Moderne Schiffe wählen zunehmend eine Umkehrosmose-Schiff Lösung zur Erzeugung von zuverlässigem Süßwasser bei geringerem Energieverbrauch, schnellerem Start/Stopp und kompakterem Platzbedarf im Vergleich zu thermischen Verdampfern. In diesem Leitfaden werden die technischen Verfahren beschrieben, die wir bei RO-Projekten im Meer einsetzen - von der Prozessgestaltung und -dimensionierung bis hin zu OPEX-Berechnungen, Wartung und Abnahme - damit Sie Ihre Kaufentscheidungen mit Zuversicht treffen können.
Umkehrosmose-Schiff - Betriebsfenster & Energieberechnung
Bei der Umkehrosmose werden Salze durch eine halbdurchlässige Membran unter hohem Druck abgetrennt; es gibt keinen Phasenwechsel und keine Kessellast. Für viele Fracht-, OSV-, Trawler-, Fähr-/Ro-Ro-, Patrouillen- und Expeditionsschiffe kann die RO den Verdampfer vollständig ersetzen oder eine N+1-Redundanz bieten.
| Aspekt | Verdampfer | RO an Bord |
|---|---|---|
| Energie & Maschinenraumwärme | Hoch; abhängig von der Abwärme | 3,5-5,5 kWh/m³ typische spezifische Nettoenergie |
| Start/Stopp | Langsam, thermische Trägheit | Schnell (Minuten), flexibler Dienst |
| Fußabdruck | Größer, Hilfsmittel | Kompakt Skid; modulare Züge |
| Wartung | Entkalkung, Auskochen | Patronenfilter, Antiscalant, regelmäßiges CIP |
| Kontrolle der Wasserqualität | Begrenzte Echtzeit-Kontrolle | Kontinuierliche Überwachung von Leitfähigkeit und ΔP |
Prozess & P&ID - Wie funktioniert RO an Bord?
Der Standardzug ist: Meerwasseraufnahme → Vorfiltration → Hochdruckpumpe → RO-Membranen → Permeattank → Remineralisierung/Desinfektion → Verteilung. Online-Sensoren überwachen Leitfähigkeit, Temperatur, Durchfluss und Differenzdruck (ΔP). Die automatische Spülung minimiert die Verschmutzung nach der Abschaltung; die Membranen werden in der Nebensaison geschont.
Dimensionierung für Besatzung, Route und Arbeitszyklus
Gehen Sie vom Tagesverbrauch pro Person aus und addieren Sie die Hotel-/Küchenlast und eine Sicherheitsreserve. Verwenden Sie parallele Skids (N+1), wenn die Betriebszeit kritisch ist oder die Aufnahmequalität schwankt.
- Täglicher Verbrauch: 80-120 l/Person/Tag (Besatzung + Hotel)
- Reserve: 15-30% für Wetter-/Hafenschienen
- Temperatur-Derating: kälteres Meerwasser senkt den Permeatfluss bei einem festen Druck
Arbeitsbeispiel - 30 Besatzungsmitglieder, gemischte Routen
Grundbedarf: 30 × 100 = 3.000 l/Tag. 25% Reserve hinzufügen ⇒ 3.750 L/Tag ≈ 3,8 m³/Tag. Wählen Sie eine Einheit mit 5-10 m³/d, um ein Derating im Winter zu ermöglichen und einen Spielraum für Wartungsfenster zu schaffen.
Bevorzugen Sie eine einbaufertige Option? Siehe unsere Produktseite: Schifffahrt RO 20 m³/d.
Betriebsfenster & Energiemathematik
Verwenden Sie die folgende Faustregel für die spezifische Energie auf der Permeatseite (ohne Berücksichtigung kleinerer Verluste); überprüfen Sie die endgültigen Zahlen mit Ihrer Pumpenkurve und der ERD-Auswahl.
E (kWh/m³) ≈ 0,0278 × ΔPeff (bar) ÷ (ηPumpe × R)
ΔPeff = Förderdruck minus Saugdruck; ηPumpe = Pumpenwirkungsgrad (0-1); R = Rückgewinnung (Permeat/Zufuhr).
