DE102009047140A1

DE102009047140A1 - Vorrichtung und Verfahren für den Transport von kryogenem Gas

Info

Publication number: DE102009047140A1
Application number: DE200910047140
Authority: DE
Inventors: Udo Woelky
Original assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Current assignee: TGE Marine Gas Engineering GmbH
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-26
Also published as: WO2011063962A2; WO2011063962A3; WO2011063962A4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren für den Transport von kryogenem Gas mit Hilfe von Leichtern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren für den Transport von kryogenem Gas, also verflüssigtem Gas.
Es ist bekannt, an einem Ausgangsort A einen Puffertank mit darin enthaltenem Flüssiggas wie zum Beispiel LNG bereitzustellen. Aus einem solchen Puffertank wird zwecks Transport Flüssiggas in Tanks eines Schiffes bzw. Tankers gepumpt. Das Schiff bzw. der Tanker transportiert anschließend das Flüssiggas zu einem Zielhafen, der ebenfalls über einen Puffertank verfügt. Das Flüssiggas wird bei Erreichen des Zielhafens B aus den Tanks des Schiffs in den Puffertank des Zielhafens gepumpt. Von hier aus wird das Flüssiggas weiter bis zum jeweiligen Bestimmungsort transportiert.
Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass umfangreich Leerfahrten durchgeführt werden. Ein Schiff fährt Flüssiggas von A nach B. Fährt das Schiff anschließend von B nach A zurück, handelt es sich um eine mit erheblichen Kosten verbundene Leerfahrt. Nachteilhaft müssen bei diesem Verfahren ferner große Puffertanks in den betroffenen Häfen bereit gestellt werden. Das Be- und Entladen eines Tankers nimmt außerdem relativ viel Zeit in Anspruch. Um Flüssiggas von einem Ausgangshafen zu einem Zielhafen wirtschaftlich zu transportieren, werden möglichst große Volumina an Flüssiggas gehandhabt und transportiert. Ein Tanker wird also zum Beispiel im Zielhafen komplett entladen. Ein entsprechend großer Puffertank ist also bereit zu halten. Es ist bei diesem Verfahren außerdem aufwendig, unterschiedliche Flüssiggase in kleineren Mengen mit nur einem Schiff von einem Ausgangshafen zu einem oder mehreren Zielhäfen zu transportieren.
Es ist bekannt, Leichter, also kleine Schiffe ohne eigenen Antrieb, einzusetzen, um Waren über Wasser zu transportieren (siehe zum Beispiel http://de.wikipedia.org/wiki/Lighter_Aboard_Ship „Lighter Aboard Ship”), Ein solcher, mit Ware beladener Leichter wird beispielsweise zu einem Schiff mit eigenem Antrieb gebracht und mit Hilfe eines Krans auf das Schiff gehoben.
Auf diese Weise gelingt es, eine Vielzahl von Leichtern mithilfe eines Transportschiffes über große Strecken zu transportieren. Dieses Transportverfahren für Waren ist allerdings inzwischen durch einen Transport von Waren mit Hilfe von Containern ersetzt worden. Waren werden in Container hinein gebracht und Container werden auf Frachtschiffe gebracht, um so Waren von einem Hafen A zu einem Hafen B zu transportieren. Container können im Vergleich zu Leichtern sehr viel schneller auf ein Schiff geladen werden und umgekehrt sehr viel schneller entladen werden. Wird nämlich ein mit Ware beladener Leichter verwendet, so muss dieser Leichter erst einmal ins Wasser gebracht werden. Anschließend muss der Leichter zum Frachtschiff transportiert werden. Anschließend muss der Leichter auf das Frachtschiff gehoben werden. Dies ist relativ zeitaufwändig. Ein Container hat gegenüber einem Leichter ferner den Vorteil, dass er einfacher und damit preiswerter gebaut sein kann. Ein Leichter muss nämlich mit Mitteln versehen werden, die ihn schiffstauglich machen, so zum Beispiel mit einem Anker. Ein Container weist im Vergleich zu einem Leichter ferner den Vorteil auf, dass er hinreichend klein und leicht gebaut werden kann, um auch mit einem Zug und einem LKW transportiert werden zu können. Zwar könnten die aus dem Stand der Technik bekannten Leichter ebenfalls verkleinert werden, um mit einem LKW oder einem Zug transportiert werden zu können. Dies macht aber vor dem Hintergrund der vorgenannten Probleme wirtschaftlich keinen Sinn.
Im Fall vom Transport von Flüssiggas sind in der Regel mehrere 1.000 Kubikmeter zu transportieren, so zum Beispiel ohne weiteres 10.000 Kubikmeter. Würde ein solches Volumen auf Container aufgeteilt, würde man mehrere 100 Container benötigen. Daher werden Container in der Regel nicht für den Transport von größeren Mengen Flüssiggas über weite Entfernungen eingesetzt. Es könnte zwar ein beispielsweise 10000 Kubikmeter großer Containertank gebaut werden, der direkt mit einem Kran an Land gehoben wird. Allerdings ist der technische Aufwand, der dafür zu betreiben wäre, zu groß. Beispielsweise müssten entsprechende leistungsfähige Kräne bereit gestellt werden, die es derzeit nicht gibt.
Würden 10000 Kubikmeter große Tanks in Form von Containern bereit gestellt, so müsste an jedem Zielhafen einentsprechend großer Kran vorgesehen werden, der in der Lage ist, derart große Container zu handhaben. Darüber hinaus müsste es einen Transportmechanismus geben, der in der Lage ist, Container mit einem Volumen von 10000 Kubikmetern zumindest im Zielhafengebiet zu transportieren.
