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Panamakanal

Der 81,6 km lange Panamakanal verbindet den Atlantische Ozean (Atlantik) bei Colón mit dem Pazifischen Ozean (Pazifik) bei Balboa. Er führt durch den aufgestauten Gatúnsee. Der Panamakanal dient als "Abkürzung" für Schiffe welche sonst erst durch die Magellanstraße (seit 1881 zu Chile), welche zwischen dem südamerikanischen Festland und der Insel Feuerland liegt, fahren müssten. Die "Abkürzung" durch den Panamakanal verkürzt die zu fahrende Seestrecke von New York nach zum Beispiel San Francisco von 30.000 km auf zirka 10.000 km. Die Durchfahrtszeit beträgt regulär acht bis zehn Stunden, wegen des starken Verkehrs heute durchschnittlich zwölf Stunden. Der Preis der Passage wird nach Art und Größe des Schiffes berechnet und beträgt durchschnittlich 48.000 US-Dollar. Schiffe der sogenannten Panamax-Klasse, d.h. Schiffe die gerade noch durch die Schleusen des Kanals passen, zahlen rund 150.000 US-Dollar pro Passage. Die Bezahlung der Passagegebühren erfolgt normalerweise im Voraus durch die Reederei an eine lokale panamaische Bank. Die Kanalgesellschaft erzielte 2005 einen Jahresumsatz von 1,36 Milliarden US-Dollar.

Quelle u.a. Wikipedia-Artikel Panamakanal

Abbildung: Panamakanal -

zu Teil 2 der Reportage zu Teil 3 der Reportage

Neue Wasserstraße für Ozeanriesen

Über 60 Prozent der heute eingesetzten Containerschiffe passen aufgrund ihrer Größe nicht mehr durch den Panamakanal. Daher wird dieser ausgebaut und bekommt zudem neue, wassersparende Schleusen. Alle antriebsrelevanten Systemkomponenten für deren Rollschütze liefert Bosch Rexroth. Sie sichern eine enorm hohe Verfügbarkeit.


30.01.2012 - Autor: Joachim Vogl, Redakteur fluid - (Vielen herzlichen Dank für den tollen Artikel und die Genehmigung ihn hier auf www.SchiffundTechnik.com verwenden zu dürfen von mir an dieser Stelle)

Abbildung: Panamakanal - Neben der bisheringen Schleuse (links), die mit einer Breite von 32 Metern für über 60 Prozent der Welthandelsflotte zu klein geworden ist, entsteht eine neue Wasserstraße, durch die Schiffe mit einer Breite von 49 Metern geschleust werden können.

Vor knapp 100 Jahren (1914) war er eine Sensation, 2014 wird er es wieder sein: der Panamakanal. Für Schiffe, die zwischen der Ost-und Westküste Nordamerikas verkehren, ist die Passage der kürzeste Weg.

Der Panamakanal gehört zu den bedeutendsten Wasserstraßen unseres Planeten. Er verkürzt den Weg von Europa an die Westküste der USA um 20.000 Kilometer und er erspart den Seeleuten das gefährliche Kap Horn an der Spitze Südamerikas. Zwischen zehn und elf Stunden beträgt die durchschnittliche Reisezeit durch die 81,6 Kilometer lange Wasserstraße zwischen den Häfen Christóbal am Atlantik und Balboa am Pazifik. Allerdings können heute nur noch weniger als 40 Prozent aller Schiffe der Welthandelsflotte (Schiffe mit einem Tiefgang von mehr als 12 Meter) diese Abkürzung nutzen.

Die Mehrzahl der Containerschiffe ist zu groß für den Kanal. Seine Sohlenbreite schwankt je nach Abschnitt zwischen 192 und 300 Metern. Die Passage zwischen dem künstlich gestauten Gatúnsee und der Schleuse Gaillard Cut wurde in den 60er-und 90er-Jahren immer wieder verbreitert und vertieft. Für viele der Ozeanriesen ist die 152,4 breite und 14,3 Meter tiefe Rinne aber dennoch zu klein. Mit einer massiven Erweiterung will die Panama Canal Authority diesen Engpass bis zum 100-jährigen Jubiläum der Wasserstraße beseitigen. Die Kosten dafür belaufen sich auf etwa fünf Milliarden Euro.

Passage-Slots werden versteigert

Der Panamakanal ist für die meisten Schiffe aber mittlerweile nicht zur zu klein, sonder auch ausgelastet. Und während ein Tanker auf die Passage wartet, kann seine Fracht, zum Beispiel Öl, schnell enorm an Wert verlieren. Zwei Millionen Euro sind da keine Seltenheit. Daher müssen Wartezeiten in Kauf genommen werden. Besonders eilige Kunden ersteigern in letzter Minute sogenannte Passage-Slots. Einmal täglich finden solche Auktionen in Panama statt. Die Höchstgebote für eine Durchfahrt schwanken dann zwischen 20.000 und 220.000 Dollar, allerdings zusätzlich zu den regulären Gebühren. 40 Prozent der Staatseinnahmen Panamas stammen inzwischen vom Kanal. Bislang fahren rund 14.000 Schiffe jährlich durch den Panamakanal. Nach einer Erweiterung sollen es doppelt so viele sein. Und fünf Prozent des weltweiten Warenverkehrs müssen durch dieses Nadelöhr – Tendenz steigend.

