So bekommt man Lkw-Transporte auf Schiene und Wasserstraße

Dr.-Ing. W. Faber, BHG mbH, Hannover F. Köhler, ALSA GmbH, Hannover Prof. Dr.-Ing. L. Schulze Dipl.-Ing. M. Lucas Dipl.-Oec. D. Tegtmeyer

Der kombinierte Verkehr ist heute ein fester Bestandteil des logistischen Alltags und die Zuwachsraten im Containerumschlag steigen ständig an. Was im Stückguthandling selbstverständlich ist, steckt beim Massengut noch in den Kinderschuhen. Diese Situation wurde zum Anlass genommen, in einem Verbundprojekt aus Logistikdienstleister, Industrie und Wissenschaft ein logistisches Gesamtkonzept und einen geeigneten Containerprototypen zu entwickeln, der die Verwandlung von Massengut in Stückgut ermöglicht. Das Ziel liegt dabei in der Schonung von Mensch und Natur durch die Verlagerung von Lkw-Transporten auf Schiene und Wasserstraße.

Fördergüter werden nach ihrer physikalischen Beschaffenheit unterteilt in Schüttgüter, wie Getreide, Kohle, Erze etc., und Stückgüter, wie Kartons, Kisten etc. Häufig werden Stückgüter beispielsweise in Container zusammengefasst und bilden logistische Transporteinheiten. Sie ermöglichen nicht nur die gemeinsame Behandlung mehrerer Güter in logistischen Prozessen, sondern bereiten den Weg für eine Standardisierung und Automatisierung logistischer Prozesse /1/. Für das Stückguthandling werden die Vorteile, die aus einer Vereinheitlichung resultieren, seit vielen Jahren genutzt. Diese Entwicklungen bestätigen sich durch die seit Jahren steigenden Zuwachsraten im Container- und Wechselbrückenumschlag.
Kein Standard für Schüttgüter

Für das Schüttguthandling sieht die Situation anders aus. Es muss die Frage gestellt werden, warum die offensichtlichen Vorteile, die ein standardisierter, containisierter Transport mit sich bringt, bis jetzt nicht für den Transport von Schüttgütern genutzt wurden. War bisher die Gesamttransportdauer untergeordnet, so treten nun im Rahmen logistischer Prozessoptimierungen die Forderungen nach schnellem Umschlag, kurzen Liegezeiten und knappen Wartezeiten in den Vordergrund. Dieser Trend wird verstärkt durch steigende Umweltauflagen und hohe Qualitätsansprüche an die Logistik.
Die hohen Qualitätsansprüche an die zwischenbetriebliche Logistik zeigen sich einerseits im trimodalen Einsatz von Containern und andererseits in der durchgängigen Qualitätssicherung entlang der Supply Chain. Die Kombination verschiedener Verkehrsmittel ermöglicht die notwendige Flexibilität unter Einhaltung der Wirtschaftlichkeit. Die Einbindung des Containers in den verkehrsmittelübergreifenden Verkehr eröffnet auch Schüttgütern eine bedarfsgerechte und zeitsparende Anlieferung.
Eine lückenlose Qualitätssicherung des Fördergutes lässt sich beispielsweise durch einen vollständig abgeschlossenen und versiegelten Container gewährleisten. Besonders für den Transport von belasteten oder verunreinigungsempfindlichen Schüttgütern lässt sich vom Versender bis zum Empfänger eine durchgängig transparente und kontrollierbare Transportkette realisieren. Darüber hinaus kann die Lagerung des Gutes weitgehend witterungsunabhängig und mit deutlich verminderten Einflüssen auf die Umwelt auch im Freigelände erfolgen.