| Parameter | Typische Reichweite (SWRO) | Was zu beachten ist |
|---|---|---|
| Futtermittel TDS & Temperatur | 25-40 g/L @ 5-30 °C | Kaltes Wasser senkt den Durchfluss; Rückgewinnung und Druck anpassen |
| Wiederherstellung (R) | 30-45% | Zu hohe → Skalierung/ΔP-Anstieg |
| Netz ΔP | 55-70 bar (SW) | Pumpe kW und Stufe ΔP verfolgen; Verschmutzung erhöht E |
| ERD (falls verwendet) | η 0.8-0.95 | Kopplung von LE-Elementen mit einer effizienten ERD |
Marinegerechte Materialien & Schutz
- Benetzte Teile: 316L Standard; Duplex 2205/2507 für rauere Strecken und warmes, salzhaltiges Wasser
- Druckbehälter: SWRO 8040/4040 mit Schellen und Halterungen in Marinequalität
- Elektrisch: IP54/55-Gehäuse, Kabelverschraubungen, Not-Aus, Alarme und Ereignisprotokolle
- Schwingungsdämpfend: Befestigungen unter der Kufe; flexible Kupplungen an den Pumpenstutzen
- Beschichtungen: Epoxid/PU-Beschichtung der Rahmen, wo zutreffend
- Beschriftete Schnittstellen: Seewasser / Sole / Permeat / CIP für sicheren Betrieb
Verwandte Komponenten:
Typische Stückliste & Optionen
| Modul | Standard | Optionen |
|---|---|---|
| Vorfiltration | 5 µm Patronenschutzfilter | MMF/UF, automatische Schmutzfänger |
| HP-Pumpe | SS316 Pumpe, feste Drehzahl | Duplex-Materialien, VFD, Energierückgewinnungsgerät |
| Membranen | 8040 SWRO (LE/HR) | Format 4040 für kleine Kufen |
| Kontrolliert | PLC + HMI, automatische Spülung | Fernüberwachung, Datenprotokollierung, automatische Verlegeroutine |
| Nach der Behandlung | Remineralisierung, UV | Chlorierung, Kohlenstoffpolitur für den Geschmack |
Instandhaltung, KVP & Ersatzteilstrategie
- Routine: Patronenwechsel, Überprüfung der Antiscalant-Dosierung, ΔP-Trending, Leitfähigkeitsüberwachung
- CIP-Auslöser: steigendes ΔP, sinkender Permeatfluss, erhöhte Leitfähigkeit bei konstanten Sollwerten
- Typische Kadenz: CIP alle 3-6 Monate je nach Zulauf und Einsatz; Lebensdauer der Membran 3-5 Jahre
- Ersatz-Kit: cartridges, O-rings, pump service kit, antiscalant, preservation chemicals
Troubleshooting at Sea
| Symptom | Wahrscheinliche Ursachen | Actions |
|---|---|---|
| ΔP rising fast | Fouling/scaling, clogged cartridge | Replace cartridge, check SDI & antiscalant; schedule CIP |
| Permeate flow drops | Cold water, fouling, pump issue | Adjust setpoints, verify pump curve, CIP if ΔP high |
| Conductivity spikes | Seal leak, O-ring damage, bypass | Inspect vessels & seals, pressure test, swap O-rings |
| Frequent shutdown alarms | Intake swings, sensor drift | Stabilize intake, recalibrate sensors, review alarm limits |
Case Snapshot—OSV Retrofit (20 m³/d)
An offshore support vessel replaced a thermal evaporator with a 20 m³/d RO skid. After commissioning, logs showed a ~18% reduction in kWh/m³ versus baseline and improved water quality stability. The operator adopted a ΔP-based CIP trigger and quarterly cartridge changes, reducing unplanned maintenance.
Potable-Water Safety & Records
Re-mineralization and disinfection (UV/chlorination) are standard. Keep commissioning records and test logs with your class documentation. Reference potable-water limits using recognized guidance such as the WHO drinking-water guidelines.
Procurement & Acceptance Checklist (Download)
Use this checklist for RFP, FAT/SAT and handover. Download the editable Excel and attach it to your vessel’s CMMS: Marine RO Acceptance Checklist (XLSX)
Need an implementation-ready unit? See: COVNA STARK Marine RO 20 m³/d.
Payback & Energy Savings Model
Energy dominates OPEX for seawater RO. Use this quick comparison to estimate annual savings against a thermal evaporator. Validate with your pump curve, ERD selection and local energy prices before purchase decisions.
| Artikel | Symbol | Example |
|---|---|---|
| Daily permeate | Q | 20 m³/Tag |
| Specific energy (RO) | E_ro | 4.5 kWh/m³ |
| Specific energy (evaporator) | E_evap | 8–12 kWh/m³ (equivalent) |
| Energy price | C_e | 0.16 USD/kWh |
| Annual operation | h | 330 days × 24 h |
Annual energy cost (RO) ≈ Q × E_ro × C_e × 24 × 330
= 20 × 4.5 × 0.16 × 7920 ≈ $11,404
Annual energy cost (Evaporator) (with 9 kWh/m³ equiv.) ≈ $22,809
Indicative annual saving ≈ $11,400. Higher ERD efficiency or VFD optimization can further improve savings.
Note: This is an engineering approximation. It ignores potable water quality differences, boiler efficiency and auxiliary loads. Use detailed sizing for procurement decisions.
FAT & SAT Acceptance Steps
- Documentation check: GA, P&ID, IOM, nozzle list, nameplate parameters, material declarations.
- Cold test: PLC/HMI I/O, alarms and interlocks; auto-flush and lay-up routines verified.
- Hydro test: Pressurize to 1.1–1.3× rated pressure; check for leaks and abnormal differential pressure.
- Performance test: Record feed/permeate flows, conductivity, pump power, recovery and specific energy.
- SAT onboard: Connect to seawater intake/brine/permeate; verify vibration mounts, noise level and ship power compatibility.
- Handover: Deliver spares list, maintenance plan, CIP recipes and commissioning logs; train crew.
Download the editable checklist (XLSX) and attach it to your CMMS: Marine RO Acceptance Checklist
FAQ
- What capacity do I need for a 20–40 crew vessel?
- Plan for 80–120 L/person/day plus 15–30% reserve. Use N+1 trains where uptime is critical.
- Can a reverse osmosis ship system fully replace an evaporator?
- Yes for most routes. RO delivers lower energy and faster start/stop; keep backup capacity for CIP windows.
- How often should we run CIP at sea?
- Every 3–6 months in typical service; trigger earlier with ΔP and SDI trends.
- Which materials are recommended for corrosion resistance?
- 316L is the baseline; choose duplex 2205/2507 for harsher, warmer and more saline conditions.
- How should we lay up the unit during off-season?
- Flush, preserve with approved chemicals, protect from freezing; follow the IOM precisely.
Autor: STARK Water Engineering Team · Updated: 2025-09-17