Abbildung: Panamakanal Lokomotive - Auch die Lokomotiven, die die Ozeanriesen in die Schleusen schleppen, sind heute mit Rexroth-Antrieben ausgestattet.

Lokomotiven mit 1000 PS, die von den Einheimischen Mulas (Maulesel) genannt werden, schleppen die riesigen Schiffe in die Schleusen. Damit die Loks sich bei ihrer schweren Last nicht selbst von den Schienen ziehen, wurden sie mit einem eigens konstruierten Zahnrad­system ausgerüstet. Dieses greift in ein spezielles drittes Gleis und sorgt so für sicheren Halt. Nur knapp zwei Handbreit Platz bleiben zwischen Bordwand und Kanalwand. Vor 100 Jahren waren die Ausmaße der Schleusenkammern so gigantisch, dass selbst die Titanic den Kanal problemlos hätte durchfahren können. Heute ist das anders. Nahezu jedes Schiff füllt das Schleusenbecken fast vollständig aus. Und genau das macht es so schwierig für Lotsen und Kapitän. Sie müssen in der Schleuse gegen einen hohen Wasserdruck anfahren und trotzdem rechtzeitig stoppen. Im Schnitt kommt es jeden Monat zu ein bis zwei Unfällen.

Abbildung: Panamakanal - neue Schleuse - Die neuen Schleusen des Panamakanals besitzen je drei Kammern. Jede der Schleusenkammern ist mit jeweils drei Wassersparbecken verbunden und wird mit Wasser aus dem Gatunsee im Landesinneren versorgt.

Ergänzend zu den existierenden Schleusen entstehen auf der atlantischen und der pazifischen Seite neue Schleusenanlagen, durch die auch Schiffe mit bis zu 366 Meter Länge und bis zu 49 Meter Breite ihre Fahrt durch den Panamakanal fortsetzen können. Keine leichte Aufgabe für die Ingenieure und die beteiligten Partner­unternehmen – technologisch wie zeitlich: Im Jubiläumsjahr 2014 sollen der Ausbau der Fahrrinne und der Neubau der Schleusen abgeschlossen sein. Eine weitere Anforderung: Die neuen Schleusen müssen den Wasserhaushalt der Region schonen. Denn für jeden Schleusengang sind derzeit rund 208 Millionen Liter Frischwasser nötig – und die neuen Schleusen sind wesentlich größer als die alten. Darum wird jede der drei Schleusenkammern mit jeweils drei Wassersparbecken ausgestattet.


Ressourcen schonen

Zum Anheben der Schiffe öffnen Rexroth-Antriebe die entsprechenden Zuleitungen und das Wasser aus den Sparbecken füllt per Schwerkraft die Schleusenkammer. Anders als bei der bisherigen Technik fließt das Wasser nach dem Schleusenvorgang nicht ins Meer, sondern in die Becken zurück. Trotz größerer Schleusen werden pro Schleusung somit rund 290 Millionen Liter Wasser gespart. Das senkt den Frischwasserbedarf künftig um 60 Prozent, die restlichen 40 Prozent der für eine Schleusung notwendigen Süßwassermenge kommen aus dem künstlich angelegten Gatúnsee. Damit überzeugt die technologisch anspruchsvolle Lösung mit doppeltem Nutzen: Sie ist wirtschaftlicher und schont gleichzeitig die Ressourcen der Region.

Die Anforderungen an die Verschlüsse sind hoch, schließlich müssen sie große Wassermassen zuverlässig von einer Schleusenkammer zur nächsten transportieren. Der südkoreanische Hersteller Hyundai Samho Heavy Industries (HSHI) liefert die Verschlüsse für die Wassersparbecken, die Umlaufverschlüsse zur Befüllung der Schleusenkammern mit Wasser aus dem Gatúnsee oder aus den angrenzenden Kammern sowie die Ausgleichstore zwischen den Schleusenkammern. Ein sogenanntes Rollschütz bildet das zentrale Element der Verschlüsse. Diese tonnenschweren, senkrecht stehenden Stahlkonstruktionen regulieren den Wasserstrom, indem sie auf oder ab gefahren werden, um Wasser zu stauen oder weiterzuleiten.

Als langjähriger Partner von Hyundai stattet Rexroth die insgesamt 158 Rollschütze mit Antrieben und der nötigen Steuerungstechnik aus. Dabei profitieren die Partner vom Expertenwissen aus bereits realisierten Panamakanal-Projekten, wie der Erneuerung der Technik der bestehenden Schleusen vor zwölf Jahren. Die erste Teillieferung soll im April dieses Jahres erfolgen. Dies ist nur zu leisten, weil man bei Rexroth auf die jeweiligen Stärken einer weltweiten Entwicklung und Fertigung zurückgreifen kann. So findet in Deutschland unter anderem das Engineering und Projektmanagement und in Holland die Entwicklung der Hydraulikzylinder statt. Die Fertigung der Hydraulikaggregate nebst zugehörigen Steuerungen erfolgt in den Rexroth-Werken in den USA und Korea. Die Hydraulikzylinder werden in China produziert. Eine wichtige Forderung von Seiten des Auftragsgebers war dabei die Konformität der Produkte mit den US-amerikanischen ASME-Standards (American Society of Mechanical Engineers), was für Rexroth als internationalen Systemlieferanten kein Problem darstellt.

