Der Transport von Kühlcontainern im Laderaum von Schiffen erfordert eine geeignete Installation, um die während des Betriebs entstehende Abwärme abzuführen. Der Betrieb der jeweiligen Kühleinrichtung oder Lüftung erfordert energetischen Aufwand, der einen nicht unerheblichen Kostenfaktor im Betrieb des Schiffes darstellt. Als heutzutage weit verbreitete Maßnahme hat sich die Wärmeabfuhr mittels Laderaumlüftern etabliert. Deshalb wurden zu diesem Verfahren seitens der Klassifikationsgesellschaften eigene Richtlinien entworfen, die eine Empfehlung für die Dimensionierung der Laderaumbelüftung bereitstellt In dieser Arbeit wird die Wärmeabfuhr mittels Laderaumlüfter untersucht und durch Messungen im Schiffsbetrieb und durch Simulationen bewertet. Ziel ist die Energieoptimierung des Systems bestehend aus Kühlcontainern und Laderaumlüftern durch gezieltes Ab- oder Zuschalten der Laderaumlüfter. Für eine Analyse wurden einzelne Laderäume auf einer Reihe von sechs Schiffen mit einem Temperaturmesssystem ausgestattet. Diese Messsysteme zeichneten während der Überfahrten die Laderaumtemperaturen an fünf Stellen kontinuierlich auf. Es wurden die Temperaturverläufe für 34 Reisen aufgezeichnet In weiteren Messungen wurden die Leistungsaufnahmen verschiedener Kühlcontainer bei unterschiedlichen Betriebszuständen ermittelt. In einer speziellen Messreihe wurde der Einfluss der Umgebungstemperatur auf die Leistungsaufnahme von Kühlcontainern messtechnisch erfasst Diese Leistungsdaten wurden mit Daten aus der Literatur verifiziert und sind die Basis für die weiteren Untersuchungen. Für die Simulation wird das Programm COMSOL Multiphysics verwendet. Der Modellierungsgrad und die damit verbundene Rechenzeit lassen sich durch die Verwendung von zulässigen Vereinfachungen sehr gut ausbalancieren, so dass bei einer Rechenzeit von einigen Stunden auf einem üblichen PC eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen Daten erreicht wird. Die Messungen als auch die Simulationen zeigen, dass es Zeitpunkte gibt, zu denen Laderaumlüfter abgeschaltet werden können. Die Abschaltzeitpunkte richten sich im Wesentlichen nach der vorliegenden Umgebungstemperatur und der Anzahl der den jeweiligen Lüftern zugeordneten Kühlcontainer. Beim Abschalten von Laderaumlüftern ist von Bedeutung, dass alle vorhandenen Kühlcontainer sich stets unterhalb der durch den Hersteller vorgegebenen maximalen Betriebstemperatur befinden. Deshalb werden stets mindestens so viele Lüfter betrieben, dass die Temperaturen im Laderaum unterhalb dieser maximal zulässigen Temperatur liegen. Das Ergebnis dieser Analyse zeigt, dass durch einen gesteuerten Betrieb der Laderaumlüfter im überwiegenden Teil der Zeit eine Reduzierung der Leistungsaufnahme des aus den Kühlcontainern und Laderaumlüftern bestehenden Systems erreicht werden kann. Die Energieeinsparung durch das Abschalten der Laderaumlüfter wird zwar durch den Mehrbedarf an Energie der dann mit wärmerer Luft versorgten Kühlcontainer geschmälert, bringt jedoch letztendlich einen Vorteil bei der Bilanzierung des Systems. Für die exemplarisch untersuchten Reisen kann durch einen gesteuerten Betrieb der Laderaumlüfter eine Energieeinsparung von bis zu 10 % verzeichnet werden.
Steuerung und Regelung für eine energieeffiziente Laderaumbelüftung auf Kühlcontainerschiffen
Control and regulation for efficient cargoroom ventilation on refrigerated container ships
Ingenieurwissenschaften ; 1-86
2012
86 Seiten, Bilder, Tabellen, 31 Quellen
Theses
German
Springer Verlag | 2016
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