Dem beschriebenen Stand der Technik gegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftlicheres Verfahren nebst Vorrichtung zum Transportieren von großen Mengen an Flüssiggas bereit zu stellen.
Zur Lösung der Aufgabe werden Leichter bereit gestellt, die über Tanks verfügen, die grundsätzlich mehrere 1.00 Kubikmeter, vorzugsweise mehr als 1000 Kubikmeter groß und die darauf ausgelegt sind, Flüssiggas aufnehmen zu können. Typische Flüssiggase sind: LNG, Ethylene, Propylene, VCM, LPG, CO₂, NH₃, verflüssigter Wasserstoff sowie verflüssigter Stickstoff.
Vorzugsweise wird ein System von Leichtern vorgesehen, also eine Vielzahl von Leichtern, die grundsätzlich gleich aufgebaut sind. Die jeweiligen Tanks können allerdings unterschiedlich sein, um verschiedene Flüssiggase transportieren zu können. So umfasst ein solches System zum Beispiel Leichter mit Tanks für den Transport von LNG sowie Leichter mit so ausgelegten Tanks, das verflüssigtes CO₂ transportiert werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird in einem Tank eines Leichters befindliches Flüssiggas als Treibstoff für das Schiff verwendet, welches den Leichter transportiert. Dieses Flüssiggas kann alternativ oder ergänzend zur Bereitstellung von weiterer Energie dienen, die für den Schiffsbetrieb benötigt wird.
Erfindungsgemäß werden die verwendeten Leichter am Hafen, von dem aus Flüssiggas transportiert werden soll, betankt. Die Leichter befinden sich während des Betankens im Zielhafen vorzugsweise im Wasser. Die Leichter werden zu einem Frachtschiff bzw. Frachter transportiert. Mit dem Frachter werden die Leichter zum Zielhafen transportiert. Hier werden die Leichter wieder ins Wasser zurück gebracht. Anschließend können die Leichter über das Wasser weiter in gewünschter Weise transportiert werden.
Der Zielhafen sei beispielsweise Hamburg. Am Zielhafen Hamburg werden also die Leichter vom Schiff entladen. Nun besteht die Möglichkeit. Leichter die Elbe weiter in Richtung Innenland zu transportieren.
Auf diese Weise ist es möglich, eine große Transportmenge von z. B. 10.000 m³ ohne Pump- und Umladevorgänge in Teilmengen zu verteilen, die unterschiedlichen Bestimmungsorten zugeführt werden sollen.
Es gibt zum Beispiel derzeit zentrale LNG-Lager (Import- oder Exportterminals), die nur von bestimmten Tankern angefahren werden dürfen oder können. Soll ein Schiff mit LNG (z. B. als Schiffsbrennstoff (Bunker)) beladen werden, dass nicht zu zentralen Lagern fahren darf, so muss dies an einem Zwischenlager (Bunkerlager) mit LNG beladen werden. Erfindungsgemäß werden die Zwischenlager in einer Ausführungsform der Erfindung mit LNG versorgt, indem Leichter von einem LNG-Lager zu einem Bunkerlager gebracht werden. Anschließend wird ein Schiff von diesem Bunkerlager aus betankt. LNG muss dann nicht mehrfach von einem Tank in einen nächsten umgefüllt werden, sondern es wird nur ein Pumpvorgang bzw. Entladungsvorgang zum Umladen aus dem Leichter in die Bunkertanks des Endverbraucherschiffes erforderlich.
Einen Leichter weiter mit Hilfe eines Flusses in Richtung Inland beispielsweise zu einem solchen Zwischenlager zu transportieren, ist problemlos möglich, da in Häfen einmündende Flüsse so gestaltet oder ausgebaut worden sind, dass die benötigten große Volumina transportieren werden können. Mit einem LKW oder Zug wäre dies nicht in vergleichbarer Weise möglich.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass Leichter bei Bedarf ein aus ein oder mehreren Puffertanks bestehendes Pufferlager im jeweiligen Hafen ersetzen. Ein oder mehrere Leichter werden dann geeignet am Pier eines Hafens vertäut und bilden so ein Pufferlager. Wie bei konventionellen Puffertanks kann bei Bedarf den Leichtern Flüssiggas entnommen und weiter in üblicher Weise transportiert oder für einen Prozess verwendet werden.
In einem Hafen wird damit nur noch die Infrastruktur benötigt, die ggf. benötigt wird, um in Leichtern zwischengelagertes Flüssiggas kühl zu halten, um zu hohe Drücke aufgrund von Boil-Off-Gas zu vermeiden, oder um nach Bedarf Teilmengen aus den Leichtern zu entnehmen wie z. B. bei zentralen LNG-Bunkerlagern.
Pufferlager für Flüssiggase umfassen in der Regel aus Wirtschaftlichkeitsgründen keine Tanks, die einem Überdruck von einigen bar gewachsen sind. Es handelt sich also dann nicht um Drucktanks. Im Unterschied dazu sind die Tanks von Leichtern klein genug, um in einer Ausführungsform der Erfindung als Drucktank (Typ C Tank) ausgeführt werden zu können. Andere, drucklos betriebene, Formen wären Typ A und Typ B Tanks, die ebenfalls auf Leichtern installiert werden können.
Handelt es sich um einen Drucktank, so vereinfacht dies die Handhabung des darin befindlichen Flüssiggases. Dieser Vorteil gilt sowohl für den Transport der Leichter als auch während der Be- und Entladung von Leichtern. Auch die Druckhaltung bei eventuellen Wartezeiten gestaltet sich für Drucktanks weniger aufwendig, als für drucklose Tanks.
