12.12.2019

Abgassensor für Hochseeschiffe

Gasphotometer misst gleichzeitig kleinste Mengen von Stickoxiden, Schwefel- und Kohlendioxid.

Für den inter­nationalen Seeverkehr verschärfen sich ab 2020 die weltweit geltenden Anfor­derungen an den Ausstoß von Schwefeldioxid. Vor allem der Treibstoff Schweröl belastet Atmosphäre und Weltmeere durch schwefeldioxid­haltige Abgase. Er wird laut Umwelt­bundesamt derzeit bei den rund 50.000 Hochsee­schiffen der Welthandels­flotte überwiegend eingesetzt. Doch globale Ozean­versauerung und Atemwegs­erkrankungen gehören zu den Folgen. Um zu prüfen, ob am Ende wirklich weniger Schadstoffe freigesetzt werden, hat die Firma Wi.Tec-Sensorik in Wesel ein Gasmessgerät mit fachlicher und finanzieller Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU entwickelt, das auch bei der Kraft­fahrzeug-Abgasanalyse eingesetzt werden könne.

Abb.: Das Gas­sensor­modul zur Messung von Kohlen-, Schwefel- und...
Abb.: Das Gas­sensor­modul zur Messung von Kohlen-, Schwefel- und Stickstoff­dioxid wurde hier in ein Analyse­gerät integriert. (Bild: Wi.Tec-Sensorik)

„Strengere internationale Umwelt­vorschriften sind von zentraler Bedeutung. Aber erst deren Einhaltung schont Umwelt und Gesundheit. Dazu braucht es höhere technische Standards beim Antrieb und zuver­lässige Messsysteme“, betont DBU-General­sekretär Alexander Bonde. „Wir haben bei der Schifffahrt ein großes Umweltschutz-Potenzial“, sagt Dirk Schötz, DBU-Referats­leiter Klimaschutz und Energie und meint damit nicht nur, dass für den Erhalt von Umwelt und Gesundheit der Ausstoß von Schwefeldioxid verringert werden sollte, sondern dass auch weiter Anstrengungen der Branche zur Verminderung der Emission von Stickoxiden und Kohlen­dioxid nötig seien. So könne ein geringerer Schadstoff-Ausstoß beispielsweise durch einen Schiffskörper mit geringerem Widerstand, einen effi­zienteren Antriebs­strang oder alternative Brennstoffe wie Flüssiggas erreicht werden. Letzteres hätte auch den Vorteil schwefel­freier Abgase.

Durch das internationale Vorschriften­werk zur Verhütung von Meeres­verschmutzung in der Hochsee­schifffahrt, dem Marpol-Übereinkommen, gilt ab 2020 weltweit ein Schwefel­grenzwert von 0,5 Prozent im Brennstoff statt bisher 3,5. Zum Vergleich: Autokraft­stoffe aus Diesel dürfen nur 0,001 Prozent Schwefel enthalten. Damit der Grenzwert auch eingehalten wird, ist unter anderem eine stichproben­hafte Überprüfung von an Bord verwendeten Kraftstoffen vorgesehen. Ein Vergehen kann je nach Schwere auch straf­rechtliche Folgen haben. „Es ist möglich, den Schwefeldioxid-Ausstoß deutlich zu verringern, zum Beispiel indem der teurere Marine-Diesel verwendet wird, der dem Grenzwert von 0,5 Prozent Schwefelanteil entspricht. Oder auch technisch, indem Reinigungs­einheiten, die Scrubber, eingesetzt werden, die das Schwefeldioxid nahezu vollständig aus den Schweröl-Abgasen herauswaschen“, erklärt Gerhard Wiegleb vom Unternehmen Wi.Tec-Sensorik. Für die erfor­derliche Doku­mentation sei dann jedoch ein Messgerät erforderlich, das die Wirkung des Scrubbers überwache.

Aufgrund der schwierigen Anfor­derungen auf Schiffen, wie extreme Temperaturen, Erschüt­terungen und Salzwasser­einwirkungen, wurde daher innerhalb des Projekts ein widerstands­fähiges und zuverlässiges Gasmessmodul entwickelt, um den Schwefel­dioxidausstoß an Bord nachzuweisen. „Wir haben ein Messsystem entwickelt, das im Vergleich zu den herkömmlichen Geräten die Anfor­derungen auf Hochsee­schiffen deutlich besser erfüllt“, sagt Wiegleb. Das Gasphoto­meter könne gleichzeitig kleinste Mengen von Stickoxiden, Schwefel- und Kohlendioxid im Abgas von Schiffs­motoren mit Diesel-Antrieb erfassen. Ein weiterer Vorteil sei der kompakte Aufbau, der eine wichtige Voraussetzung für den mobilen Einsatz darstelle. Hieraus ergäben sich zusätzliche Anwendungs­möglichkeiten in der Umweltmess­technik, zum Beispiel bei der Abgasanalyse von Kraft­fahrzeugen sowie kleinen und mittelgroßen Feuerungs­anlagen.

DBU / JOL

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