Kreuzfahrtschiffe und Containerriesen verbrauchen viel Energie. Mit moderner Beleuchtungstechnik, intelligenten Steuerungssystemen und der Rückgewinnung von Wärmeenergie lässt sich die Effizienz der schwimmenden Riesen aber deutlich verbessern.
Ob Pool oder Theater: Kreuzfahrtschiffe der Meyer Werft setzen auf Luxus. Doch Verbrauch und Emissionen lassen sich einsparen – etwa durch effiziente Antriebe oder Landstromversorgung.
Ist das noch ein Schiff? Oder eher ein schwimmendes Resort? Das Luxus-Kreuzfahrtschiff „Celebrity Solstice“ (Sonnenwende) der US-Reederei Celebrity Cruises bietet nicht nur Platz für mehr als 2 800 Passagiere, sondern hat sogar einen 2 000 m² großen Golfplatz. Im Inneren des schwimmenden Hotels warten zudem zehn Restaurants und ein Theater mit über 1 100 Plätzen auf die Passagiere.
Soviel Luxus macht die Reise zu einem unvergesslichen Erlebnis – kostet aber auch viel Energie: Pro Passagier verbraucht ein modernes Kreuzfahrtschiff nach einer Studie der Technischen Universität Hamburg-Harburg für Fortbewegung, Klimatisierung, Beleuchtung und die anderen Annehmlichkeiten zwischen zehn und zwölf Kilowattstunden pro Tag, was einem deutschen Dreipersonen-Haushalt an Land entspricht. Immerhin: Bei den neuesten Luxuslinern wie der Celebrity Solstice reduziert Beleuchtungstechnik der Siemens-Tochter Osram den Energieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen um 12 % – das entspricht 3 000 t CO2 und 300 000 US $ Einsparung pro Jahr. Zudem sinkt das Gesamtgewicht des Schiffs durch die modernen Beleuchtungssysteme um bis zu acht Tonnen.
Auf der Celebrity Solstice sorgen Leuchtdioden-Module von Osram in Casino, Diskothek, Restaurants sowie an vielen anderen Stellen für die Stimmungs- und Akzentbeleuchtung. Sie erzeugen Lichteffekte, mit denen konventionelle Leuchtmittel nicht mithalten können: Jedes der Module besteht aus 200 dreifarbigen Leuchtdioden (LED), aus deren Licht sich fast jede Farbe mixen lässt. Und das bei deutlich geringerem Energieverbrauch: Im Vergleich zu Leuchtstofflampen – bisher eine der Lichtquellen für die Akzentbeleuchtung – sinkt er um 60 %.
„Dazu sind LED kleiner und leichter“, erklärt Kristina Kaase von Osram Sylvania in den USA. „Und weil sie nicht starr sind und keine vorgegebene Farbe und Form wie Leuchtstofflampen haben, lassen sie sich auch leichter ersetzen.“ Künftig sollen die innovativen Lichtquellen auch für die Allgemeinbeleuchtung auf Schiffen eingesetzt werden – derzeit wird das wegen der fehlenden weltweiten Standardisierung erschwert: Bei Halogenlampen sind die lichttechnischen Eckdaten wie Farbe, Abstrahlwinkel und Lichtstrom genormt, bei den LED treten hingegen noch große Streuungen auf. „Derzeit arbeiten wir mit anderen Unternehmen an einem Standard“, sagt Kaase. „In wenigen Jahren werden LED dann auch in der Allgemeinbeleuchtung weit verbreitet sein.“
Das große Interesse von Werften und Reedereien an energieeffizienten Leuchtmitteln hat einen einfachen Grund: Bis zu 40 % des Kraftstoffs, der nicht für den Antrieb gebraucht wird, wird auf einem Kreuzfahrtschiff für die Beleuchtung benötigt – hier schlummert also ein gigantisches Sparpotenzial, das sich auch mit Energiesparlampen erschließen lässt: Auf der Celebrity Solstice sind sie für die Allgemeinbeleuchtung der Kabinen zuständig und sparen 80 % der Energie im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen, bei bis zu 20-facher Lebensdauer. Auch sehr effiziente Halogenlampen von Osram sind in Deckeneinbauleuchten mit von der Partie: Sie haben eine spezielle Infrarot-Beschichtung, die die unvermeidlich entstehende Wärme zum Glühdraht zurückschickt und dadurch bis zu 35 % Energie spart.
