Durchflussventilen in Unterwasseranlagen Zusammenarbeit für wirtschaftliche Unterwassertechnik

Tragfähige Geschäftsmodelle für die Erzeugung von grünem Wasserstoff auf See oder die Speicherung von CO₂ unter dem Meeresboden (CCS) sind auf eine kostengünstige Unterwassertechnik angewiesen. Deshalb haben Bosch Rexroth und Wittenstein motion control in einer Gemeinschaftsentwicklung den elektromechanischen Unterwasseraktuator eSEA Spin für die stufenlose Durchflussregelung von Gasen und Flüssigkeiten entwickelt. Er wird in bis zu 4.000 m Wassertiefe über eine 24 V Spannungsversorgung betrieben und benötigt daher keine bislang üblichen Hydraulikleitungen von der Wasseroberfläche bis zum Meeresgrund. Das senkt sowohl die Investitionskosten der gesamten Unterwasseranlage als auch die Betriebskosten dauerhaft.

Gemeinsame Entwicklung auf Basis bewährter Komponenten

„Die Entwicklung des eSEA Spin ist nicht nur eine technologische Errungenschaft, sondern auch ein Beweis für gelungene Zusammenarbeit. Indem wir die Expertise von Wittenstein im Bereich Getriebetechnologie mit der Kompetenz von Bosch Rexroth in Automatisierung und Elektronik vereinen, entwickeln wir Lösungen, die echten Mehrwert für unsere Kunden bieten. Gemeinsam gestalten wir die Zukunft vollelektrischer Aktuatorik in der Unterwassertechnik“, fasst Dr. Steffen Haack, Vorstandsvorsitzender der Bosch Rexroth AG, zusammen.

„Bosch Rexroth und Wittenstein verfügen beide über eine ausgewiesene und langjährige Anwendungserfahrung auf dem Gebiet der Unterwassertechnik. Unsere Getriebe und elektromechanischen Module sind auf die geforderte Lebensdauer von mehr als 25 Jahren im Meer ausgelegt – und haben sich über diesen langen Zeitraum bereits vielfach bewährt“, hebt Dr. Bertram Hoffmann, Vorstandsvorsitzender der Wittenstein SE, hervor.

Elektrischer Aktuator ersetzt Hydraulik

Bislang werden Ventile in Unterwasseranlagen meist durch unbemannte, ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge, ROVs (Remotely Operated Vehicles), oder hydraulisch betätigt und müssen dazu aufwändig mit einer Hydraulikleitung von der Wasseroberfläche aus versorgt werden. Der eSEA Spin ist genauso kompakt wie hydraulische Module und verstellt Drosselventile rotatorisch mit einem Drehmoment von bis zu 2.700 Nm. Das entspricht dem Drehmoment eines 380 kW Verbrennungsmotors für Großtraktoren. Dazu benötigt der eSEA Spin aber lediglich eine elektrische Leistung von 480 Watt. Sie wird auf zwei redundante 24 V Motoren mit jeweils eigenen Reglern geleitet, die über ein Planetengetriebe unbegrenzte Drehbewegungen für die präzise Durchflussregelung erzeugen.

Intelligente Software maximiert Verfügbarkeit

Die robuste Steuerungselektronik basiert auf einer Steuerung aus dem Automobilsektor, die in sehr großen Stückzahlen und hoher Qualität gefertigt wird. Darüber hinaus erfassen Industriesensoren für das Condition Monitoring kontinuierlich Betriebsdaten, wie die absolute Position und das Drehmoment. Das ermöglicht die präzise Durchflussregelung des Ventils. „Bosch Rexroth verfügt über die Software-Expertise und die Erfahrung, um aus diesen Daten die relevanten Informationen zu filtern, sie mit den integrierten digitalen Zwillingen der Komponenten zu verknüpfen und damit die Verfügbarkeit des Antriebsmoduls über die gesamte Einsatzdauer hinweg deutlich zu verbessern“, so Haack.

Standardisierte Schnittstellen für Mechanik und Kommunikation

Der neue Aktuator verfügt über die mechanische ROV Klasse 4 Schnittstelle sowie die SiiS L2-Schnittstelle für die elektrische Leistungsversorgung und Kommunikation mit übergeordneten Anlagen auf der Offshore-Plattform. Die Integration des Antriebsmoduls erfolgt innerhalb weniger Minuten.

Die Verlagerung von Funktionen in die Software reduziert die Komplexität und die Anschaffungskosten gegenüber bislang am Markt verfügbaren Aktuatoren. Der eSEA Spin fügt sich ohne Zusatzaufwand in die elektrische 24 V Infrastruktur von Unterwasseranlagen ein und ermöglicht es, die Ventile auch in größerer Entfernung, sogenannten „Step-out“-Distanzen, zu betätigen. Durch den niedrigen Energieverbrauch reduzieren sich die Betriebskosten über die gesamte Einsatzdauer. Der neue Aktuator ergänzt das eSEA-Portfolio von Bosch Rexroth für lineare und rotative Bewegungen, die Unterwasserventile mit unterschiedlichen Funktionen und Anforderungen regeln. Dabei reicht durchgängig eine 24 V Stromversorgung, die perspektivisch die gesamte Hydraulikanlage mitsamt Leitungen zum Meeresboden ersetzen wird. Diese Elektrifizierung senkt die Hürden für die kommerzielle Herstellung von grünem Wasserstoff auf See oder die Einlagerung von CO₂ in Speicher unter dem Meeresboden.

eSEA Spin im Mai erstmals auf der OTC 2025

Auf der Offshore Technology Conference 2025 in Houston, USA, wird der eSEA Spin erstmals vorgestellt. Unter dem Motto „Waves of Innovation >> Offshore Energy Excellence“ stehen dort bahnbrechende Fortschritte in der Offshore-Energie im Fokus. Bosch Rexroth und Wittenstein stellen gemeinsam am Stand #3219 aus und geben im Vortrag „Ensuring Precise Flow Control: Optimized Multiturn-Actuation For Low-Power Applications“ spannende Einblicke in die Entwicklung des neuen Multiturn Aktuators.