mini|Kühlschiff der Pionierphase: Dunedin Als Kühlschifffahrt wird der Seetransport leicht verderblicher Güter mittels Kühlschiffen und Kühlcontainerschiffen bezeichnet.
Pionierphase, Bananen- und Fleischtransport mini|Kohlendioxid-Kälteanlage auf Kühlschiffen der Pionierphase Es begann mit dem Transport von Bananen und Fleisch. Die Jahre nach 1876 gelten im Rückblick als Beginn und zugleich als Pionierphase der Kühlschifffahrt. Nach mehreren Rückschlägen hatte sich an Bord von Fleischkühlschiffen das Prinzip der stillen Kühlung etabliert. In mit Rohren ausgekleideten hohen Laderäumen wurde die Luft von dem durchfließenden Kältemittel – in vielen Fällen verwendete man anfangs Ammoniak – abgekühlt und auf Temperatur gehalten. Dazu waren keine Lüfter notwendig. Erfinder und Wegbereiter zur Anwendung von Kälteverfahren in der Schifffahrt waren Ingenieure namens Charles Tellier (1828–1913, Kaltdampfmaschinen), Ferdinand Philippe Carré (1824–1900, Absorptionsmaschinen) und der schottische Arzt John Gorrie (1802–1855, Kaltluftmaschinen). Carl von Linde (1842–1934) schuf dazu die wesentlichen theoretischen Grundlagen der Kältetechnik. 1871 entwickelte er eine mit Methylether arbeitende Kältemaschine, die er in der Maschinenfabrik Augsburg (heute MAN AG) herstellen ließ. Die zweite, 1876 folgende Generation von Lindes Kältemaschinen, arbeitete mit Ammoniak. Mit der stillen Kühlung konnte Fleisch erstmals tief gefroren und über große Entfernungen transportiert werden. Daraus entwickelte sich ein neuer Schifffahrtszweig – und in der Folgezeit wurde besonders England mit Fleisch aus Australien und Amerika versorgt. mini|links|Carl Linde, einer der Pioniere der Kältetechnik für die Kühlschifffahrt Es war im Jahr 1803, als das Segelschiff Reyward von Kuba kommend in New York einlief. Neben der normalen Ladung hatte es 30 Stauden rote Bananen aus Kuba an Bord. Obwohl dadurch noch kein regelmäßiger Bananentransport begründet wurde, gilt dies als der Beginn der Bananenschifffahrt. Der regelmäßige Bananentransport mit Kühlschiffen wiederum begann nach vielen Misserfolgen erst 80 Jahre später, um das Jahr 1896/97 herum, und zwar mit dem Einsatz der ersten spezialisierten Bananendampfer mit Ventilationskühlung zwischen Jamaika und England. Die vorherigen zahlreichen Fehlschläge verdeutlichen die Komplexität dieses Geschäfts, da Früchte als atmende Ladung – und hier vor allem die Banane als klimakterische Frucht – im Vergleich zum Fleisch viel höhere Ansprüche an die Temperatur, Luftumwälzung und Frischluftzufuhr stellen. Die stille Kühlung, wie sie auch in Haushaltskühlschränken Anwendung findet, erwies sich für solch anspruchsvolle Ladung als ungeeignet. Erst die Einführung der Ventilationskühlung im Jahr 1897 führte zu befriedigenden Ergebnissen. Dazu wurde mit dampfgetriebenen Ventilatoren kalte Luft durch die Bananenladung getrieben und anschließend in Luftkühlern wieder abgekühlt. Bananen sind neben Fleisch heute der wichtigste Zweig der Kühlschifffahrt.
