Verbreiterung PANAMAX und POST PANAMAX Containerschiffe

Ein innovativer Schritt zur Steigerung der Ladekapazität, zur drastischen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit und zur Sicherung der getätigten Investition

Als Folge von langsamen Geschwindigkeiten und der Forderung nach einer Verbesserung der Ladungseffizienz sind Schiffe mit großer Breite immer interessanter geworden. Das traditionelle PANMAX-Containerschiff ist für den Neubau und auch für den laufenden Einsatz uninteressant geworden. Die Breite durch die Schleusenbreite auf maximal 32,20 m begrenzt, sowie die Notwendigkeit großer Ballastwassermengen zu fahren waren die ausschlaggebenden Gründe.

Nicht nur auf PANMAX-Schiffe beschränkt, ist das Marktpotential der Leistungs- und Kapazitätssteigerung von POST-PANMAXES sogar noch größer. Wenn man bedenkt, dass die Motorleistung der vorherigen Schiffsgeneration zwischen 6.000 und 9.000 TEU liegt, kann die Kapazität hinsichtlich geladener Container durch einen moderaten Anstieg des gesamten Treibstoffverbrauchs leicht um 40% gesteigert werden.

Bis 2010 war das Containerschiff der Größe PANMAX mit 3.000 TEU bis zu einer schließlich maximierten Kapazität von 5.000 TEU das Rückgrat des Containerschiffsverkehrs. Heute sind sogenannte „Wide-Beams“ die Favoriten, da breitere Schiffe stabiler sind und weniger Ballastwasser benötigen.

Gleichzeitig wurden die Betriebsgeschwindigkeiten des Schiffes reduziert, um Kraftstoff zu sparen. Die geringe Nutzung der verfügbaren Motorleistung bedeutet jedoch einen hohen SFOC und hohen Verschleiß. Aufgrund des erwarteten stetigen Anstiegs der Bunkerpreise hat sich das Verhältnis zwischen Geschwindigkeit und Ladungseinlass drastisch zugunsten der breitstrahlenden Schiffe verschoben. Darüber hinaus wurden die neuen Schleusen des Panamakanals im Jahr 2016 eröffnet. Die Marktsituation für die PANMAX-Schiffe ist schlecht und lässt sich aufgrund gestiegener Bunkerpreise nicht verbessern.

Durch die Umrüstung eines schlanken Schiffes auf ein Wide-Beam-Schiff verbessert sich die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu bestehenden größeren Containerschiffen im Niedriglastbetrieb wesentlich und ist mit neuen ECO-Konstruktionen mit niedriger EEDI-Zahl nahezu vergleichbar..

Mit dem Bestreben der Eigner, ihre Schiffskapazitäten auf wirtschaftlichste Weise zu erweitern, wird die Verbreiterung sehr attraktiv. Basierend auf dem Konzept der PANMAX-Erweiterung ist das gesetzte Ziel, die Kapazität der Schiffe und der Flotte in kürzester Zeit zu einem sehr vernünftigen Preis zu erhöhen.

Mehrere Projekte zur Erweiterung von POST-PANMAX wurden von der TECHNOLOG services GmbH in Hamburg untersucht und geplant, wobei der Stabilitätsgewinn signifikant ist und sich je nach Anzahl der den Laderäumen hinzugefügten Containerreihen um mehr als 40% belegen lässt. Die Vorgängergeneration der POST-PANMAXES – zwischen 8.000 TEU und 9.000 TEU – weist in der Regel einen Hubraumüberschuss auf, der gut zum Konzept der Verbreiterung passt, und das Marktpotenzial kann daher erheblich sein.

Die Verbreiterung von Containerschiffen nach obigem Prinzip und schrittweisem Vorgehen hat drei wesentliche Vorteile: Kapazitätserhöhung, höhere Stabilität, z.B. weniger Ballastwasser und größere Kapazität bei 14t Homogenität, und bessere Motorauslastung bei niedrigeren Drehzahlen durch großen Hubraum bei unverändertem Motor.

Dies führt zu einem viel besseren EEDI (IMO Energy Efficiency Design Index). Dadurch werden die CO2-Emissionen pro Tonne und Meile für das verbreiterte Schiff erheblich reduziert. Das Ergebnis sieht noch besser aus, wenn der CO2-Ausstoß auf das reine Ladungsgewicht bezogen wird.