Die Volumina betragen bei solchen Drucktanks von Leichtern vorzugsweise insgesamt 4.000–12.00 m³ pro Leichter.
Der Vorteil eines Drucktanks besteht u. a. darin, dass pumpenlos entladen werden kann. Es besteht zum Beispiel die Möglichkeit, einen Gasüberdruck im Tank zu erzeugen oder ein Gas in den Tank so einzuleiten, dass der flüssige Tankinhalt heraus gedrückt wird. Es können im Fall von Drucktanks also Pumpen eingespart werden.
Ein großer, nach dem Stand der Technik häufig vorgesehener Membrantank für die Lagerung von LNG muss in der Regel mit weniger als 15% oder mehr als 80% mit Flüssiggas gefüllt sein. Ein Drucktank kann im Unterschied dazu stets zwischen 0 und 100% mit Flüssiggas gefüllt werden bzw. sein. Ein Drucktank kann also in der Regel flexibler beladen werden. Derzeit ist zwar vorgeschrieben, dass auch Drucktanks nur bis zu 98% befüllt werden dürfen. In technischer Hinsicht ist allerdings auch eine 100% Füllung möglich. Auch aus diesem Grund ist also ein Leichter mit einem oder mehreren Drucktanks vorteilhaft.
Zwar war es bekannt, Leichter für den Transport von Waren zu verwenden, nicht aber für den Transport von großen Flüssiggasmengen. Inzwischen hat sich die Technik von diesem Stand der Technik weg entwickelt. Leichter werden derzeit aus genannten Gründen nicht mehr für einen Warentransport eingesetzt.
Eine Erkenntnis, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, besteht demgegenüber darin, dass ein Leichter aufgrund des flüssigen Ladeguts leicht in einem Hafen entladen werden kann. Es sind also keine Kräne erforderlich, die Ladegut vom Leichter an Land hieven müssen. Es genügt stattdessen, ein Rohrsystem vorzusehen und beispielsweise Heizmittel zur Erzeugung von Gas aus Flüssiggas, um so einen Leichter einfach entladen zu können. Unter anderem dieser Vorteil führt dazu, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren überraschend als besonders wirtschaftlich herausgestellt hat.
In der Praxis wird ein erfindungsgemäßer Leichter so konzipiert sein, dass er Sicherheitsanforderungen in hinreichender Weise entspricht, um LNG und andere kryogene Gase lagern und transportieren zu können. Zu den dafür benötigten Sicherheitseinrichtungen gehören: Sicherheitsventil(e), um bei einem zu hohen Überdruck in einem Tank Boil-Off-Gas ablassen zu können; Schnellschlussarmaturen an Rohrleitungen, um notfalls automatisch den Tank verschließen zu können; eine Temperatur- und Drucküberwachung; Füllstandsanzeige und -messgerät; Feuerlöschsysteme. Erfindungsgemäße Leichter sind daher in einer Ausführungsform der Erfindung mit ein oder mehreren der vorgenannten Sicherheitseinrichtungen versehen.
Um einen leeren Leichter auf ein Frachtschiff bringen zu können, wird in einer Ausführungsform der Erfindung auf dem entsprechenden Frachtschiff ein Kran oder Hebesystem bereit gestellt, mit dem der leere Leichter auf das Schiff gehoben werden kann. Auf dem Schiff kann der Leichter anschließend beispielsweise durch Rollen in die gewünschte Position bewegt werden.
Um einen leeren Leichter auf ein Frachtschiff zu bringen, schwimmt ein Leichter beispielsweise in den Heckbereich eines Schiffes hinein. Hier gibt es beispielsweise eine abgesenkte Plattform oder seitliche vorgesehene Hebemittel, Zum Beispiel mit Hilfe der Plattform wird dann der Leichter aus dem Wasser heraus gehoben. Alternativ gibt es beispielsweise Stahltaue und dergleichen, um dann mit Hilfe von Winden einen solchen Leichter aus dem Wasser heraus zu heben. In der Regel sind solche Hebesysteme in ihrem Hebevermögen beschränkt. Ein beladener Leichter ist in der Regel zu schwer, um ebenfalls mit Hilfe eines solchen Hebesystems auf ein Frachtschiff gebracht werden zu können.
Um mit Flüssiggas beladene Leichter, die für ein vorgenanntes Hebesystem zu schwer sind, auf ein Frachtschiff zu bringen, taucht das Schiff in einer Ausführungsform der Erfindung zunächst ab. Dafür wird beispielsweise ein Laderaum des Schiffes geflutet. Anschließend wird der Laderaum so geöffnet, dass Leichter in diesen Laderaum hinein geschwommen werden können. Danach wird der Laderaum wieder geschlossen und das im Laderaum befindliche Wasser abgepumpt. Auf diese Weise gelangen auch sehr schwere Leichter in das Schiff hinein. Umgekehrt werden solche, für ein Hebesystem zu schwere Leichter entsprechend wieder entladen, indem der Laderaum geflutet, anschließend geöffnet wird, die im Laderaum befindlichen Leichter hinaus geschwommen werden, der Laderaum wieder geschlossen und das im Laderaum befindliche Wasser wieder abgepumpt wird. Die Funktion ist vergleichbar mit im Schiffbau üblichen Schwimmdocks.
Erfindungsgemäß können Leerfahrten eingespart werden, weil jede Fahrt dazu genutzt werden kann, um zugleich eine oder auch mehrere unterschiedliche Ladungen zu transportieren. „Leergut”, also leere Leichter, können gleichzeitig auf ein Deck eines Schiffs geladen werden. Bei einem konventionellen Tankschiff ist es im Vergleich dazu nur möglich, ein Schiff entweder beladen oder aber entladen zurück zu einem Ausgangspunkt zu transportieren. In der Regel ist zu bevorzugen, dass leere Leichter oberhalb von beladenen Leichtern auf einem Schiff transportiert werden. Wasserstoffleichter könnten wegen ihres geringen Gewichtes allerdings auch oben, also zum Beispiel auf einem Deck transportiert werden, ohne einen großen technischen Aufwand betreiben zu müssen.