Schüttguttransport
auch in kleinen Mengen

Weitere Potenziale liegen in der Öffnung der Verkehrsträger, Wasserstraße und Schiene, auch für kleinere Schüttgutmengen. Bisher war ein wirtschaftlicher Transport von Schüttgut mit Binnenschiff oder Bahn nur in großen Mengen zu realisieren. Durch Schaffung kleinerer Einheiten und deren Zuladung auf bestehende Relationen oder Linien wird ein Bahn- bzw. Binnenschifftransport auch für kleine Mengen wirtschaftlich. Neue Entwicklungen in der Binnenschifffahrt zeigen durch gemischte Transporte von Containern und Schüttgut ein ähnliches Konzept. Auf eine bestehende Schüttgutladung werden auf Tragrahmen ein- bzw. zweilagig Container zugeladen. Dieses Mischkonzept kann je nach Schiff und Relation zu Kostenvorteilen von bis zu 40 % gegenüber einem „artikelreinen“ Transport führen /2/.
Geeignete Behältertypen bieten bei entsprechender Ausstattung umfassende Möglichkeiten, den verschärfenden Gefahrgutverordnungen und den daraus resultierenden hohen Transportkosten für Gefahrgut mit wirtschaftlichen Alternativen zu begegnen.
Eine derartige Verlagerung vom Schüttguttransport in loser Schüttung und Handling des Schüttgutes mit Greifer hin zum Handling von Containern im verkehrsmittelübergreifenden Transport stellt die Beteiligten vor deutlich erhöhte logistische Anforderungen. Besonders für kleinere Hafenanlagen und Betreiber bietet diese Entwicklung der optimierten Transportketten die Chance, einen Wandel vom reinen Massengutterminal zum modernen Container-Dienstleister zu vollziehen. Zum einen als Hinterland-Hub für die großen Seehäfen, zum anderen durch eine Spezialisierung auf Zusatzleistungen, beispielsweise im Gefahrguthandling und der Abfallabwicklung.

OTTER – für Wasser und Schiene

Um die beschriebenen Vorteile des Schüttguttransportes in Containern nutzen zu können, ist eine Neuausrichtung der beteiligten Unternehmen und Dienstleister erforderlich. Die Umsetzung erfordert die Entwicklung einer geeigneten Behältertechnologie, die im trimodalen Verkehr eingesetzt werden kann, und eines zukunftsorientierten Logistikkonzeptes.
Zu diesem Zweck arbeiten drei Partner aus Industrie, Dienstleistungsbranche und Wissenschaft seit 2002 gemeinsam an einem Verbundprojekt. Das Ziel dieses Projektes ist es, Schüttguttransporte per Lkw zu minimieren und verstärkt auf die umweltfreundlichen Verkehrsträger Bahn und Binnenschiff umzusteigen. Das unter dem Namen Optimierte Transport-Technologie Entwicklung & Realisierung, kurz OTTER, erfasste Projekt wird im Forschungsbereich „Optimale Transporte in der Abfall- und Kreislaufwirtschaft“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, kurz bmb+f, gefördert. Die Projektbegleitung erfolgt durch den Projektträger TÜV-Akademie Rheinland GmbH, Köln.
Der Schwerpunkt dieses Forschungsbereiches des bmb+f liegt in der Unterstützung von Projekten, die sich die umweltverträgliche Gestaltung von Transporten in der Abfall- und Kreislaufwirtschaft zum Ziel gesetzt haben. Die Wichtigkeit dieser Zielsetzung zeigt sich im gesteigerten Umweltinteresse von Bürgern und Unternehmen. Wurden bisher überwiegend Abfallstoffe entsorgt, so setzen sich nun viele Unternehmen das Ziel, diese Stoffe zu verwerten. Auch im OTTER-Projekt zeigt sich das Umweltinteresse des Verwerters nicht nur in der Stoffaufbereitung, sondern auch in der Logistik.

