DE102012013100B4

DE102012013100B4 - Verfahren zur Schaffung einer Kraft-Wärme-Kopplungseinrichtung auf Booten/Schiffen zwecks Speisung von Wärmeenergie und elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102012013100B4
Application number: DE102012013100.3A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Kreienberg Michael De
Priority date: 2012-06-30
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2032-07-01
Also published as: DE102012013100A1

Abstract

Verfahren zur Bereitstellung von Wärmeenergie und elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass an Bord eines Schiffes/Bootes mittels Kraft- Wärme-Kopplung Wärme erzeugt wird und an Bord des Schiffes/Bootes vorhandene Flüssigkeitstanks, welche mit Wärmetauschern versehen sind, mittels der erzeugten Wärme zweckentfremdet warmgefahren werden, dass gleichzeitig erzeugte elektrische Energie in ein Landnetz gespeist wird; und dass die eingebrachte thermische Energie über die Wärmetauscher ausgeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaffung einer Kraft-Wärmekopplungseinrichtung auf Booten/Schiffen zwecks Speisung von Wärmeenergie und elektrischer Energie, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Im Rahmen der Energiewende wird mehr und mehr Wert auf eine nachhaltige und verbrauchernahe Deckung des Energiebedarfs gelegt. Aus dem Stand der Technik ist die dezentrale Stromerzeugung mittels Kraft-Wärme-Kopplung bekannt. Diese wird z. B. über Blockheizkraftwerke (BHKW) realisiert.
Es besteht derzeit Bedarf an Anlagen zur dezentralen Energieversorgung, weswegen der Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung vom Gesetzgeber gewollt ist und gezielt durch Steuererleichterungen sowie staatliche Förderungen begleitet wird.
Die überwiegende Mehrzahl von Binnen- und Seehäfen verfügt über elektrische Landanschlüsse, die als Hafenstromversorgung für im Hafen liegende Boote/Schiffe fungieren.
In jedem Hafen liegen zahlreiche Boote/Schiffe als einheimische Dauerlieger oder als Dienstleister stand-by auf Abruf. Beispielhaft genannt seien hier Wasserfahrzeuge zur Ver- und Entsorgung, Spezialschiffe und Schlepper. Diese Wasserfahrzeuge werden nachfolgend Hilfsschiffe genannt.
Diesen Hilfsschiffen ist gemein, dass sie an einen festen Liegeplatz zurückkehren und über bordseitig montierte Landanschlusskästen und industrieübliche, genormte Steckverbinder regelmäßig elektrischen Strom aus der Hafenstromversorgung beziehen.
Das Problem nicht vorhandener bordseitiger Landanschlusskästen und unterschiedlicher Netzfrequenzen trifft auf diese Hilfsschiffe nicht zu.
Hilfsschiffe haben Bedarf an Wärme zur Kühlwasservorwärmung des Hauptantriebs sowie im Winter zur Beheizung der Räumlichkeiten an Bord.
Hilfsschiffe sind zu diesem Zweck mit handelsüblichen Öl-Zentralheizungen ausgestattet.
Um eine, für die Maschinenanlage, störungsfreie Eisfahrt zu ermöglichen, verfügen z. B. Schlepper über interne Kühlwasserkreisläufe, die einen vom Seekühlwasser autarken Betrieb erlauben.
So gut wie jedes Wasserfahrzeug verfügt über diverse Wassertanks, die z. B. zum Kühlkreislauf gehören, als Ballastwassertanks fungieren oder als Trimmtank der Schiffsstabilität dienen. Es sind auch Tanks möglich, die mehrere Aufgaben gleichzeitig erfüllen.
Aus der DE 10 2008 031 698 A1 ist eine schwimmfähige Hafenstromversorgung bekannt, bestehend aus einer Barge mit einem schwimmfähigen Rumpf, auf dem Funktionsmodule für unterschiedliche Ver- und/oder Entsorgungsaufgaben installiert werden können. Die verwendeten Funktionsmodule umfassen zumindest ein Stromerzeugungsmodul zur Stromversorgung von in einem Hafen liegenden Schiffen. Weiterhin kann ein Brennstoffmodul vorgesehen sein, zum Beispiel in Form eines Tanks, mit dem das Stromerzeugungsmodul mit Brennstoff versorgt werden kann. Ferner ist ein Antriebsmodul beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb der Barge vorgesehen und die Funktionsmodule werden je nach Einsatzzweck modular auf der Barge installiert. Über eine Wärmekopplungseinrichtung kann Wärme der Abgase der Verbrennungskraftmaschine durch Fluide aufgenommen werden, welche dann an andere Schiffe abgegeben werden können.
Aus der DE 10 2009 039 839 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und einem den Motor kühlenden Kühlsystem bekannt. Das Kraftfahrzeug ist mit dem stationären Heizungssystem eines Gebäudes verbunden, wobei Wärme vom Kraftfahrzeug in das stationäre Heizungssystem des Gebäudes eingeleitet wird.