Abbildung: Panamakanal - Der untergrund Panamas ist sehr felsig, was die Bauarbeiten erschwert.

Auf der einen Seite rauf und auf der anderen wieder runter

„Ursprünglich sollte der Panamakanal gänzlich ohne Schleusen auskommen“, weiß Rolf Glösemeier, Kapitän des deutschen Containerschiffs America, zu berichten: „Der Kanal sollte flach auf Meeresspiegel-Niveau Mittelamerika durchschneiden. Und mit diesem Ziel begannen 1881 auch die Bauarbeiten. Doch nach neun Jahren Bauzeit mussten diese Pläne eingestellt werden. Es funktionierte einfach nicht. Denn der Untergrund Panamas ist zu felsig. Die Gebirgsausläufer der Kordilleren ließen sich nicht so einfach wegsprengen. Der einzig gangbare Weg war über das Gebirge hinüber zu gehen. Also mit Hilfe von Schleusen auf der einen Seite rauf und auf der anderen Seite wieder runter.“ Dazwischen liegt ein Höhenunterschied von 26 Metern.

Damit der bisherige Engpass durch technische Ausfälle nicht erneut zum Flaschenhals wird, ist die größte Herausforderung für die Technik die Verfügbarkeit. Darum sind alle wichtigen Anlagen redundant ausgeführt. Für die Entleerung eines Wassersparbeckens sind technisch beispielsweise nur zwei Verschlüsse notwendig. Jedes der insgesamt neun Wassersparbecken einer Schleuse verfügt aber über vier Verschlüsse. Dasselbe gilt für die Verschlüsse der Umlaufkanäle zur Befüllung der Schleusenkammern. Insgesamt 158 Antriebseinheiten liefert Rexroth nach Panama. Denn jedes Rollschütz ist mit einem Antriebszylinder und einem zugehörigen Aggregat ausgestattet. Das Aggregat wiederum besteht aus zwei Motorpumpeneinheiten, einem Hydrauliktank, der Filteranlage und Ventiltechnik, zugehöriger Verrohrung und der ebenfalls redundant ausgeführten SPS-Steuerungstechnik. Zwei Ersatzeinheiten für die Sparbecken-, Umlauf-und Ausgleichsverschlüsse liefert Rexroth ebenfalls. Zudem ist ein weiteres deutsches Unternehmen am Bau des neuen Panamakanals indirekt beteiligt: „Wir liefern die Druckflüssigkeiten“, sagt Milorad Krstic, Vorstandsvorsitzender von Kleeniol Panolin. Mit dieser Lösung ist die geforderte hohe Verfügbarkeit sichergestellt.

Vielen Dank für die Fotos

So ausgestattet stellen die Rollschütze künftig die reibungslose Fahrt durch die Schleuse sicher. Ein vom Atlantik kommendes Schiff wird dann im ersten Schritt in die untere Schleusenkammer geschleppt. Ist das äußere Schleusentor geschlossen, fließt das Wasser aus den drei Wasser­sparbecken in die Kammer. Parallel dazu wird der Wasserstand der mittleren Schleusenkammer auf das Niveau der unteren abgesenkt. Dann öffnen sich die Tore und Schlepper bringen das Schiff in die mittlere Schleusenkammer. Sind die Tore geschlossen, wiederholt sich derselbe Vorgang aufs Neue: Wasser aus der oberen Kammer und aus den Sparbecken fließt so lange in die mittlere Kammer, bis der Pegel beider Schleusenkammern gleich ist. Die Tore öffnen sich, das Schiff wird in die obere Kammer geschleppt. Sind die Kammern wieder geschlossen, entleeren sich die drei dazugehörigen Wasser­sparbecken und der Rest wird durch Frischwasser aus dem Gatúnsee aufgefüllt. Ist die Ausfahrtshöhe erreicht, öffnen sich die äußeren Schleusentore und das Schiff setzt seine Reise Richtung Pazifik fort.

Der deutsche Kapitän wird den Panamakanal noch oft passieren und die Eröffnung des ausgebauten Kanals hat er schon fest im Blick. „2014 wollte ich zwar eigentlich in Rente gehen, aber vielleicht mache ich da noch eine Durchfahrt und werde mich danach von der Seefahrt verabschieden“.

Der vollständige Beitrag samt exklusivem Interview mit Dr. Karl Tragl, Vorstandsvorsitzender der Bosch Rexroth AG, ist in der fluid 1-2/12 (Erscheinungstermin: 23. Februar 2012) zu finden. - www.boschrexroth.com -

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