Eine Erweiterung um zwei, drei oder sogar vier Reihen könnte auf der Grundlage einer Analyse der vorhandenen Rumpfstruktur und der Kosten-Nutzen-Aspekte möglich werden. Daher ist für jede Schiffsklasse eine entsprechende Studie erforderlich, um Einschränkungen und Potentiale festzustellen.

44/5000 Die Abbildungen zeigen die schrittweise Vorgehensweise:

Beispiel PANMAX:

297/5000 Mit dem von Lutz Müller (CTO) REEDEREI NSB initiierten Erweiterungskonzept hat die TECHNOLOG services GmbH für REEDEREI NSB das gesamte Engineering entwickelt und alle DNV-GL-Klassen- und Flaggenstaat-Zulassungen für die Erweiterung der M / V MSC GENEVA sowie ihrer Schwester erhalten Schiffe M / V BUXHAI und M / V MSC CAROUGE. Diese Umbauarbeiten wurden von HRDD, Shanghai durchgeführt. Die Kapazität dieser Schiffe wurde von ursprünglich 4.860 TEU auf jetzt über 6.300 TEU erhöht. In der Zwischenzeit ist das Erreichen der gesetzten Ziele im laufenden Schiffsbetrieb unter Beweis gestellt.

 

Hauptmerkmale Urprüngliches Schiff Verbreitertes Schiff Unterschied
Länge über alles 275.0 m 283.0 m +8.0 m
Breite 32.2 m 39.8 m + 3 Cont. Reihen
Draught Scantling 13.5 m 13.5 m
Tragfähigkeit 65,700 t 81,700 t + 24%
Nominale Kapazität 4,892 TEU 6,175 TEU + 26%
Tragfähigkeit 14t / TEU 3,109 TEU 4,901 TEU + 58%
Verbrauch / beladener TEU (19kn) 4.6 g/nm 3.7 g/nm – 24%

Die Bilder zeigen die schrittweise Realisierung der beiden bereits umgerüsteten PAMAX-Schiffe von NSB:

Beispiel POST-PANMAX:

In den Jahren 2007-2008 wurden 7.000 TEU-Containerschiffe ausgeliefert. Ursprünglich für eine Höchstgeschwindigkeit von 25,5 Knoten ausgelegt und angetrieben, liegt die Betriebsgeschwindigkeit heutzutage im Bereich von 18 Knoten. Durch die Verbreiterung von ca. 10 m oder vier Containerreihen erhöht sich die Kapazität um 41% auf ca. 9.790 TEU.

Als alternative Maßnahme zu einem Neubauprojekt mit 10.000 TEU profitiert der Eigentümer von einem deutlich niedrigeren Investitionsvolumen sowie kurzen Liefer- und Vertragslaufzeiten.

 

Hauptmerkmale Urprüngliches Schiff Verbreitertes Schiff Unterschied
Länge über alles 305.0 m 319.2 m + einer 40’ Bay
Breite 40.0 m 50.1 m + 4 Cont. Reihen
Draught Scantling 14.5 m 14.5 m
Tragfähigkeit 85,230 t 108,800 t + 28%
Nominale Kapazität 6,921TEU 9,793 TEU + 41%
Tragfähigkeit 14t / TEU 5,031 TEU 7,240 TEU + 44%
Verbrauch / geladener TEU (18kn) 3.6 g/nm 3.1 g/nm – 17%


Widening of PANMAX and POST PANMAX Container Vessels

An innovative step to increased cargo intake, improved economy drastically, become much more eco-friendly and stabilising ships value for the future

As a consequence of slow steaming and demands for enhancement of cargo efficiency wide-beam ships have become increasingly popular. The traditional PANMAX container ship with beam dimensions limited by lock sizes to 32.20m and stabilized by huge quantities of ballast water lost the interest in the market as well as deployment.

Not limited to PANMAX vessels, the market potential of performance and capacity increase of POST-PANMAXES is even bigger. Thinking about the excess engine power of the previous generation of vessels ranging from 6,000 – 9,000 TEU, the capacity can be easily enhanced by 40% in loaded container by just a moderate increase of total fuel oil consumption.

