Effizienz als Ganzes betrachten

Separatoren holen alles raus, was nicht in den Treibstoff eines Schiffes gehört – vor allem Cat-Fines, Sedimente und Wasser. Die Hochleistungszentrifugen sind damit integraler Bestandteil des Brennstoffsystems auf Tankern, Containerschiffen oder Kreuzfahrern. GEA zählt zu den international führenden Spezialisten von verschiedensten Systemen für den Maschinenraum, die das Unternehmen aus Düsseldorf optional mit MTP (Module Type Package) schneller und smarter in den Anlagenverbund integriert.

Angesichts der Bedeutung der Treibstoffaufbereitung von ULSFO, MGO und HFO innerhalb eines Schiffsantriebssystems, sieht GEA heute in einem Separatormodul weniger die Maschine, als vielmehr einen Dienst. Dieser hat die Aufgabe, den Treibstoff vor der Einspritzung in den Motor innerhalb der Grenzwerte aufzubereiten. Damit verlassen die Westfalen die Maschinensicht und verstärken ihr Engagement in Richtung Systemintegration. Die Ausrüstung der maritimen Technik mit MTP macht dabei den Weg frei, diese einfacher in die Prozessführungsebene zu integrieren. Hinter der Abkürzung MTP steht das 2014 von WAGO auf den Weg gebrachte „Module Type Package“ – eine standardisierte Integrationsschnittstelle, die funktional vergleichbar ist mit dem Druckertreiber aus der Office-IT.

Schnittstellen: Fluch und Segen

Module mit MTP an Bord? „Das wird mittelfristig keine Frage mehr sein“, sagt Sven Mario Jadzinski. Der Vertriebsleiter für Marine bei GEA in Oelde zählt zu den Protagonisten des „Module Type Package“ und engagiert sich deshalb auch in einem MTP-Arbeitskreis des VDMA. MTP hat das Zeug, vor allem den Schiffbau und die Prozesstechnik zu revolutionieren. „Die Einsparungen sind enorm und jeder hat die Faxen dicke, ständig über Schnittstellenprobleme zu lamentieren“, lässt sein Kollege Matthias Wiemann, Leiter Steuerungstechnik für Separatoren, tief blicken. Schnittstellen sind jedoch mehr denn je gefragt, um alle Teilnehmer einer Schiffsautomation vernetzen zu können. Die Vernetzung ist wiederum notwendig, damit sich der Gesamtorganismus optimieren lässt. „Das klassische Prozessequipment ist an der mechanischen Grenze angekommen, was die Optimierung anbelangt“, sagt Sven Mario Jadzinski. „Der Schlüssel für Prozessüberwachung, Verfügbarkeit und weitere Kosteneinsparung liegt eindeutig in der Digitalisierung.“ Schnittstellen sind also Fluch und Segen zugleich.

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Standardisierter Datencontainer

Greifbar wird diese Aussage am Beispiel von Separatorenmodulen. Die von GEA gebauten Anlagen liefern über ihre SPS bereits von sich aus eine große Menge Daten. Davon nutzt die zentrale Schiffsautomation bis dato aber nur einen Bruchteil. Der Grund: Jedes zusätzliche Signal kostet Programmierzeit im Leitsystem – und damit Geld. Steht der volle Umfang über das MTP jedoch in einem standardisierten Datencontainer auf Knopfdruck zur Verfügung, können im Betrieb deutlich mehr Signale, Werte und auch Querbeziehungen zu anderen Teilprozessen in die Prozessführungsebene Einzug halten.

Peter Klomfas, Projekt- und Softwareentwickler bei GEA, in Oelde, nennt hier die wechselseitigen Beziehungen aus der Temperierung der Brennstoffe, der Arbeitsweise des Separators, dem Verbrauch des Motors bis hin zu den Abgaswerten. Schaut der Bordingenieur auf die Daten seiner Separatoren, erkennt er, dass diese für sich betrachtet, gut laufen. Dabei bemerkt er jedoch nicht eine sich anbahnende Störung, weil die Vorwärmtemperatur des z. B. klassischen Schweröls bereits eine kritische Marke von 98 Grad Celsius unterschritten hat. „Das wechselseitige Zusammenspiel verlässt seinen optimalen Wirkungsgrad bereits dann, wenn ein einzelner Bereich aus dem Ruder läuft“, sagt Klomfas. „Wir müssen unterscheiden zwischen der Überwachung der Prozesstechnik und der Prozessüberwachung.“

Effizienz des Ganzen betrachten

Sind die unterschiedlichen Prozessmodule mit ihrer MTP-fähigen Steuerung jedoch in die Leitebene integriert, sind abweichende Werte mit einem höheren Informationsgehalt einfacher und effektiver miteinander in eine Beziehung zu setzen. Daraus folgt außerhalb eines Störungsmanagements weiterhin, dass sich mit MTP das Zusammenspiel als Ganzes optimieren lässt – indem Prozesstechnik und Prozessüberwachung durch den höheren Informationstiefgang der Daten enger zusammenrutschen. Was nutzt schließlich der effiziente Betrieb einer einzelnen Maschine, wenn darunter die Gruppe leiden muss – und die Effizienz als Ganzes in den Keller rutscht?

Das „Module Type Package“ lässt sich ebenfalls einsetzen, um die zur Verfügung gestellten Daten für Zwecke zu verwenden, die nicht zum eigenen Betrieb eines Schiffes oder einer prozesstechnischen Anlage gehören. Matthias Wiemann nennt hier exemplarisch das Öllogbuch sowie Daten, die in dem täglichen Noon-Report eines Schiffes erfasst und gemeldet werden. Mit Hilfe der auf OPC UA basierenden Integrationsschnitte können etwa alle relevanten Daten der Brennstoffkonditionierung direkt in das Öllogbuch oder den Noon-Report einfließen. Dafür muss dann niemand mehr auf dem Schiff zu Stift und Zettel greifen oder die Kennzahlen in eine Tabelle eintippen. Gleiches gilt für die Dokumentation, ob nationale und internationale Umweltschutzvorgaben eingehalten werden. „Mit MTP haben wir direkten Zugriff darauf, wie effizient die Ballastwasseranlage arbeitet und ob der Restgehalt an Öl im gereinigten Bilgewasser unterhalb des gesetzlichen Grenzwerts liegt“, beschreibt Matthias Wiemann die neuen Möglichkeiten, die sich mit MTP für die modulare Automation im maritimen Einsatz ergeben.

Ausblick: Besser auf der Ideallinie fahren

Den größten Kostenanteil beim Betrieb eines Schiffes nimmt der Brennstoffverbrauch ein. Statt aus den Blickwinkeln von Betriebswirtschaft und Umweltschutz jetzt rein auf die benötigte Menge pro Betriebseinheit zu schielen, bringt die Digitalisierung die Chance mit sich, höhere Verbesserungen im Separierprozess zu erzielen. Der intelligente Datenaustausch lässt sich darüber hinaus nutzen, um etwa Fahrtzeiten mit der Hafenlogistik in Einklang zu bringen oder auch die daraus folgende Logistik beim Entladen und Beladen zu harmonieren. Spätestens jetzt wird klar, wo der größte Hebel für Effizienzverbesserung im Schiffsbetrieb liegt: in der Harmonisierung der Gesamtautomation an Bord und darüber hinaus in einer selbstoptimierten Lieferkette.

Fotos:
Thorsten Sienk | GEA

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