Die Aluminium-Salzschlacke

Die Ausgangssituation für das Projekt liegt in der Aufbereitung von Reststoffen, die bei der Herstellung von Sekundäraluminium entstehen. In Schmelzwerken wird aus Aluminiumschrott unter der Zugabe von Schmelzsalzen hochwertiges Sekundäraluminium gewonnen. Bei diesem Schmelzprozess fällt als Reststoff Aluminium-Salzschlacke an. Da Aluminium-Salzschlacke in Verbindung mit Wasser reagiert und zusätzlich giftige und explosive Gase entstehen können, ist die Salzschlacke nach dem Kreislaufwirtschaftsabfallgesetz als ein besonders überwachungsbedürftiger Abfall einzustufen. Das bedeutet, dass für den Transport und die Lagerung der Aluminium-Salzschlacke beispielsweise Bestimmungen nach Bundesimmissionsschutzgesetz, kurz BImSchG, Transportgenehmigungsverordnung, kurz TgV, und Nachweisverordnung, kurz NachwV, gelten.
Die Aluminium-Salzschlacke Aufbereitungs GmbH, kurz ALSA, in Hannover hat zur Aufbereitung von Aluminium-Salzschlacke ein Verfahren entwickelt, mit dem aus diesem Reststoff zu hundert Prozent neue Produkte produziert werden. Sie werden sowohl für den Schmelzprozess wiederverwendet als auch in der Zement- und Düngemittelindustrie eingesetzt. Von den Erzeugerstandorten, also von den Schmelzwerken, werden jährlich rund 120 000 Tonnen Salzschlacke zur Aufbereitung nach Hannover transportiert. Der Transport von den über Deutschland und das benachbarte Ausland verteilten Erzeugern wird zurzeit nahezu vollständig in loser Schüttung über den Lkw abgewickelt. Der Grund liegt in der günstigen Transportkostensituation des Lkw. Das jährliche Transportvolumen beträgt etwa 42 Mio. Tonnenkilometer.
Die Brinker Hafengesellschaft mbH, kurz BHG, fungiert als Gesamtkoordinator und als Logistikdienstleister für die Realisierung des Konzeptes. Die ALSA koordiniert zwischen den Erzeugern und dem Verwerter in den Projektphasen und vertritt den Anwenderpart bei der Realisierung des neuen Konzeptes. Wissenschaftlich betreut wird das Gesamtprojekt durch das Fachgebiet Planung und Steuerung von Lager- und Transportsystemen, kurz PSLT, der Universität Hannover.

Der Behälterprototyp

Die beschriebenen Rahmenbedingungen verdeutlichen, dass für den trimodalen Transport von Schüttgut in Containern, die gängigen Standardcontainer nicht geeignet sind. Aus diesem Grund wurden im Rahmen der Entwicklung eines Behälterprototypen eine Reihe von Anforderungen gestellt, die ein entsprechender Container zu erfüllen hat:
n Außenmaße eines 20-Fuß-Con- tainers,
n Eignung für verschiedene Verkehrsträger,
n Stapelbarkeit,
n Schüttguteignung,
n Dichtigkeit gegen Wasser,
n Hitzebeständigkeit,
n Eignung für Abfalltransporte,
n Kran- und Kippbarkeit und
n Befüllbarkeit mit Radlader.
Die Ausführung der Außenmaße und Eckbeschläge des Behälters sollten denen eines 20-Fuß-Containers entsprechen, um eine reibungslose Integration in den verkehrsträgerübergreifenden Transport zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang ist auch eine Stapelbarkeit der Behälter vorzusehen. Die Anforderung der Dichtigkeit gegen Wasser, die Hitzebeständigkeit und die Eignung für den Transport von Abfällen resultieren aus den Materialeigenschaften der Aluminium-Salzschlacke. Außerdem ist der Behälter zum Entladen durch Kippen und Beladen mit einem Radlader über eine Dachöffnung auszuführen.
Über die definierten Anforderungen wurde in einem iterativen Prozess ein Prototyp entwickelt. In einer zweistufigen Erprobungsphase muss sich nun zeigen, wie sich die konzeptionellen Überlegungen zur Ausführung dieses Behälters in der Praxis bewähren. Dazu wird zunächst eine Detailprüfung der einzelnen Bauteile und Materialien durchgeführt. Um eine möglichst optimale und wirtschaftlich sinnvolle Lösung zu finden, wurden an diesem Prototypen unterschiedliche Werkstoffe verwendet. In der zweiten Erprobungsphase wird über einen längeren Zeitraum der Dauereinsatz des Behälters getestet.

