Referenzprojekt Automatisierung eines High Pressure LNG Fuel Gas Supply Systems
Ein sicheres Fundament für klimafreundliche Antriebe in der Schifffahrt
Die Schifffahrt steht vor zahlreichen Herausforderungen. Sie zählt zu den stärksten Emissionsverursachern weltweit. Seit Anfang 2020 gelten neue Grenzwerte für den Schwefelgehalt in Kraftstoffen. Ein wichtiger Beitrag zur Verbesserung des Weltklimas ist deshalb der Verzicht auf Schweröle als Brennstoff und stattdessen die Nutzung emissionsarmer Kraftstoffe wie Flüssigerdgas (LNG) oder Methanol.
Dies gilt vor allem bei Fahrten in den sogenannten SECA- Zonen (Sulphur Emission Control Area). Heute werden diese Regionen als ECA- Zonen (Emission Control Area) bezeichnet.
Die SpiraTec AG wurde mit der Planung und Umsetzung zur Automatisierung eines High Pressure Fuel Gas Supply Systems beauftragt. Dieses soll die sichere und effiziente Bereitstellung von LNG als Schiffstreibstoff gewährleisten. Besonders anspruchsvoll war die Einhaltung zahlreicher nationaler und internationaler Vorschriften.
Das flüssige Erdgas wird bei einer Temperatur von -162°C in speziell isolierten Tanks auf dem Schiff mitgeführt. Um das LNG als Treibstoff im Schiffsmotor zu nutzen, wird das Flüssigerdgas (LNG) im Fuel Gas Supply System zur Verbrennung aufbereitet. Aus dem LNG wird in mehreren Prozessschritten ein warmes, gasförmiges Medium mit einem Druck von ca. 300 bar erzeugt und dem Antriebssystem bereitgestellt.
Die hierfür eingesetzte Automatisierung basiert auf hochverfügbaren speicherprogrammierbaren Steuerungen, während fehlersichere Systeme die sicherheitsrelevanten Funktionen überwachen. In einem übergeordneten Monitoring-System werden diese Automations- und Überwachungsfunktionen visualisiert und unterstützen den Betreiber mit einer sicheren, zuverlässigen Bedienung des Systems.
Projekthighlights
- Planung und Umsetzung der Automatisierung eines High Pressure Fuel Gas Supply Systems
- Steuerung und Regelung des kompletten Regasifizierungsprozesses – von -162 °C kaltem LNG bis zum warmen, gasförmigen Medium bei ca. 300 bar
- Nutzung der Motorabwärme aus dem HT-Kreis
- Sicheres Bebunkern der LNG-Tanks durch die SpiraTec Prozesssteuerung
- Erfüllung umfangreicher Anforderungen der zuständigen Klassifikationsgesellschaft, in diesem Falle DNV (Det Norske Veritas), und Zusammenarbeit mit der US Coast Guard
- Nachweisführung für Explosionsschutz und funktionale Sicherheit (vergleichbar mit SIL)
- Konstruktion und Prüfung der Schaltanlagen nach UL-Norm
- Einsatz eines fehlersicheren und redundanten Siemens PCS7 Systems
- Umfangreiche Simulationen und Tests zur deutlichen Reduktion des Inbetriebnahmeaufwands an Bord
- Erfolgreicher FAT mit Kunde, Klassifizierungsgesellschaft und UL sowie erfolgreicher Gas-Trial an Bord
Ein weiterer Fokus des Projekts lag auf der Erhöhung der Betriebssicherheit. Durch einen integrierten Remote Maintenance Access können Wartungsprozesse effizient unterstützt und Ferndiagnosen durchgeführt werden. Abweichungen im Anlagenbetrieb lassen sich so frühzeitig erkennen, Serviceeinsätze besser planen und Unterbrechungen der Treibstoffversorgung zuverlässig verhindern. Darüber hinaus können mittels Ferndiagnose Fehlerquellen definiert werden, die die Planbarkeit erforderlicher Servicekräfte vereinfacht.
Im Verlauf des Projekts wurden alle erforderlichen Nachweise für Explosionsschutz und funktionale Sicherheit erbracht. Die Schaltanlagen fertigte die onoff automation services gmbh, ein Tochterunternehmen der SpiraTec AG, gemäß UL-Norm (Underwriters Laboratories). Für die Automatisierung kam ein redundantes, fehlersicheres Siemens PCS7 System zum Einsatz. Ein umfassendes Test- und Simulationsprogramm vor der Installation reduzierte den Inbetriebnahmeaufwand an Bord erheblich. Das Projekt fand seinen Abschluss in einem erfolgreichen Factory Acceptance Test (FAT) sowie einem abschließenden Gas-Trial gemeinsam mit Crew und Klassifikationsgesellschaft.