Bei einem konventionellen Tanker ist es zwar möglich, dass ein erstes Flüssiggas von A nach B transportiert wird und ein zweites Flüssiggas danach von B nach C, um Leerfahrten zu vermeiden. Dies erfordert allerdings dann zeitaufwendige Umstellungsmaßnahmen, falls von A nach B ein anderes Flüssiggas transportiert werden soll als von B nach C. Auch entstehen dabei regelmäßig nennenswerte Produktverluste (Spülverluste), die aus wirtschaftlicher wie umwelttechnischer Sicht zu vermeiden sind. Zwar lassen sich Leerfahrten durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht stets vermeiden. Es stehen allerdings im Vergleich zum genannten Stand der Technik mehr Möglichkeiten zur Verfügung, um Leerfahrten zu vermeiden.
Bei einer weiteren Anwendung z. B. für die Versorgung mit Leichtern für zentrale LNG-Bunkerlager kann allerdings auch aus wirtschaftlichen Gründen eine einfache Ausführung des Trägerschiffes eingesetzt werden, die ohne Ladung an Deck den Transport vornimmt. Es werden dann also von einem Schiff mit Flüssiggas gefüllte beladene Leichter zu einem Zielhafen hin transportiert, um anschließend Leichter ohne Flüssiggas zurück zu transportieren.
Der Fachmann hat im Zusammenhang mit dem Transport von Flüssiggas nicht an Leichter gedacht, weil er bestrebt war, Tanker mit möglichst großen Tanks herzustellen. Ein Frachter mit großen Tanks umfasst beispielsweise für 100.000 Kubikmeter lediglich vier Tanks, so dass für vier Tanks nur vier Sicherheitsvorrichtungen für jeden Tank bereit gestellt werden müssen. Es werden deutlich mehr als vier Leichter benötigt, falls 100.000 Kubikmeter LNG transportiert werden soll.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es allerdings abgesehen von den bereits genannten Vorteilen nicht erforderlich, eine Ladung aus einem großen Tank in einen kleineren umzufüllen, wenn im Zielhafen kleinere Mengen weiter transportiert werden müssen. Dies trägt dazu bei, dass das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt deutliche Vorteile gegenüber einem konventionellen Flüssigkeitstransport aufweist.
Ein Frachtschiff mit Leichtern, die mit einem oder mehreren Gasen beladen sind, kann Ladung an verschiedenen Häfen in einzelnen Leichtern abliefern und/oder aufnehmen.
Eine wichtige Möglichkeit der Nutzung ist aber auch, dass man von kleinen Feldern Gas abholt und quasi gleichzeitig CO₂ abgibt. Gas und CO₂ können dabei jeweils mehrere Ziele bzw. verschiedene Herkunft haben.
Wird Flüssiggas mit einem Tanker transportiert, so ist für diese Tanks grundsätzlich nur eine Person verantwortlich. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es erforderlich, die Verantwortung für einen Tank von einer Person zu einer anderen zu übergeben. So übergibt der Kapitän eines Frachtschiffes die Zuständigkeit für den Tank eines Leichters an eine Person, die den Leichter in einem Hafen in Empfang nimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich also vom genannten Stand der Technik dadurch, dass nicht lediglich eine Ladung übergeben wird und dadurch auch ein Verantwortungsbereich auch nur beschränkt auf eine Ladung. Stattdessen wird mit dem Übergeben einer Ladung auch der zugehörige Tank mit dem Leichter übergeben. In einer Ausführungsform der Erfindung ist daher ein Leichter mit Mitteln versehen, um eine Fernüberwachung durchführen zu können. Zum Beispiel mit Hilfe des Internets und drahtloser Übertragungstechnik werden dann Zustandsinformationen an eine Zentrale übermittelt. Es ist so möglich das Problem zu reduzieren, dass ein Tank in den alleinigen Verantwortungsbereich einer Person gelangt, die mit dem Tank und eventuell bereits aufgetretenen Störungen nicht vertraut ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Leichter praktisch keine eigene Energieversorgung. Eine notwendige Versorgung mit Hilfsenergie wie Strom, Hydraulik, Luft, Wasser erfolgt entweder von einem Frachtschiff aus, über einen Hafen oder mittels eines dafür vorgesehenen Terminals. Insgesamt können so Kosten gesenkt werden. Der Leichter verfügt dann maximal über eine Batterie, mit der eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sichergestellt werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe von Figuren näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Transport von Flüssiggasen in einzelnen Flüssiggastanks, die von einem Trägerschiff bzw. Frachtschiff an beliebig viele Be- und Entladestellen transportiert und wieder eingesammelt werden. Die Flüssiggastanks sind auf einzelnen Leichtern installiert, die unabhängig vom Trägerschiff schwimmen und be- und entladen werden. Ein Leichter verbleibt an seinem Zielhafen oder an Sammelstellen, bis dieser von dort für eine erneute Beladung abgeholt wird.
1 skizziert die Hauptkomponenten, die für den erfindungsgemäßen Transport von Flüssiggas verwendet werden, nämlich:

– Flüssiggastanks (1) als Transportbehälter;
– standardisierte Leichter (2) als Schwimmkörper der Flüssiggastanks;
– Rohrleitungssysteme in den Flüssiggastanks und auf den Leichtern, die das Be- und Entladen ermöglichen;
– Terminals für das Be- und Entladen (3);
– Einrichtungen an Land für das Vertäuen der Leichter und Konditionieren der Flüssiggastanks während Wartezeiten (4);
– Trägerschiffe bzw. Frachtschiffe (5) für den Seetransport der gesammelten Leichter.

Die Leichter sind universell und flexibel einsetzbar und nicht an einen bestimmten Trade gebunden. Sie verbleiben an ihrem jeweiligen Lade-/Entladeort oder in Sammellagern bis zum Weiter-/Rücktransport.
Das erfindungsgemäße Transportverfahren reduziert die Investitions- und Betriebskosten für Schiffe im Verhältnis zu den umlaufenden Gastanks.
Zusätzlich vermeidet oder verringert dieses Transportverfahren den Bedarf nach Landtankkapazitäten durch laufende Entladung, bzw. Beladung von zumindest zwei wechselnden Tankleichtern an den Landanlagen. Es vereinfacht somit kontinuierliche Prozesse mit optimaler Prozesseffizienz an Land.
Die notwendigen Investitionen an Land sind gering und eine kostspielige Errichtung von Landtanklagern wird vermieden oder zumindest reduziert.
Aufgrund der verschiedenen Gase, die das Trägerschiff beliebig transportieren kann, entfallen in der Regel reine Ballastreisen, da es mit seiner eigentlichen Ladereise gleichzeitig leere Behälter für eine erneute Beladung transportiert. Der Umschlag pro Trägerschiff steigt damit bis auf das Doppelte gegenüber Schiffen mit eingebauten Tanks.
Nachfolgend werden Ausführungsformen von Systemkomponenten näher beschrieben:
Die verwendeten Flüssiggastanks sind

– für beliebige Teilladungen geeignet;
– unabhängig vom Trägerschiff und als standardisierter Tank einfach zu fertigen und einfach auf einem Leichter einzubauen;

Die Flüssiggastanks sind auf Leichtern seefest eingebaut und entweder mit wetterfester Isolierung versehen oder werden von einem stählernen Deck geschützt.
Die Leichter besitzen die notwendigen Flüssiggas-Tankinstallationen und standardisierte Be-/und Entladeanschlüsse.
Für einen effektiven Transport mittels Trägerschiffen sind die Grundfläche sowie Befestigungseinrichtungen der Leichter und alle Verlade-, Befüll-, Entlade- und Abblasesysteme für alle Arten von transportierten Tanks möglichst einheitlich.
Die Leichter sind geeignet für See- und Wasserstraßen und werden geschleppt oder geschoben.
Am Be- und Entladeterminal (3) werden die Flüssiggastanks mit Flüssiggas befüllt oder entleert.
Die Leichter sind in einer Ausführungsform für Operationen an herkömmlichen Flüssiggas-Terminals geeignet. Herkömmliche Terminals sind allerdings nicht darauf eingerichtet, einen Leichter mit Energie zu versorgen. In diesen Fällen muss der Leichter dann also über eine eigene Energieversorgung verfügen.
Am Terminal stehen geeignete Installationen für Festmachen, Beladen, Entladen zur Verfügung.
Während Wartezeiten vor dem Entladen oder nach dem Entleeren werden die Tanks an ihrem Warteterminal (4) mit den notwendigen Maßnahmen konditioniert. Die Tanks werden z. B. zum Beladen vorgekühlt, bzw. es muss nach dem Beladen durch Kühlung Druckhaltung gewährleistet werden.
Für die Energieversorgung der Überwachungs- und Kommunikationseinrichtungen dient für die Zeiten, in denen diese Versorgung nicht von Land oder dem Trägerschiff geleistet wird, vorzugsweise eine unterbrechungslose Stromversorgung (UPS) an Bord des Leichters. Der Energieverbrauch ist relativ gering. Darüber hinaus benötigter Strom wird bevorzugt extern zur Verfügung gestellt, um den zu betreibenden Aufwand zu minimieren.
Die zugehörigen Trägerschiffe (5) dienen dem Transport der beladenen und leeren Leichter.
Das Be- und Entladen von Flüssiggasleichtern erfolgt durch Einschwimmen der Leichter oder auch durch eine Hebevorrichtung.
Zum Einschwimmen der Leichter können die Schiffe mittels Ballasttanks und dem Fluten des Laderaums den notwendigen Tiefgang herstellen, während das Oberteil der Trägerschiffe über Wasser bleibt. Nach dem Schließen des Docktores und dem Lenzen des Laderaums lagern die Leichter auf dem Boden des Laderaums.
Das Trägerschiff ankert für das Ent- und/oder Beladen in der Nähe des Zielortes der Leichter oder an einem Sammel-/Umschlagplatz für Leichter. Eine Pier für das Be- und Entladen ist generell nicht notwendig, was auch eine erhebliche Reduzierung der Hafenliegegebühren mit sich bringt Das Be- und Entladen von Leichtern kann daher auch an Offshore-Einrichtungen wie Plattformen oder Bojen auf offener See erfolgen, sofern es die Seegangs- und Wetterbedingungen zulassen.
Der gesamte Be- und Entladevorgang des Transportschiffes dauert nicht länger als bei einer Be- oder Entladung eines konventionellen Schiffes. Die Ladung kann aber von den einzelnen Leichtern wesentlich besser entsprechend des aktuellen Bedarfs den Tanks zugeführt oder entnommen werden.
Im Folgenden werden die oben grob vorgestellten Hauptkomponenten des Systems im Einzelnen dargestellt:
Tanks: Hierbei handelt es sich um übliche unabhängige Schiffstanks gemäß IGC-Code.
Als Beispiel wird hier ein Drucktank für das Gas CO₂ vorgestellt. Andere Ausführungen können entsprechend der unterschiedlichen zu transportierenden Produkte wie LNG, Ethylen oder die anderen vorgenannten Produkte mit dem gleichen Tanksystem lediglich in Designdruck und -temperatur abweichend oder für andere Tanktypen auch mit grundsätzlich abweichendem Tankdesign ausgeführt werden:
CO₂:
Die Tanks bestehen aus geeignetem Werkstoff für die zu erwartenden Temperaturen und sind für einen ausreichend hohen Druck ausgelegt; [siehe 2].
Die Lagerung erfolgt über zwei für Typ C-Tanks übliche Tanklager (1). Auftriebslager verhindern ein Lösen aus den schiffsseitigen Tanklagersätteln.
Die Lagerkräfte werden von bauarttypischen Ringsteifen (2) aufgenommen.
Der Tank ist mit üblichen Isoliersystemen für die Begrenzung des Wärmeeintrags ausreichend isoliert.
Die Isolierung kann wetterfest ausgeführt werden. Für einen möglichen Offshore-Einsatz empfiehlt sich jedoch eine Umbauung des Tanks mit einem stählernen Schutzdeck.
Bei offener Lagerung des Tanks ohne Schutzdeck ist der Tank mit einem geeigneten umfänglichen Kragen zur Befestigung einer Abdichtmembran gegenüber dem Leichterinneren ausgestattet (3).
Der Tank ist mit folgenden Einrichtungen ausgerüstet:

– Sicherheitsventilen mit angeschlossenen Abblaseleitungen, die an standardisierte Einbindestellen an den Seiten des Leichters führen und somit für einen einfachen Anschluss an Land oder an Bord der Trägerschiffe sorgen;
– Be-/Entladeleitung für Flüssiggas, die vom Boden des Tanks über eine Durchführung (Stutzen) in der oberen Tankmitte aus dem Tank und zu einer standardisierten Anschlussstelle (Manifold) auf dem Leichter führt;
– Gasleitung, die in der oberen Tankmitte durch die Tankhülle geführt ist und über eine Durchführung in der oberen Tankmitte aus dem Tank und zu einer standardisierten Anschlussstelle (Manifold) auf dem Leichter führt;
– eine obere Sprühleitung mit Düsen zum Abkühlen des Tanks;
– Probe-Entnahmeleitungen, die an verschiedene Stellen im Tank führen;
– Temperatursensoren;
– Anschlüsse für Druckmessung;
– Instrumente für die Überfüllsicherung;
– Instrument für die Niveaumessung im Tank;
– Schnellschlussarmaturen für die Gas- und Flüssiggas-Rohrleitungen;
– Einrichtungen für die Übertragung der Tankmessdaten (7).

Die Leichter haben standardisierte Grundflächen, wobei aber die Art des Tanks bezüglich Bauform und Abmessungen verschieden sein kann [siehe 3, in der nur der Leichter skizziert ist].
Zur Aufnahme der Tanks in z. B. oben beschriebener Bauform besitzen die Leichter übliche Schiffstanklager (1), die in einem ausreichend stabilen Rahmen für folgende Belastungen integriert sind:

– Aufnahme der Tankkräfte mit und ohne Befüllung;
– Absetzen des Leichters mit befülltem Tank auf dem Laderaumboden des Trägerschiffes;
– Verriegelungskräfte in den Ecken des oberen Rahmens für die Lagerung im Laderaum;
– Heben des Leichters mit geleerten Ladetanks aus dem Wasser, z. B. an vier Hebepunkten;
– Absetzen und Bewegen des Leichters mit geleerten Ladetanks auf Transportsystemen an Bord der Schiffe;

Der Rahmen ist allseitig von einer üblichen Schiffsbeplankung mit entsprechenden Spanten umschlossen und stellt das Wasserfahrzeug dar.
Ein ESD-Auslösesystem wird mit den entsprechenden land- oder schiffsseitigen Steuerungen verbunden.
Bei Installation von offen isolierten Tanks mit Membrananschluss befindet sich ein entsprechender Kragen (2) aufdem Deck des- Leichters. Mittels einer üblichen Membran kann der Verschlusszustand des Leichterinneren gegen Seewasser hergestellt werden.
Bei Leichtern für den möglichen Offshore-Einsatz empfiehlt sich die Installation eines Schutzdecks (3) gegen See und Wetter.
Dieses Schutzdeck kann ebenfalls serienmäßig hergestellt werden und vereinfacht die Ausrüstung mit gegebenenfalls erforderlichem Seewasser-Sprühsystemen (4) zum Schutz gegen Feuereinwirkung oder zur Kühlung gegen starke Sonneneinstrahlung.
Der Leichter verfügt zum Transport, zur Vertäuung, zum Verschleppen und zur Ladungssicherung an Bord der Trägerschiffe über folgende Einrichtungen:

– Aufnahmepunkte (5) für die Verriegelungen im Laderaum oder an Deck des Trägerschiffes zur Aufnahme von möglichen Auftriebskräften oder Längs- und Querbeschleunigungen;
– z. B. Anschlagpunkte (6) für Kranhaken zum Heben des Leichters aus dem Wasser;
– Festmacheinrichtungen zum Schleppen und Vertäuen, z. B. Poller (7);
– eine Plattform (8) zum Anschluss der Tanksysteme mit dem Terminal oder dem Trägerschiff.