Until 2010 the PANMAX size Container Ship with 3,000 TEU to an eventually maximized capacity of 5,000 TEU was the backbone of container sea transport. Today so-called “wide-beams” have become the favourites as wider ships have a greater stability and need lesser amounts of ballast water.

Simultaneously the operational speeds of the vessel have been reduced to save fuel but the low use of available engine power means high SFOC and high wear. Due to the expected steady increase in bunker prices the relationship between speed and cargo intake has drastically shifted in favour for the wider beam ships. In addition, the new Panama Canal locks will be opened in 2016. The market situation for the PANMAX ships is poor and is not visible to improve due to raised bunker prices.

However, by converting the slim vessel to a wide beam the economy will essentially rise in comparison to existing larger container ships in low load operation and will be almost comparable with new ECO designs and low EEDI number.

With Owners seeking to expand their shipping capacity in the most economical way, the widening of bigger ships might become most attractive. Following the basic concept of the PANMAX widening, the driving force is to increase the vessels and fleet capacity in a very short time with a very reasonable price.

Several projects of POST-PANMAX widening have been investigated and designed by TECHNOLOG services GmbH in Hamburg whereby the stability gain is significant and can be proven by more than 40%, depending on the number of container rows added to the cargo spaces. The previous generation of POST-PANMAXES – between 8,000 TEU and 9,000 TEU – usually have an excess engine capacity which matches well with the concept of widening, and the market potential hence can be significant.

The widening of containerships by the above principle and step by step procedure has three major advantages: capacity increase, higher stability, i.e. less ballast water and larger slot capacity at 14t homogenous, and better engine utilization at today’s lower speeds due to large displacement with unchanged engine plant.

This results in a much better EEDI (IMO Energy Efficiency Design Index). Thus, CO2 emissions per ton and mile for the widened ship will get significantly reduced. The result looks even better if the CO2 emissions will be related to pure cargo weight.

Widening by two, three or even four rows could become feasible based on analysis of existing hull structure and cost/benefit aspects. Thus, for each ship class, a respective study becomes necessary to determine limitations and efforts.

The figures show the step by step procedure:

 Example PANMAX:

With the widening concept initiated by Lutz Müller (CTO) REEDEREI NSB, TECHNOLOG services GmbH developed for REEDEREI NSB the entire engineering and achieved all DNV-GL Class and Flag State approvals for the widening of M/V MSC GENEVA, as well as her sister vessels M/V BUXHAI and M/V MSC CAROUGE. These conversion works are done by HRDD, Shanghai. These vessels are increased in capacity from initially 4,860 TEU to now over 6,300 TEU. In the meantime, the ship in operation has proven the results as shown below.

 

Main Characteristics Original Vessel Widened Vessel Difference
Length over all 275.0 m 283.0 m +8.0 m
Breadth 32.2 m 39.8 m + 3 Cont. Rows
Draught Scantling 13.5 m 13.5 m
Deadweight 65,700 t 81,700 t + 24%
Nominal Capacity 4,892  TEU 6,175  TEU + 26%
 Loaded Capacity 14t/TEU 3,109  TEU 4,901  TEU + 58%
Consumption/ loaded TEU (19kn) 4.6   g/nm 3.7 g/nm – 24%

The pictures are showing the step by step realisation of the two PAMAX vessel of NSB already converted:  

Example POST-PANMAX:

A series of 7,000 TEU container vessels have been delivered in the years 2007-2008. Initially designed and powered for a top speed of 25.5 knots, the operational speed is in the range of 18 knots nowadays. By widening of about 10m or four container rows, the capacity is increased by 41% to about 9,790 TEU.

As an alternative measure to a 10,000 TEU newbuilding project, Owner takes advantage of considerable low investment and short delivery and off-hire terms.

 

Main Characteristics Original Vessel Widened Vessel Difference
Length over all 305.0 m 319.2 m + one 40’ Bay
Breadth 40.0 m 50.1 m + 4 Cont. Rows
Draught Scantling 14.5 m 14.5 m
Deadweight 85,230 t 108,800 t + 28%
Nominal Capacity 6,921TEU 9,793 TEU + 41%
Loaded Capacity 14t/TEU 5,031  TEU 7,240 TEU + 44%
Consumption/ loaded TEU (18kn) 3.6   g/nm 3.1 g/nm – 17%