Entwicklung der Kühlschifffahrt In den folgenden Jahrzehnten wurden die Kühlschiffe und speziell die Ladungskühlanlagen – bestehend aus dem eigentlichen Kälteerzeugungssystem und der Kälteübertragung in die Ladung – parallel zum technischen Fortschritt Schritt für Schritt verbessert und optimiert. Hierfür passte man die an Land erprobten und ausgereiften Verfahren an die Besonderheiten des rauen Schiffsbetriebes an und übernahm sie – natürlich mit einer Zeitverzögerung – schließlich auch in die Kühlschifffahrt. So hat sich bei Kältemaschinen beispielsweise mit dem so genannten Kaltdampfprozess genau dasselbe Verfahren durchgesetzt, das auch in unseren Haushaltskühlschränken und Tiefkühltruhen Anwendung findet. Änderungen gab es mehrfach bei den Kältemitteln. Die in der Pionierphase erprobten und bewährten Kältemittel Ammoniak und Kohlendioxid (CO2) wurden wegen ihrer Gefährdung durch Leckagen für den Menschen in den 1930er Jahren von in den USA entwickelten FCKW-haltigen „Sicherheitskältemittel“ abgelöst. Viel später erkannte man, dass diese aufgrund ihres FCKW-Anteils die Ozonschicht gefährden und sie wurden verboten. Inzwischen kehrt die Branche aktuell unter anderem zu dem bewährten – und bereits erwähnten – Kältemitteln CO2 und Ammoniak zurück. Ein gutes Beispiel dafür, wie nützlich es sein kann, historisches Wissen nicht zu vernachlässigen. mini|links|Entwicklung der Kühlraumkapazität der Kühlschiffe und der Containerschiffe In demselben Maße, in dem die Kältetechnik in die Welt der Schiffe vordrang, veränderte sich auch die Schifffahrt als solche. Wurden bis 1870 noch alle Güter und Passagiere auf universellen Frachtern (vorwiegend auf Segelschiffen, vereinzelt aber auch schon auf Dampfern) befördert, so setzte in den Jahrzehnten darauf mit dem Anwachsen des Welthandels und der Erfindung der Kältetechnik eine Spezialisierung der Schiffstypen ein. Den ersten Kühlschiffen folgten im Laufe der Zeit weitere Spezialisten – für Passagiere natürlich, aber auch für flüssige und feste Massengüter (Tanker, Bulker) und später auch für Lkw und Pkw (Autotransporter, Fährschiffe) sowie für Stückgüter (Containerschiffe).
mini|Kühlschiffe am Hamburger Fruchtzentrum Bedingt durch die hohen Ansprüche der Banane unterteilte sich die Schiffsklasse der Kühlschiffe bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts hinein in „Bananendampfer“, die fast ausschließlich auf den Transport dieser klimakterischen Frucht spezialisiert waren, und in Reefer für Tiefkühlgüter wie Fleisch und Fisch. Erst in den folgenden Jahrzehnten wurden die Kühlschiffe für den universellen Einsatz konstruiert, so dass sich heute etwa drei Viertel aller Kühlschiffe zum Transport von Früchten aller Art ebenso eignen wie für Tiefkühlladung. Dennoch war der Seetransport von Kühlladung bis in die 1980er Jahre hinein keinesfalls nur den Kühlschiffen vorbehalten: Auch viele Frachtlinienschiffe hielten Kühlladeräume bereit. Das Hamburger Museumsschiff Cap San Diego ist dafür ein ideales Beispiel. Inzwischen haben Containerschiffe diese Linienfrachter jedoch weitgehend abgelöst. Die Kühlcontainer haben seit ihrer Einführung vor rund 50 Jahren die Kühlräume der Linien-Stückgutfrachter ersetzt. Einige Stimmen behaupten sogar, dass die Containerschifffahrt auch die Kühlschiffe verdrängen wird.
Kühlschiffe mini|Ein Kühlschiff löscht in Hamburg Bananen auf Paletten und in Kühlcontainern Unter den weltweit rund 35.000 registrierten Handelsschiffen über 500 BRT/BRZ gab es 2005 etwa 1.250 Kühlschiffe mit rund 336 Mio. cft. Sie sind verglichen mit den meisten anderen Schiffstypen relativ klein und können auch kleine Lösch- und Ladehäfen direkt anlaufen. Das hängt auch mit der speziellen Ladung zusammen und die Tiefgänge in vielen Ladehäfen sind begrenzt. Bei den Kühlschiffen ist die Raumgröße wichtig, da Bananen als wichtigste Kühlladung leicht sind und viel Raum benötigen. Die Tragfähigkeit erhielt erst Bedeutung, seitdem Kühlschiffe an Deck zusätzlich Kühlcontainer laden. Durch diese Kühlcontainer werden der bisherige Transportraum unter Deck um 40 bis 100 Prozent erhöht, die Tragfähigkeit ausgenutzt und die Reisen in Ballast verringert. Nach dem äußeren Bild einiger moderner Kühlschiffe kann nur noch der Fachmann erkennen, ob es sich um ein Kühl- oder Containerschiff handelt. mini|Kühlschiffsladeraum mit Bananen, der Elevator wird in das nächste Deck abgesenkt Kühlschiffe sind mit zentralen Kälteanlagen und schiffsfesten