben eingesetzt werden. Bekannter sind vielleicht, gerade im maritimen Bereich, die Anlagen zur Meerwasserentsalzung und zur Schmutzwasseraufbereitung.
Aber auch in der Gasphase gibt es interessante Anwendungen, wie die Abtrennung von Wasserstoff aus Gasgemischen oder die Entfernung von CO2 aus Rauchgasen. Solche Anwendungen sind Gegenstand der Forschung bei stationären Feuerungs- und Industrieanlagen an Land, können aber auch für die Schifffahrt interessant sein, wie z.B. bei großen Dieselmotoren.
Auf der “Ludwig Prandtl II” soll ein weiterer Ansatz zur Emissionsminimierung verfolgt werden: Dabei geht es um den Ausstoß schädlicher Stickoxide mit dem Abgas von Dieselmotoren. Gerade im Hafen kann dies ein großes Problem sein. Die “Ludwig Prandtl II” wird mit einem dezidierten Hafendiesel ausgestattet sein. Unsere Partner von Technolog haben hier einen geeigneten Motor ausgesucht – geeignet für die Energieversorgung während der Liegezeiten, aber eben auch geeignet für die Integration eines Membranmoduls.
Dieses Membranmodul hat nicht die Aufgabe, Schadstoffe aus dem Abgas abzutrennen, sondern die Verbrennungsluft zu konditionieren. Wird nämlich Sauerstoff aus der Verbrennungsluft abgetrennt, sinkt die Temperatur, mit der der Kraftstoff im Motor verbrannt wird. Und bei niedrigerer Temperatur sinkt der Anteil der bei der Verbrennung produzierten Stickoxide. Das Membranmodul senkt also den Sauerstoffgehalt, in diesem Fall von 21 Volumen-% auf ca. 18 Volumen-%, indem die Membran Sauerstoff besser passieren lässt als den Stickstoff. Bei der Verbrennung der so vorbehandelten Luft im Motor wird damit der Stickoxidausstoß um bis zu 80% reduziert.
Dieser Ansatz basiert auf den Ergebnissen eines BMWi INNO-KOM Ost Projekts, in dem das WTZ Roßlau und Hereon dieses Verfahren untersucht haben. Aber auch der durch die Membran hindurchgetretene Gasstrom kann verwendet werden. Er enthält mehr Sauerstoff als normale Luft. In Untersuchungen zur Systemintegration wird u.a. nach einer sinnvollen Einkopplung dieses Gasstroms gesucht.
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