COSCO SHIPPING LIBRA - Umrüstung auf Methanol

Beitrag von:

Christina Wagner

Die COSCO-Constellation-Klasse

Die elf Großcontainerschiffe der Constellation-Klasse, die ab 2018 für die staatliche chinesische Linienreederei COSCO Shipping Lines in Dienst gestellt wurden, gehören mit ihrer Kapazität von rund 20.000 TEU zu den Ultra Large Container Ships (ULCS). Der Ursprung dieser knapp 400 Meter langen Megacarrier liegt in einer Phase strategischer Neuausrichtung durch die Fusion von COSCO und China Shipping (CSCL) zur China COSCO Shipping Corporation (COSCO Shipping) im Jahr 2016. 

Der Bau der nach bekannten Sternbildern benannten Schiffe wurde auf vier Werften verteilt und bei Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding, Nantong Cosco KHI Ship Engineering, Dalian Shipbuilding Industry und Dalian Cosco KHI Ship Engineering durchgeführt.

Aufgrund von Variationen im Rumpfdesign und insbesondere durch den um eine 40-Fuß-Bay weiter nach vorn versetzten Brückenaufbau bei den 20.119-TEU-Schiffen unterteilen sich die Schiffe in Typen von 19.237 bis 20.119 TEU. Die optisch markantesten Unterschiede zwischen den Typen sind die unterschiedlich designten Brückenaufbauten und Schornsteine. 

Die Schiffe und Baudaten der Contellation-Klasse:

Die Schiffe wurden beim Bau konstruktiv so ausgelegt, dass sie später auf LNG umgerüstet werden können. Als sogenannte „LNG-Ready“ Schiffe wurden insbesondere strukturelle Bereiche für eine spätere Umrüstung ausgelegt. Dass dieses Prädikat jedoch keine kostengünstige Umrüstung garantiert, zeigte das Retrofit auf LNG beim Hapag-Lloyd-Schiff SAJIR. Die Umrüstung des heute als BRUESSELS EXPRESS fahrenden Schiffes im Jahr 2023 schlug mit stolzen 35 Millionen Dollar zu Buche. 

Fast ein Jahrzehnt nach ihrer Kiellegung stehen zwei dieser Schiffe im Rampenlicht einer technologischen Entwicklung. Die bei der Dalian Shipbuilding Industry gebauten 20.119-TEU-Schiffe COSCO Shipping Libra und COSCO Shipping Gemini wurden im Rahmen eines Pilotprojekts. Weltweit erstmals  wurden ULCV Schiffen auf einen Methanol-Dual-Fuel-Antrieb umgerüstet.

LNG kontra Methanol:

Wie schon dargestellt, waren die Schiffe ursprünglich für eine Umrüstung auf LNG ausgelegt. Aber warum entschied man sich anstelle des am Treibstoffmarkt aktuell leichter verfügbaren LNG´s letztlich für Methanol? Dieses mag an den technischen Anforderungen und den Umbaukosten begründet sein.

Verflüssigtes Erdgas stellt hohe Anforderungen an die Schiffstechnik. Um es flüssig zu halten, muss LNG auf minus 163 Grad Celsius heruntergekühlt werden. Die bereits angesprochene Sajir benötigte daher einen hochkomplexen LNG-Membrantank. Ein weiterer Kostentreiber bei LNG ist die sogenannte Regasifizierung. Bevor das minus 163 Grad kalte LNG in den Motoren verbrannt werden kann, muss es in einer aufwendigen Gasaufbereitungsanlage (Fuel Gas Supply System) gezielt erwärmt und wieder in den gasförmigen Zustand versetzt werden. 

Methanol ist bei normaler Umgebungstemperatur und normalem Luftdruck flüssig. Die Tanks sind im Grunde herkömmliche Stahltanks, die allerdings mit einer hochgradig chemikalienbeständigen Innenbeschichtung versehen sein müssen und zum Schutz mit speziellen Hohlräumen, sogenannten Cofferdams, ausgestattet sind. Da Methanol flüssig bleibt, wird es wie herkömmlicher Treibstoff über mechanisch unkomplizierte Hochleistungspumpen direkt in den Brennraum eingespritzt. Der installierte Methanol-Preparation-Room regelt lediglich Druck und Temperatur der Flüssigkeit – ein System, das gegenüber LNG-Anlagen einfacher, wartungsärmer und kostengünstiger ist.

