Exkursion Caterpillar Motoren Kiel
Nach Fachvorträgen zum Thema Dual-Fuel-Motoren und deren Aufbereitungssystemen durften wir den Prüfstand und das Versuchsfeld mit einem Caterpillar-GCM34 besuchen und den Motorenbetrieb auf dem Teststand erleben.
Vor dem Besuch des Versuchsfelds erläuterte Herr Herold die Besonderheiten des Dual-Fuel-Motors und unterstrich dabei das Konzept der CAT-Dual-Fuel-Motoren: Es wurde ein Dual-Fuel-Motor optimiert für den Betrieb auf Gas entwickelt und kein Dieselmotor, der auch Gas verbrennen kann.
Insofern unterscheidet sich der GCM34 deutlich von den Motoren der Wettbewerber, besonders im Hinblick auf Lastaufnahme und Beschleunigungsverhalten – ein Betrieb auf der Propellerkurve wäre theoretisch möglich. Haupteinsatzgebiet ist aber der Generatorantrieb mit Konstantdrehzahl.
Sehr eindrucksvoll wurde das Betriebsverhalten des Motors demonstriert und Umschaltvorgänge von Diesel auf Gas bei ca. 50% Last gefahren, wobei eine Drehzahlveränderung kaum messbar war.
Mit Bezug auf das Klopfverhalten als ein kritisches Kriterium im Dual-Fuel-Betrieb hat Caterpillar eine eigene Software entwickelt, die über die Zylinderdrucksensoren das Brennverhalten pro Zylinder auswertet und in eine dimensionslose Indexgröße umwandelt. Überschreitet dieser Index einen festgelegten Wert, schaltet der Motor in den Dieselmodus um.
Dieser Betriebszustand wurde durch überfettes Gemisch an einem Zylinder demonstriert und führt im Druckverlauf des Zylinders zu einem deutlich steileren Anstieg der Kurve sowie zu einer sehr deutlich zu sehenden Modulation mit Spitzendruckschwankungen. Anders als bei Pkw-Ottomotoren sind im Dual Fuel Betrieb einzelne, harte metallische Geräusche zu hören, die aber erst bei hoher Amplitude bzw. Klopfintensität sehr deutlich auffallen. Das Betreiberpersonal wird Klopfen somit erst akustisch wahrnehmen, wenn die Sensoren bereits den erlaubten Schwellenwert detektiert haben.
Für die Betreiber von Dual-Fuel-Motoren erscheint eine intensive Ausbildung im Bereich der Sensorik, Messtechnik und Softwareparametrierung sinnvoll, denn im Vergleich zu einem herkömmlichen Dieselmotor verfügt der Dual Fuel Motor über eine Vielzahl von weiteren Messstellen. Die zugehörige Software wird von Caterpillar selbst entwickelt und kann vom Betreiber als Download geladen werden und per USB-Schnittstelle in die Motorsteuerung übernommen werden, falls Softwareprobleme auftreten sollten – regelmäßige Updates sind somit auf einfachem Weg möglich.
Nach der Demonstration des Versuchsmotors durften wir die neue LNG-Aufbereitungstrecke besichtigen, die in wenigen Wochen in Betrieb gehen soll. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um eine von einer LNG-Power-Barge der Firma Marine Service übernommenen Tankcontainereinheit und eine Anlageneinheit mit Glykol-Wasser-Kreislauf, Verdampfer und Pumpentechnik.
Sobald die Adaptierung der LNG-Strecke angeschlossen ist, steht neben der derzeitigen Stadtgasversorgung und der Beimischstation von CO2 zur Veränderung der Gasqualität dann auch eine Möglichkeit zur Nutzung von LNG als Boil-off-Gas bzw. Tieftemperatur-Flüssiggas, welches dann kontrolliert verdampft wird, zur Verfügung.
Ein sehr interessanter Nachmittag, der uns viele praxisgerechte Eindrücke erlaubt hat.
Abb. 1: Tankcontainer und Anlagencontainer der Firma Marine Service, Quelle: Marine Service GmbH
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