HANSA 02-2024

SCHIFFSTECHNIK | SHIP

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY Sauberkeit im Zylinder ist Trumpf Schwefelarme Kraftstoffe machen Sauberkeit des Motors zur Herausforderung für die Schmierung. Shell setzt dabei auf Alexia 40 XC, einen Hochleistungs-Zylinderschmierstoff mit niedriger Basiszahl (BN) für moderne, langsam laufende Zweitakt-Schiffsmotoren Das 2004 im Shell Technology Centre Hamburg gegründete Marine & Power Innovation Centre (MPIC) beherbergt das Team für Schifffahrts-, Kraftwerksmotoren- und Schmierstofftechnologie. Es trägt entscheidend dazu bei, dass Shell die sich schnell ändernden Anforderungen an die Leistung von Schmierstoffen im heutigen maritimen Umfeld erfüllen kann. Diese werden vor Ort und in Zusammenarbeit mit Motorenherstellern, so genannten Original Equipment Manufacturers (OEMs), sowie unter kontrollierten Bedingungen an Bord von Schiffen entwickelt. Die Schifffahrt braucht sie im Zuge der Umstellung auf schwefelarme Kraftstoffe (< 0,5 % Schwefelgehalt) und Ölalternativen wie LNG und Methanol. HANSA bekam die exklusive Gelegenheit, das Innovationszentrum zu besuchen und einen Blick hinter die Kulissen der Entwicklung von Lösungen von Shell für die Schifffahrt zu werfen. Das Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren des Zentrums nutzt die Erkenntnisse aus der über sechs Jahrzehnte währenden Forschung an Schmierstoffen für Marineanwendungen, vom ersten erfolgreichen alkalischen Zylinderöl – Shell Alexia A im Jahr 1955 – bis zu Shell Alexia S5 und S6, die Ende 2013 eingeführt wurden. Shell Alexia 40 XC, die neueste Formulierung für das Kategorie II- Zylinderöl von Shell Marine wurde ebenfalls am MPIC entwickelt und 2022 eingeführt. Hierbei handelt es sich um die jüngste Formulierung von Shell Marine für langsam laufende Zweitakt-Schiffsmotoren, welche schwefelarme Kraftstoffe verwenden. Ein Team aus Wissenschaftlern und Schifffahrtsexperten hat in rund zwei Jahren 25 verschiedene Formulierungen erarbeitet und getestet und die optimale Zusammensetzung dann in Zusammenarbeit mit MAN Energy Solutions nach mehr als 6.000 Stunden im Labor entwickelt. Die Nachfrage nach dem Produkt ist steigend. »Die Kunden können das Produkt jetzt global beziehen und wir machen gute Erfahrungen, die Luis Garcia, Technology Manager – Large Engine Lubricants, erläuterte im Shell MPIC, was bei Verwendung schwefelarmer Kraftstoffe in Sachen Zylinderschmierung zu beachten ist beweisen, dass das Produkt sein Leistungsversprechen hält und vor allem eine Top-Sauberkeit im Zylinder gewährleistet«, sagte Marcus Schärer, General Manager Services & Technical Marine bei Shell. Denn die Sauberkeit im Zylinder ist mit einer neuen Generation von Schiffsmotoren ein entscheidendes Kriterium geworden. »Das Öl ist nur perfekt, wenn es richtig angewendet wird: das richtige Öl, die richtige BN, die richtige Qualität und die passende Feed-Rate« Shell Alexia 40 XC sorgt für mehr als 30 % höhere Sauberkeit als BN40-Zylinderschmierstoffe der Kategorie I. Es erreicht einen gleichwertigen Reinheitsgrad wie BN100-Öle der Kategorie II und stellt damit eine deutliche Verbesserung gegenüber der vorherigen Generation von Produkten der Kategorie I mit niedriger Basenzahl dar, die keine Motorsauberkeit garantierten. Schärer erklärte weiter, dass mit hochschwefligem Kraftstoff (HSFO) das Hauptproblem die kalte Korrosion gewesen sei, dem habe man mit Ölen mit hoher Basenzahl (BN) entgegengewirkt. Thermische Stabilität und Rückstände von Kraft- und Schmierstoffen seien nicht so relevant gewesen wie heute. Mit niedrigschwefligen Kraftstoffen kamen auch die Öle mit niedriger Basenzahl auf den Markt, welche aber vielfach die Motoren nicht so sauber wie nötig halten konnten. Bilden sich Rückstände – bevorzugt passiert das unter dem Kolbenring – kann Oberflächenverschleiß an Kolben und Zylinder (Scuffing) die Folge sein. Grundsätzlich gilt: Es gibt keine universellen Schmierstoffe, die für jede Anwendung, jede Maschine und jeden Kraftstofftyp geeignet sind. Eine maßgeschneiderte Lösung musste her, welche auf jahrelanger Erfahrung und der sorgfältigen Formulierung von Additiven basiert. »Das passende Produkt zu entwickeln, war nicht einfach«, sagte Luis Garcia, Technology Manager – Large Engine Lubricants. »Alexia 40 XC beinhaltet 58 HANSA – International Maritime Journal 02 | 2024