Die Umrüstung der COSCO SHIPPING LIBRA

Am 6. Juni 2025 traf das Schiff bei der COSCO Shipping Heavy Industry in Shanghai ein. Um die kostspielige Ausfallzeit des Schiffes möglichst gering zu halten, waren für den Umbau 84 Tage angesetzt.

Einbau des Methanoltanks:

Da sich die Treibstofftanks der sogenannten Zwei-Insel-Schiffe unterhalb des vorderen Brückenaufbaus befinden, schied ein Umbau der ursprünglichen Tanks aus. Im Gegensatz zu Schiffen konventioneller Bauweise, bei denen die Tanks im Laderaumbereich zugänglich sind, fehlt dieser Zugang bei diesem Schiffstyp. Die Kosten für die Demontage des Brückenaufbaus und das Öffnen des Decksbereichs hätten das Projekt schlichtweg unfinanzierbar gemacht. Damit stößt der bei seiner Einführung wegen seiner hohen Containerkapazität als revolutionär bezeichnete Schiffstyp an seine Grenzen. Eine Umrüstung ist nur mit einen Eingriff in den Laderaumbereich mit etsprechenden Kapazizätsverlust möglich, der bei der COSCO SHIPPING LIBRA 456 TEU beträgt.

Aufgrund seiner umittelbaren Lage vor dem Maschinenraum wurde für den Methanoltank der Laderaum 9 gewählt. Während die anderen Laderäume des Schiffes jeweils über zwei 40 ft Bays (40-Fuß-Slots) verfügen, ist der Laderaum 9 mit drei Bays ( Bays 17, 18 und 19) ausgestattet. Für die Umrüstung relevant war die Bay 19, sie liegt direkt vor dem Maschinenraumschott und vor der Bay 20, die oberhalb des Maschinenraums positioniert unterhalb der Ladeluken nur vier Lagen Container aufnehmen kann.

Sofort nach dem Eintreffen am Unrüstungskai der Werft wurde damit begonnen die betroffene Sektion komplett entkernt. Wo früher 21 Containerreihen in bis zu 12 Lagen gestapelt wurden, entstand ein riesiger, leerer Raum. Um die maximale Länge des neuen Tanks zu ermöglichen, wurde der Decksbereich mit den Zurrgerüsten , sowie auch das Laderaum-Staugerüst zwischen Bay 18 und 19 vollständig demontiert. Ebenso wurden die Lukendeckel von Bay 19 dauerhaft entfernt.

Die Werft hatte den neuen Methanoltank in zwei Modulen vorgefertigt. Nach Beendigung der Vorbereitungen und Stahlarbeiten wurde das erste Modul am 17. Juni mithilfe eines 1.600-t-Schwimmkrans in den Rumpf eingesetzt. Das rund 10.000 m³ große Modul mit einer Länge von rund 13 Metern und einer Höhe von gut 20 Metern passte exakt in den 53,60 Meter breiten ehemaligen Laderaum. Vier Tage später wurde das zweite Modul mit dem Schwimmkran aufgesetzt. Dieses rund zehn Meter hohe Modul mit einem Volumen von rund 5.000 m³ bildete zugleich den oberen Abschluss mit dem Decksbereich. Oberhalb war es bereits mit den explosionsgeschützten Methanol-Aufbereitungsräumen (Methanol Preparation Rooms) ausgerüstet. Das Oberdeck dieses Raumes wurde für die Stauung von Deckscontainern ausgelegt. Auch wenn Lukendeckel in diesem Bereich keine Verwendung mehr finden, blieben die für die Rumpfstabilität wichtigen Längssülle unverändert erhalten. 

Zum Absluss der reinen Tankinstallation wurden im Bereich der Tankfront die Führungsschienen (Cell Guides) für die Bay 18, sowie die Zurrgerüste an Deck wieder installiert. Um die Installation eines speziellen Tank-Entlüfungsmastes zu umgehen, wurde die Tankentüftung an den äußeren Enden (Stützpfosten) der Zurrgerüste integriert. 

Auf beiden Seiten erhielt das Schiff neue Bunkerstationen. Diese sind zur Außenseite hin offen, aber ansonsten abgeschottet und nur über gesicherte Schottluken zugänglich. So wird verhindert, dass sich im Falle eines Lecks Methanol auf weitere Decksbereiche verteilt.

Kapazitätsverlust:

Die Umrüstung des Schiffes hatte ihren Preis bei der Containerkapazität. Von dem ursprünglichen Stellplätzeen für 20.199 TEU gingen durch den Einbau des Methanoltanks in der Bay 19 insgesamt 456 TEU verloren. Damit reduzierte sich die Kapazität des Schiffes aud 19.663 TEU.