Über Nordeuropa verteilte Erzeugerstandorte

Die Zielsetzung des OTTER-Projektes liegt neben der Entwicklung einer geeigneten Behältertechnologie in der Erstellung eines gesamtheitlichen Logistikkonzeptes, das alle Erzeugerstandorte einbezieht. Die Rahmenbedingungen hierfür bilden die zehn Erzeugerstandorte und die drei Verkehrsträger Schiene, Wasserstraße und Straße. Bei der Betrachtung der geografischen Anordnung der Erzeugerstandorte wird schnell deutlich, dass zur Erfassung sämtlicher über Nordeuropa verstreuten Standorte eine Vielzahl von Aspekten zu berücksichtigen sind.
Im Einzelnen war zunächst eine Analyse der logistischen Verknüpfungen zwischen den Erzeugerstandorten und dem Verwerter notwendig. Das bedeutet, dass Informationen zu Produktionsmengen, technischen Ausstat- tungen, Infrastruktur und verkehrstechnischen Anbindungen aufgenommen werden mussten. Mit Hilfe dieser Daten konnte für jeden einzelnen Erzeugerstandort ein Profil erstellt werden.
Unter dem Aspekt der Produktionsmengen wurden insbesondere der Salzschlackeanfall und die Schmelzofenkapazitäten erfasst. Geeignete Umschlaggeräte, die Art und Weise der Lagerung, Lagerflächen, Absaugeinrichtungen, Gleisanschlüsse und Verladerampen wurden neben der technischen Ausstattung und der Infrastruktur dokumentiert. Über die verkehrstechnischen Anbindungen musste geklärt werden, in welchen Entfernungen geeignete Umschlaganlagen, wie beispielsweise KV-Terminals, Hafenanlagen oder Gleisanschlüsse, zu finden sind.
Zu den erzeugerspezifischen Angaben mussten nun die verkehrstechnischen Anbindungen unter besonderer Berücksichtigung von Bündelungsmöglichkeiten zwischen den einzelnen Erzeugerstandorten begutachtet werden. Hierzu bedurfte es einer Betrachtung des Bundeswasserstraßennetzes und des Schienennetzes in Abhängigkeit zu den einzelnen Erzeugerstandorten.

Zwischenlagerung von Containern unumgänglich

Durch begrenzte Lagerflächen für die Aluminium-Salzschlacke sowohl bei den Erzeugern als auch bei der ALSA am Standort Hannover stellt diese Thematik einen wesentlichen Aspekt für das logistische Gesamtkonzept dar. In der bisherigen Praxis mit relativ kontinuierlichen Direkttransporten per Lkw sind die vorhandenen Lagerflächen ausreichend. Durch eine Bündelung von Transporten auf Ganzzüge oder Binnenschiffe kommt es zu einer Anlieferung von großen Mengen in weiten Lieferabständen. Aus diesem Grund war es nötig, eine Betrachtung der Liefermengenentwicklung durchzuführen. Dabei wurden Lagerflächen und Anliefermengen, aber auch Betriebsstillstände und Unregelmäßigkeiten im Bereich des Transportes berücksichtigt. Die Ergebnisse ergaben, dass die angelieferten Mengen die derzeitigen Lagerkapazitäten der ALSA um etwa ein Drittel überschreiten, so dass in einem derartigen Fall eine Zwischenlagerung der Container notwendig ist.
Mit diesen Rahmenbedingungen, den beschriebenen Eingangsgrößen und unter Einbeziehung aller Verkehrsträger wurden Logistikkonzeptvarianten entwickelt. Diese Varianten wurden einer wirtschaftlichen Betrachtung unterzogen. Letztlich konnten drei Varianten herauskristallisiert werden, die eine Verlagerung der Transporte auf die alternativen Verkehrsträger Wasserstraße und Schiene von über 90 % bewirken. Im Einzelnen zeichnen sich diese Konzepte dadurch aus, dass in geeigneten Regionen, in denen eine räumliche Nähe zwischen Erzeugerstandorten besteht, eine Bündelung der Transporte stattfindet.
Über Lkw- und Bahntransport werden die Container von den Erzeugerstandorten zu einem Bündelungsknoten oder KV-Terminal transportiert. Dort erfolgt die Zwischenlagerung und Zusammenstellung zu Ganzzügen. Diese Züge übernehmen den Streckentransport zwischen Bündelungspunkt und Zielterminal der BHG. Besteht keine Möglichkeit zur Bündelung von Transporten, werden die Container zu bestehenden Relationen oder Linien zugestellt und bei der BHG umgeschlagen. Bei der BHG werden die Container dann gegebenenfalls gelagert und zur ALSA überführt. Von insgesamt zehn Erzeugerstandorten kann mit diesem Konzept bei acht Standorten der Transport auf alternative Verkehrsträger umgestellt werden. Zwei der Transportrelationen müssen weiterhin über die Straße abgewickelt werden. Ein Erzeugerstandort ist in direkter Nachbarschaft zum Verwerterstandort angesiedelt.