Selbst konventionelle Leuchtstofflampen haben Ingenieure auf minimalen Energieverbrauch getrimmt. Sie erleuchten vor allem die nicht-öffentlichen Bereiche, etwa die Flure zu den Crew-Kabinen sowie den Maschinenraum. Alle Leuchtstofflampen brauchen Vorschaltgeräte, die den Stromfluss begrenzen. Die konventionelle Variante arbeitet mit einer wenig effizienten Spule, doch auf der Celebrity Solstice sind elektronische Vorschaltgeräte (EVG) im Einsatz: Ihre Elektronik betreibt die Lampen bei einer Frequenz zwischen 40 und 50 kHz statt der 60 Hz Netzfrequenz – das verdoppelt die Lebensdauer der Lampen und sorgt für bis zu 40 % weniger Verbrauch.
Die Zukunft gehört aber den LED und ihren jüngeren Geschwistern, den organischen Leuchtdioden (OLED), die sich zum Beispiel als transparente Lichtquellen in Fensterscheiben und Spiegel integrieren lassen (Pictures of the Future, Frühjahr 2010, Organische Leuchtdioden). „Osram bietet bereits erste OLED-Panels an. Sie eröffnen ganz neue Möglichkeiten bei der Akzentbeleuchtung“, sagt Kaase. Mit der Meyer-Werft in Papenburg – einem der Weltmarktführer bei Kreuzfahrtschiffen und Erbauer der Celebrity Solstice – hat Osram seit 2007 einen Kooperationsvertrag. Ende 2010 starten die beiden Firmen ein Forschungsprojekt für die Kabinenbeleuchtung der Zukunft, bei der LED eine zentrale Rolle spielen werden. Davon profitiert nicht nur die Umwelt: „Bei hohen Öl-Preisen amortisieren sich die etwas höheren Anschaffungskosten der modernen Beleuchtungstechnik schon in zwei Jahren“, rechnet Kaase vor.
Durchgängige Effizienz. Natürlich tragen zu einem geringeren Energieverbrauch auch moderne Antriebe sowie Anlagen für die Steuerung und Überwachung der Bordsysteme bei. Kreuzfahrtschiffe haben einen dieselelektrischen Antrieb, der besonders leise und vibrationsarm ist – vier bis sechs Dieselmotoren, aus Sicherheitsgründen meist paarweise in separaten Räumen untergebracht, treiben Generatoren an, die Strom für den Elektromotor des Antriebs und die elektrischen Verbraucher an Bord liefern.
Powermanagement-Systeme von Siemens schalten einzelne Generator-Dieselmotoren je nach Energiebedarf an oder ab – dadurch werden die aktiven Aggregate meist in ihrem optimalen Betriebspunkt bei 85 bis 90 % der Maximalleistung betrieben. Eingesetzt wird ein solches System etwa an Bord der „AIDAdiva“ und anderen Kreuzfahrtschiffen von AIDA Cruises.
In Zukunft könnte eine vorausschauende Technik auch einzelne Verbraucher kurzfristig vom Netz nehmen und so eine noch feinere Optimierung gestatten. „Um Lastspitzen abzufangen, könnten wir beispielsweise den Kühlraum für kurze Zeit abschalten“, erklärt Kay Tigges von Siemens Marine Solutions in Hamburg. „Wichtig ist, dass das gesamte System immer möglichst nahe am Auslegungspunkt arbeitet, weil dann der Wirkungsgrad am besten ist.“
Mit Hilfe neuronaler Netze wollen die Entwickler das System sogar lernfähig machen, so dass es aus seinen Daten lernen und der Besatzung situationsbezogene Vorschläge für einen energieeffizienteren Betrieb machen kann. Denkbar wäre etwa, die Abfolge von Betriebssituationen im Voraus zu bestimmen und die Energieerzeugung entsprechend zu optimieren – etwa indem die Wellness-Bereiche während allgemeiner Veranstaltungen wie Dinner oder Theateraufführungen teilweise abgeschaltet werden. „Das System wird derzeit entwickelt, und einige Kreuzfahrt-Gesellschaften zeigen schon Interesse“, berichtet Tigges.