Terminals für das Be- und Entladen können z. B. verschiedenen Zwecken dienen:

– Ladungsumschlag;
– Sammlung und/oder Verflüssigung von Gasen, z. B. CO₂ und LNG;
– Vergasung und/oder Verteilung von Flüssiggasen, z. B. von CO₂ und LNG;
– Kombination der beiden zuvor beschrieben Prozesse;
– LNG-Bunkerlager.

Für das Be- und Entladen der Tanks werden die Leichter an einer entsprechenden Pier festgemacht.
Bei Tidehäfen kann diese Pier auch als Ponton schwimmend ausgeführt sein, der verankert oder anderweitig horizontal fixiert ist.
Die Pier ist mit den Einrichtungen wie Ladearmen/Schläuchen, und Leitungen für die Be-/Entladung ausgerüstet.
Folgende Systeme sind über standardisierte Anschlüsse notwendig:

– Festmacheinrichtungen;
– gegebenenfalls ein Abblasesystem;
– ein System zur Abführung von Gas bei Beladung;
– ein Flüssiggassystem zur Be- oder Entleerung;
– Versorgung der Leichter mit Hilfsenergie wie Strom, Luft, Wasser, Hydraulik, falls erforderlich

Einrichtungen an Land für das Vertäuen der Leichter und Konditionieren der Drucktanks während Wartezeiten werden nachfolgend beschrieben.
Während der Leichter am Zielhafen, u. U. auf das Be- bzw. Entladen warten muss, sollte er sicher verbracht werden.
Dazu dient in der Regel eine Pier, die aber bei Tidehäfen auch als Ponton schwimmend ausgeführte sein kann, der verankert oder anderweitig horizontal fixiert ist.
Folgende Systeme sind mindestens über standardisierte Anschlüsse für eine praktikable Umsetzung notwendig:

– Festmacheinrichtungen;
– gegebenenfalls ein Abblasesystem;
– Anschlüsse zur Versorgung mit Flüssiggas zur Vorkühlung;
– Gas- und Kondensatverbindung für Druckhaltung alternativ dazu kann auch die Versorgung mit einem Kälteträgermedium (z. B. Sole) vorgesehen werden, wenn die Leichter mit entsprechenden Wärmetauschern ausgestattet sind;

Die eingesetzten Trägerschiffe sind für die gewünschten Fahrtgebiete von einer Klassifikationsgesellschaft zugelassen und genügen den Anforderungen an Gastanker, da sich Flüssiggas an Bord befindet, auch wenn sie zunächst dem Transport von Leichtern dienen
Im Zielhafen ankert das Trägerschiff mit eigenem Ankergeschirr oder macht mittels seiner Winden an Ankerbojen fest. Prinzipiell kann es während des Ladungsumschlags z. B. an Offshore-Einrichtungen auch treiben. Eine Pier wird nicht gebraucht.
Zum Be- und Entladen mit befüllten Leichtern wird das Trägerschiff abgesenkt, bis ein für den jeweiligen Tiefgang der ein- oder auszuschwimmenden Leichter ausreichend hoher Wasserstand im Schiffsladeraum hergestellt ist.
Das Abtauchen wird über Ballastwassertanks sowie das Flutens des Laderaums bewirkt.
Zum Einschwimmen schiebt z. B. ein Schubboot den Leichter oder den Leichterverband durch die Docköffnung in den Laderaum, zum Ausschwimmen zieht z. B. ein Schlepper den Leichter oder den Leichterverband durch die Docköffnung hinaus. Alternative Methoden wären z. B. die Benutzung der Ballastpumpen des Laderaums, die die Leichterbewegung mit Hilfe von Strömung erzielt, oder auch das Hinein- oder Hinausschleppen mit bordeigenen Mitteln.
Der Laderaum wird nach abgeschlossenem Einschwimmen der befüllten Leichter über ein Docktor verschlossen und entleert. Die Leichter sinken dabei auf den Laderaumboden und werden anschließend verriegelt.
Leere Leichter werden einzeln unter die Hebevorrichtung im Heck eingeschwommen und anschließend mittels der Hebevorrichtung aus dem Wasser und auf Höhe des Oberdecks gehoben. Möglich ist auch z. B. eine Art Gabelstapler.
Bei der Ausführungsform für den Transport von Leichtern für zentrale LNG-Bunkerlager kann auf das Oberdeck verzichtet werden.
Feste und bewegliche Transportsysteme ermöglichen ein Absetzen des Tanks nach Erreichen der notwendigen Höhe und einen Transport des Leichters an seine Endposition. Dort werden die Leichter mit dem Trägerschiff kraftschlüssig verriegelt.
Nach dem Beenden des Löschens/Ladens taucht das Trägerschiff durch Ballastoperationen wieder auf den Reisetiefgang aus.
Das Trägerschiff verfügt zum Be- und Entladen über folgende Einrichtungen [siehe 4)].:

– einen flutbaren Laderaum (1);
– ausreichend Ballasttanks (2) mit zugehörigen Pumpen;
– Zulauf für Seewasser in den Laderaum zwecks Flutung;
– Pumpen für ein Entleeren des Laderaums (3);
– ein wetterdichtes Docktor (4);
– Zugänge (5) für die standardisierten Anschlüsse der oben beschriebenen Systeme bei auf den Laderaumboden abgesenkten Leichtern;
– eine Hebevorrichtung (6), die die leeren Leichter aus dem Wasser auf das Oberdeckniveau heben kann;
– Transportvorrichtungen (7), die das Bewegen der Leichter auf dem Oberdeck ermöglichen;
– Kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verriegelungen (8), mit der die Leichter auf dem Oberdeck gesichert werden können;
– Zugang zu den Anschlüssen auf dem Oberdeck zur Herstellung der Verbindungen

Folgende Verbindungen werden nach Abschluss des Beladevorgangs zwischen Leichter und Trägerschiff hergestellt:

– Die Abblaseleitungen werden mit bordseitigen Abblasemasten verbunden;
– Bei gefüllten LNG-Tanks werden die Gasleitungen mit dem bordseitigen Fuelgas-System verbunden;
– Übermittlung der Tankdaten an ein Kontrollsystem;
– Das Spraysystem der Leichter wird an das bordseitige Feuerlöschsystem mit ausreichender Kapazität vorsorglich angeschlossen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://de.wikipedia.org/wiki/Lighter_Aboard_Ship [0004]

Claims

Verfahren für den Transport von Flüssiggas, gemäß dem ein Leichter in einem ersten Hafen mit Flüssiggas beladen wird, der Leichter an Bord eines Frachtschiffs gebracht wird, das Frachtschiff zu einem anderen Hafen fährt und der mit Flüssiggas gefüllte Leichter vom Frachtschiff entladen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem insgesamt die Flüssiggastanks des Leichters ein Volumen von wenigstens 1.000 Kubikmeter, vorzugsweise von wenigstens 4.000 m³ und/oder ein Volumen von nicht mehr als 20.000 m³ aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mit Hilfe des Leichters LNG, Propan, kommerzielles Propan, Propan/Butan, Butadien, n-Butan, i-Butan, Butylen, Ethylen, Propylen, VCM, CO₂, wasserfreies Ammoniak, Isoprenmonomer, Dimethylamin, Ethylchlorid, Diethylether, Ethylenoxid/Propylenoxid, Propenoxid, Isopropylamin, Monoethylamin, Vinylethylether, Penten, Pentan, verflüssigter Wasserstoff oder verflüssigter Stickstoff transportiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Frachtschiff mit einer Mehrzahl von Leichtern beladen wird und durch die Leichter unterschiedliche Flüssiggase transportiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein vom Frachtschiff entladener Leichter als Puffertank in einem Hafen verwendet wird, in dem das Flüssiggas vorzugsweise wenigstens einen Tag, vorzugsweise wenigstens drei Tage, vorzugsweise wenigstens eine Woche verbleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein vom Frachtschiff entladener Leichter vor einem Entladen des Flüssiggases aus dem Tank des Leichters zu einem dritten Hafen bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leichter einen Flüssiggastank umfasst, aus dem Flüssiggas mit Hilfe mindestens einer Pumpe entnommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leichter einen Drucktank umfasst, aus dem Flüssiggas mit Hilfe von Überdruck entnommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Flüssiggastank eines Leichters keine Pumpe umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Leichter nach einem Entladen im Wasser verbleibt, bis der Leichter wieder auf ein Frachtschiff gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Leichter, der nicht mit Flüssiggas beladen ist, mit einem Schiffs-Hebesystem auf ein Schiff gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Frachtschiff abtaucht, ein Laderaum des Frachtschiffes geflutet wird, der Laderaum geöffnet wird, ein mit Flüssiggas beladener Leichter in diesen Laderaum hinein bewegt wird, der Laderaum danach wieder geschlossen und das im Laderaum befindliche Wasser abgepumpt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich während der Fahrt des Frachtschiffes von dem einen Hafen zu dem anderen Hafen auf dem Schiff sowohl mit Flüssiggas beladene Leichter als auch Leichter ohne Flüssiggas befinden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich die Leichter ohne Flüssiggas oberhalb der Leichter mit Flüssiggas befinden.
Verfahren insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gemäß dem ein Leichter mit in einem Tank befindlichem Flüssiggas bereitgestellt wird, wobei der Leichter mit einer Pumpe versehen ist, wobei die Pumpe an eine externe Energieversorgung, die nicht Teil des Leichters ist, angeschlossen wird, Flüssiggas aus dem Tank mittels der Pumpe zwecks Entladung herausgepumpt wird, und im Anschluss an die Entladung die Energieversorgung von der Pumpe getrennt wird.
Leichter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Flüssiggastank.
Leichter nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem ein einzelner Flüssiggastank des Leichters ein Volumen von wenigstens 500 Kubikmeter und/oder das auf einem Leichter befindliche gesamte Tankvolumen wenigstens 4000 m³ beträgt und/oder das auf einem Leichter befindliche gesamte Tankvolumen nicht mehr als 20.000 m³ beträgt.
Leichter nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, der nicht mit einer eigenen Kraftstromversorgung versehen ist.
Leichter nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, der mit ein oder mehreren Sicherheitseinrichtungen eines Flüssiggastanks versehen ist.
Leichter nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, der mit Sendemitteln versehen ist, um Zustandsinformationen über seinen Flüssiggastank drahtlos versenden zu können.
Leichter nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, der mit wenigstens einem Wärmetauscher zu Druckhaltung im Flüssiggastank ausgestattet ist, der vorzugsweise von einem Frachtschiff oder von einer Pier mit entsprechendem Kühlmedium zu versorgen ist.