Umrüstung des Hauptmotors und der Hilfsmaschinen:

Die eigentliche technische Herausforderung fand im Maschinenraum statt. Da die Hauptmaschine und die Hilfsmotoren von unterschiedlichen Herstellern stammen, mussten die Umrüstung von Everllence (ehemals MAN) und Wärtsilä unterstützt werden. Mit beiden Unternehmen wurde Ende 2023 der Vertrag zur Umrüstung der beiden ULCV´ abgeschlossen. In den Verträgen wurde auch die Umrüstung  von zwei Schiffen der Cosco Shipping Peony-Klasse (13.800 TEU) vereinbart.

Hauptmaschine:

Als Hauptmaschine wurde ursprünglich ein 2-Takt-MAN-B&W-11S90ME-C10.5-Motor installiert. Der elfzylindrige Dieselmotor hat eine Kolbenbohrung von 900 mm und einen Kolbenhub von 3.460 mm.  Die 20,90 Meter lange Maschine wiegt 1.940 Tonnen und leistet maximal bei 84 U/min 67.100 KW. Bei wirtschaftlichen 72 U/min werden noch 57.230 kW erreicht. Angetrieben wird ein sechsblättriger Festpropeller mit einem Durchmesser von 10,60 Metern. Damit erreicht das Schiff eine maximale Geschwindigkeit von 22,1 Knoten und eine Reisegeschwindigkeit von 20,0 Knoten. 

Dieses Kraftpaket musste im Rahmen der Umrüstung auf einen Dual-Fuel (DF) Dieselmotor des Typs MAN B&W 11S90ME-LGIM10.5 umgerüstet werden. Als DF Dieselmotor kann er mit Methanol sowie auch wie bisher mit konventionellen Treibstoff betrieben werden. Der Vertrag für die Umrüstung wurde im Dezember 2023 mit der heutigen Everllance abgeschlossen. 

Der Umbau umfasste im Wesentlichen drei Kernbereiche:

1. Die neuen Zylinderköpfe: Jeder der 11 riesigen Zylinderköpfe wurde modifiziert. Neben den bestehenden Ventilen für den herkömmlichen Treibstoff wurden zusätzliche, spezialisierte Methanol-Einspritzventile und ein separates Hydraulik-Steuersystem integriert.
2. Die Zündöl-Injektion: Da Methanol unter hohem Druck im Zylinder nicht so leicht von selbst zündet wie Diesel, nutzt der Motor ein "Zündkerzen-Prinzip" der Seefahrt: Eine winzige Menge herkömmlichen Kraftstoffs (unter 5 Prozent) wird als Pilot-Zündung eingespritzt, um die Flamme zu entfachen, bevor das grüne Methanol die eigentliche Arbeit übernimmt.
3. Die doppelwandigen Kraftstoff-Verteilerrohre: Methanol wird unter hohem Druck zu den Zylindern geleitet. Um absolute Lecksicherheit im Maschinenraum zu garantieren, sind alle Leitungen direkt am Motor streng doppelwandig ausgeführt. Das bedeutet: Im inneren Rohr fließt das Methanol, während das äußere Rohr mit Stickstoff gespült und permanent elektronisch auf ausgetretene Dämpfe überwacht wird.

Die Hilfsmotoren:

Der Vertrag für die Umrüstung der Wärtsilä Dieselmotoren wurde ebenfalls Ende 2023 abgeschlossen. Die COSCO SHIPPING LIBRA verfügt über vier Dieselmotoren des Typs Wärtsilä L32. Während der Fahrt wird die Stromversorgung der Bordsysteme und bis zu 1.000 Kühlcontainern größtenteils durch einen leistungsstarken Wellengenerator abgedeckt. Die Dieselgeneratoren kommen hauptsächlich bei langsamer Fahrt, Reede- und Hafenliegezeiten zum Einsatz.

Von den vier Generator-Sets werden jeweils zwei mit Wärtsilä-Motoren der Typen 9L32 und 7L32 betrieben. Die Viertaktmotoren haben eine Kolbenbohrung von 320 mm und einen Kolbenhub von 400 mm. Sie haben bei 750 U/min eine Leistung von 500 kW pro Kolben, sodass die 9-Zylinder-Motoren 4.500 kW und die 7-Zylinder-Motoren 3.500 kW leisten. 