Die DE 2009 060 898 A1 beschreibt ein kombiniertes Binnen / Seeschiff für die Erzeugung und Lieferung von elektrischer und thermischer Energie an ein zweites Schiff. Hierbei werden die beim Betrieb der Motoren anfallenden Abgase über einen Abgaswärmetauscher geführt, wodurch Dampf erzeugt wird, der eine Turbine antreibt. Das Binnen / Seeschiff geht längsseits des zweiten Schiffes und übergibt das Ende eines Stromkabels an das zweite Schiff, um elektrische Energie in das zweite Schiff zu speisen. Gleichzeitig wird thermische Energie in Form von Dampf aus den Abgaswärmetauschern des Binnen/Seeschiffs an das zweite Schiff geliefert, damit dieses seine Schweröl Tanks beheizen kann.
Aus Stroich, J.: „Schwimmende Kraftwerksschiffe legen ab“, Wirtschaftswoche 28.05.2010, .. http://www.wiwo.de/technologie/energie-schwimmende-kraftwerksschiffe-legen-ab/5648620.html [abgerufen am 05.02.2013] ist ein schwimmendes Kraftwerksschiff bekannt, welches ein speziell auf die Herstellung von Strom gerichtetes System bildet. Dieses Kraftwerk kann daher mobil immer dorthin fahren, wo gerade größere Mengen von Strom benötigt werden.
Aus der DE 102 31 734 A1 ist eine Anordnung zur Wärmebehandlung von Ballastwasser bekannt, um in dem Ballastwasser enthaltene Organismen zu töten. Dadurch wird verhindert, dass nicht einheimische Meereslebewesen im Ballastwasser von Schiffen bei Langstreckentransporten in eine neue Umwelt eingeführt werden und so zu einer potentiellen Bedrohung der Umgebung werden können. Dazu kann die von den Schiffsmotoren erzeugte Hitze zum Erwärmen des Ballastwassers umgelenkt werden.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, das mit wenig Aufwand die Einspeisung von Wärme und Strom bei einem guten Wirkungsgrad ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch Anwendung des in Anspruch 1 genannten Verfahrens gelöst.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung erläutert werden.
Ausführungsbeispiel
Die Antriebsmaschine eines Hafenschleppers verfügt über umschaltbare Kühlkreisläufe: einen offenen Seewasser-Kühlkreislauf für den Normalbetrieb sowie über einen geschlossenen frischwassergekühlten Kreislauf für Eisfahrt im Winterbetrieb.
Der geschlossene Kühlkreislauf für Eisfahrt ist für gewöhnlich abgeschaltet und dient dann lediglich als Ballastwassertank.
Der geschlossene Kühlkreislauf wird mit einem Wärmetauscher versehen und permanent zugeschaltet.
Die Ölheizung wird ersetzt durch eine Kraft-Wärme-Kopplung mit Verbrennungsmotor (z. B. BHKW).
Das BHKW nutzt den sonst ungenutzten Kühlkreislauf als Wärmespeicher und fährt diesen warm.
Das BHKW ist mit einem Synchrongenerator und einer Regelung für den Insel- und zusätzlich mit einer Synchronisiereinrichtung für den Netzparallelbetrieb ausgestattet.
Im Seebetrieb fungiert das BHKW als zusätzlicher Hilfsdiesel, was der Schiffssicherheit dienlich ist.
Während der bei Hilfsschiffen für gewöhnlich länger andauernden Hafenliegezeit läuft das BHKW ständig im Netzparallelbetrieb und speist über den Landanschluss elektrische Energie in das öffentliche Stromversorgungsnetz ein.
Der umgenutzte geschlossene Kühlkreislauf wärmt die Hauptmaschine vor und versorgt im Winter das bordinterne Heizungssystem. Der im Kühlkreislauf implementierte Wärmetauscher erlaubt die Abgabe von Wärme nach außen.
Die Wärmeabgabe kann beispielsweise in ein Fernwärmenetz, in nahe liegende Gebäude oder an andere Wasserfahrzeuge erfolgen.

Claims

Verfahren zur Bereitstellung von Wärmeenergie und elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass an Bord eines Schiffes/Bootes mittels Kraft- Wärme-Kopplung Wärme erzeugt wird und an Bord des Schiffes/Bootes vorhandene Flüssigkeitstanks, welche mit Wärmetauschern versehen sind, mittels der erzeugten Wärme zweckentfremdet warmgefahren werden, dass gleichzeitig erzeugte elektrische Energie in ein Landnetz gespeist wird; und dass die eingebrachte thermische Energie über die Wärmetauscher ausgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebrachte thermische Energie in ein Fernwärmenetz, naheliegende Gebäude oder andere Schiffe geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitstank ein Ballastwassertank oder ein Trimmtank ist.