Ladungskühlanlagen ausgerüstet, die mindestens aus dem Kältesystem zur Kälteerzeugung und dem Luftsystem zur Wärmeabfuhr aus dem Laderaum bestehen. Bei den jüngeren Kühlschiffen finden sich die Aufbauten und Maschinenanlagen achtern, das schafft möglichst viel zusammenhängenden Platz für die Kühlladung und sorgt für einen ungestörten Ladungsumschlag. Größere Kühlschiffe verfügen über vier Luken auf dem Wetterdeck, jede davon führt vertikal hinunter zu den vier Decks im Schiffsbauch, die die Kühlräume bilden. Diese isolierten Spezialfrachträume ziehen sich über die gesamte Breite des Schiffes und sind mindestens 2,20 Meter hoch, was einen ungestörten Gabelstaplerbetrieb ermöglicht. Über Zwischendecksluken gelangt die Ladung zu den unteren Ladedecks. mini|Elevator beim Bananenumschlag von Land aus gesehen Je zwei der vier Ladedecks stellen eine eigenständige Kühlzone dar, in der sich die Temperatur unabhängig von der in den anderen Kühlzonen einstellen lässt. Möglich machen dies – neben einer ausgezeichneten Isolierung – eine ganze Reihe von Lüftern und Wärmetauschern, die in einem kleinen Raum an einer Vorderseite des Laderaumes installiert sind. Die über den Wärmetauschern angeordneten Lüfter saugen die Luft oben aus dem Laderaum horizontal über der Ladung an und drücken sie vertikal durch die Wärmetauscher nach unten und dann abgekühlt horizontal unter die Ladung. Die Ladung – etwa Bananen, verpackt in perforierter Folie und luftdurchlässigen Kartons – steht auf gelochten oder geschlitzten Gitterrosten aus Holz oder Aluminium, den Grätingen. Die kalte Luft verteilt sich unter den Grätingen und sucht sich einen Weg durch die Ladung vertikal nach oben. Sie transportiert dabei Wärme, Feuchtigkeit und andere Stoffwechselprodukte der Bananen aus den Kartons heraus hoch in den Luftraum über der Ladung. Damit ist der Luftkreislauf geschlossen, denn hier saugen die Lüfter die erwärmte Luft wieder an, um sie nach der Abkühlung im Wärmetauscher erneut in den Kreislauf zu schicken. Ein kleiner Teil dieser Umwälzluft, in etwa 2 bis 3 Prozent, wird bei Fruchtladung dabei ständig durch Frischluft ersetzt, um die Stoffwechselprodukte, besonders das unerwünschte Äthylen, auszuspülen. mini|Schraubenverdichter als Kältemaschinen im Maschinenraum eines Kühlschiffes Mit dieser Aufteilung lassen sich also bei insgesamt 16 Kühlladeräumen bis zu acht verschiedene Ladungen in bis zu acht verschiedenen Temperaturumgebungen transportieren – vorausgesetzt natürlich, die Decks sind untereinander abgeschlossen und alle Begrenzungswände, -böden und -decken vollständig voneinander isoliert. Diese Anordnung empfiehlt sich besonders für den Transport von empfindlichen Früchten wie der Banane oder der Ananas, die landseitig nicht vorgekühlt werden. Denn zum einen lassen sich kleine Laderäume schneller herunterkühlen als große – und zum anderen ist das Ladungsangebot von exotischen Früchte wie der Ananas häufig nicht groß genug für große Kühlräume.
Im Kühlraum eines Reefers werden in der Regel nur verpackte Kühlgüter transportiert. Denn die Verpackung hilft, Transportschäden zu verhindern und beugt einer Austrocknung der Ladung vor – schließlich herrschen in einem Kühlraum Luftgeschwindigkeiten wie bei einem kleinen Sturm. Welche Verpackung eingesetzt wird, hängt von der Art der Ladung ab: Genügen bei den Tiefkühlgütern Plastikfolien und einfache Kartonagen, stellt atmende Ladung wie Bananen oder Gemüse deutlich höhere Anforderungen an ihren Transport. Hier haben sich die mit Luftlöchern versehenen und extrem stabilen Fruchtkartons aus Wellpappe bewährt: Sie lassen sich im Laderaum bis zu zwei Metern hoch stapeln und halten anschließend selbst der extremen Belastung stand, die durch hohen Seegang und dem Druck der oberen Kartons erzeugt wird. Die empfindlichen Früchte werden innen mit gelochter Folie vor Austrocknung und mit Kraftpapier vor Druckstellen geschützt. Auch die hohe Luftfeuchtigkeit im Kühlraum – immerhin 90 bis 100 Prozent relative Feuchte – kann der Stabilität der Kartons nichts anhaben.
Innovationen bei den Kühlschiffen Die Innovationsschritte der letzten 10 Jahren wurden oft nur von Fachleuten wahrgenommen: Die Einführung der kontrollierten Atmosphäre (CA) ergeben beim Fruchttransport weniger Ladungsverluste und eine Verringerung der Qualitätseinbußen durch den Transport. Die CA führt zu einer sehr schnellen Stoffwechselreduzierung mit dem Vorteil einer schnelleren Abkühlphase.