Bei der Umrüstung der Motoren wurden jedoch nicht alle auf den Dual-Fuel-Betrieb mit Methanol umgerüstet. Nur bei den beiden 9-Zylinder-Motoren wurde eine entsprechende Umrüstung vorgenommen. Entsprechend des Betriebskonzepts wurde zugrunde gelegt, dass die Hilfsmotoren im Hafen oder bei normaler Fahrt selten alle gleichzeitig unter Volllast laufen. Da das Schiff über Alternative Maritime Power (AMP) verfügt, wäre durch den Landstromanschluss der Betrieb der Dieselmotoren in Häfen nicht notwendig. Somit würde es ausreichen, wenn nur zwei der Hilfsmotoren auf Methanol umgestellt würden, um den „grünen” Grundbetrieb (inklusive der Stromversorgung für die 1.000 Kühlcontainer) emissionsarm zu sichern. Die übrigen Hilfsmotoren verbleiben im konventionellen Dieselbetrieb als Backup.

Die eigentliche Umrüstung auf Methanol ähnelt der des Hauptdiesels, sodass darauf nicht noch einmal näher eingegangen werden muss.

Die Software-Integration:
Die größte Herausforderung stellte am Ende nicht der Stahlbau oder die Motorenumrüstung dar, sondern die Software. Das computergesteuerte Managementsystem des Hauptmotors, die Automatisierung der vier Hilfsmotoren und die hochsensiblen Sicherheits- und Gaswarnsysteme mussten völlig neu miteinander verknüpft werden. Die hier auftretenden Probleme waren eine der wesentlichsten Ursachen dafür, dass das ambitionierte Ziel von 84 Tagen für die Umrüstung letztlich nicht erreicht werden konnte. Nachdem am 6. September die erste Testbetankung mit Methanol erfolgt war, konnten in der Folge die achtägigen Probefahrten beginnen. Erst nach erfolgreichem Abschluss konnte die „COSCO SHIPPING LIBRA” nach 108 Tagen, am 22. September, die Werft wieder verlassen und  am 26. September ihren regulären Dienst wieder aufnehmen. Daher wird auch oft von 112 Tagen Umbauzeit geschrieben. 

Das Schwesterschiff COSCO SHIPPING GEMINI:

Aus den Erfahrungen mit dem Prototyp „LIBRA” konnte das Schwesterschiff „GEMINI” profitieren. Die COSCO SHIPPING GEMINI traf am 26. Juli 2025 zur Umrüstung bei der Werft ein. Obwohl beide Umrüstungen zeitlich sehr nahe beieinander lagen, konnten die Erfahrungen der LIBRA zeitsparend umgesetzt werden. Die Umbauzeit auf der Werft konnte auf nur noch 89 Tage reduziert werden. Somit konnte die „COSCO SHIPPING GEMINI” nach nur 92 Tagen bereits am 26. Oktober wieder in den regulären Dienst eingefügt werden. Insgesamt konnte der Umbau somit um rund drei Wochen beschleunigt werden.

Weitere Umrüstungen:

Im Anschluß der Umrüstung der beiden ULCV´s wurde die Methanolumrüstung der beiden zur 13.800 TEU Peony-Serie gehörden Schiffe COSCO SHIPPING PEONY und COSCO SHIPPING JASMINE durchgeführt. In Februar 2026 konnte die "PEONY" und im April 2026 die "JASMINE" nach der Umrüstung wieder ihren Dienst aufnehmen. Damit wurde das vier Schiffe umfassende Umrüstungsprogramm zunächst abgeschlossen.

Cosco hat sich die Option einer Umrüstung der weiteren neun Schiffe der Constellation-Klasse zwar offengehalten, diese aber bisher nicht umgesetzt. Da Umrüstungen auf Kosten der Containerkapazität gehen, sind sie mit Kompromissen verbunden, die bei Neubauten nicht bestehen. Daher setzt man im Moment auf ein umfassendes Neubauprogramm mit LNG- und Methanol-betriebenen Schiffen, hält sich für weitere Umrüstungen aber offen. Aufgrund der noch geringen weltweiten Produktion von grünem Methanol setzt man gemeinsam mit Partnern parallel auf eine zukünftige eigene Produktion.

Die in diesem Bericht präsentierten technischen Daten, historischen Analysen und chronologischen Zusammenstellungen sind das Ergebnis umfassender, eigenständiger Recherchen in einer Vielzahl internationaler Register, Archive und Fachdatenbanken. Die Auswertung, Synthese und Textfassung wurden eigenständig erarbeitet und unterliegen dem Urheberrecht des Verfassers. Eine Übernahme des Textes in andere Projekte ist ohne Genehmigung nicht gestattet.