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY sechs verschiedene Performance- Additive beispielsweise für Verschleißschutz, Schutz vor thermischer Belastung, für Oxidationsstabilität und Sauberkeit. Ist die Balance nicht perfekt, wirken sie gegeneinander«, so der Experte. Die Eigenschaften des Öls sind das eine. »Das Öl ist nur perfekt, wenn es richtig angewendet wird: das richtige Öl, die richtige BN, die richtige Qualität und die passende Feed-Rate«, sagte Garcia. Denn die neue Generation von Schiffsmotoren muss effizienter sein, einerseits, um Umweltschutzvorgaben zu erfüllen, andererseits sind die neuen Kraftstoffe teurer, man muss sie so effizient wie möglich ausnutzen. »Um das zu schaffen, sind aber die Betriebsbedingungen auch komplexer und anspruchsvoller als bei den alten Motoren. Die Temperaturen und Drücke sind höher, das wirkt sich auf das Öl aus«, sagte Garcia. Die Maschinen müssen also optimal laufen, sowohl was den Kraftstoffeinsatz als auch die Zuverlässigkeit im Schiffsbetrieb und die Wartungsintervalle angeht. Das leiste der Schmierstoff Alexia 40 XC, sagt Schärer, in Verbindung mit dem richtigen Monitoring der Maschine. »Man braucht innerhalb des Fünfjahresintervalls keinen Kolbenwechsel, keine neuen Kolbenringe oder Zylinder. Ziel ist es, dass innerhalb der normalen Dockungsintervalle keine Ersatzteile verschlissen werden und die Kraftstoffeffizienz und Schmierrate gleichbleibend bleibt, um keine unnötigen Kosten zu verursachen. »Wenn sich Ablagerungen bilden, geht die Effizienz der Power Unit zurück. Der Motor kann vielleicht mit einer erhöhten Schmierrate in Betrieb bleiben, aber das kostet alles Geld«, fügte Garcia hinzu. »Jetzt steigen auch die Anforderungen der Maschinenhersteller. Denn man kann nicht mehr davon ausgehen, dass das Öl allein das Problem löst« Denn für die OEMs geht es um die Konkurrenzfähigkeit ihrer Produkte. Das Versprechen von einem effizienteren Motor darf nicht durch falsche Schmierung zunichte gemacht werden. Daher wollen die Motorenhersteller mit ihren neuen Produkten auch eine neue Denkweise im Markt etablieren, erklärte Schärer: »Jetzt steigen auch die Anforderungen der Maschinenhersteller. Denn man kann nicht mehr davon ausgehen, dass das Öl allein das Problem löst. Darum hat beispielsweise MAN jetzt in zwei Service Letters explizit beschrieben, wie das Monitoring ihrer Maschinen angewendet werden soll. Das gab es so bisher nicht«, sagt Schärer. Ganz ähnlich sei es beispielsweise bei WinGD. Um sicherzustellen, dass Kraftstoff, Maschine und Schmierung richtig aufeinander abgestimmt sind, setzt Shell auf sein Monitoring-Angebot »Shell Lube- Monitor«. »15 Jahre Erfahrung stecken in der Entwicklung«, sagte Schärer. Die KIunterstützte Software kombiniert verschiedene Aspekte der Zylinderüberwachung: Onbaord-Tests des Öls, Motorbetriebsbedingungen, Laborergebnisse von Ölanalysen, Monitoring-Berichte, Fotos und Messdaten. Die Covid- 19-Pandemie habe dabei als Katalysator der Entwicklung gedient, so der Manager. Während im Zuge der sogenannten IMO-2020-Verordnung der International Maritime Organisation Kraftstoffe mit sehr niedrigem Schwefelgehalt in der Schifffahrt eingeführt wurden – und damit auch neue Schmierstoffe –, sorgte fast zeitgleich die Pandemie dafür, dass Inspektoren von MAN, WinGD oder Shell sowie Super Intendents von Reedereien plötzlich nicht mehr auf die Schiffe gehen konnten, wenn es Probleme gab. So entwickelte Shell zunächst eine App, mit der das Bordpersonal Schritt für Schritt durch den Prozess einer Scavenge Port Inspection, also einer Inspektion des Kolbens, der Kolbenringe, der Zylinderlaufbuchse und zugehöriger Komponenten der Hauptantriebsmaschine durch die Spülungsanschlüsse, geführt wurden und mit der sie Daten und Fotos an Land senden konnten. Hier wurden sie von Shell analysiert und Hilfestellung geboten. Und Schärer fügt hinzu: »Wichtig war auch, dass es nur einen umfassenden Datensatz gab, einen einzigen Bericht, den wir auch an den OEM schicken konnten.« Heute kombiniert die LubeMonitor- Software alle Monitoring-Schritte, Onboard-Daten, Probenergebnisse, Fotos. »Damit haben wir jetzt genau das am Markt, was OEMs wie MAN fordern«, sagte Schärer. Aktuell arbeite man zudem an einer automatisierten Daten- und Bildauswertung. RD © Shell Die Anforderungen der Branche entwickeln sich kontinuierlich weiter, und das Shell Team am MPIC werde auch in Zukunft innovative Lösungen erarbeiten, um optimale Ergebnisse zu erzielen, so Shell HANSA – International Maritime Journal 02 | 2024 59