Hohe Anforderungen an Kommunikation und Koordination

Die ausgewählten Logistikkonzeptvarianten stellen im Gegensatz zum bisher praktizierten, direkten Lkw-Transport deutlich erhöhte Anforderungen an Koordination und Kommunikation zwischen den Verkehrsträgern. Aufgrund der großen Mengen, die von den Verlagerungs- und Bündelungspunkten mit dem Schiff oder der Bahn angeliefert werden, muss einerseits sichergestellt sein, dass nicht zu viele Lieferungen in einem sehr engen Zeitrahmen eintreffen. Andererseits müssen Fehlmengen bei der ALSA vermieden werden, die zu Unterauslastungen der Produktion führen können. Des Weiteren muss beim Einsatz spezieller Container für eine zeitgenaue Leercontainerbereitstellung am Erzeugerstandort gesorgt werden. Die Anforderungen an das Informationsmanagementsystem wurden im Konzept „Internetbasiertes Koordinations- und Informationsmanagementsystem für den Transport von besonders überwachungsbedürftigen Abfällen“, kurz IKITA, konkretisiert. IKITA bietet den beteiligten Unternehmen und Dienstleistern im Wesentlichen folgende Features:
n Unterstützung und Überwachung der Dispositionsplanung,
n Auftragsvergabe an Dienstleister,
n elektronische Frachtbrief- und Begleitscheinverfahren, sowohl national als auch international,
n Abwicklung des Genehmigungsverfahrens für den Abfalltransport,
n Informationsplattform für Beteiligte,
n Statusverfolgung der Container und
n Verwaltung von Containern.
Das IKITA-Konzept wird zentral von einem Koordinator gesteuert, dessen Hauptaufgabe in der Transportorganisation und -abwicklung liegt. Er pflegt den zentralen Informationspool, der zum einen aus Stammdaten der Erzeuger, Spediteure, Verfrachter, Bahntransportdienstleister und des Verwerters besteht. Zum anderen gehen hier Bewegungsdaten wie Produktionsmengenangaben, aber auch Hochwassermeldungen oder Staumeldungen ein. Die an den Prozessen beteiligten Transporteure, Erzeuger, Behörden, Verwerter und KV-Terminalbetreiber sind über eine Internetplattform mit dem Koordinator verbunden und erhalten auf diesem Wege die entsprechenden Informationen. Ein weiteres Ziel von IKITA ist es, den Transport von besonders überwachungsbedürftigen Abfällen vollständig papierlos abzuwickeln.

Leertransporte vermeiden

Die bisherigen Erfahrungen und Ergebnisse haben aufgezeigt, dass über ein umfassendes Logistikkonzept etwa 90 % der direkten Lkw-Transporte auf alternative Verkehrsträger verlagert werden können. Der praxisbezogene Wirtschaftlichkeitsnachweis muss noch erbracht werden.
Der Projektschwerpunkt richtet sich dabei auf den „One-way“-Transport der Aluminium-Salzschlacke vom Erzeuger zum Verwerter. Die Rückführung der Container erfolgt im Konzept als Leercontainer. Um die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit des Gesamtkonzeptes zu erhöhen, gibt es im Projektteam die Überlegung, das bestehende Projekt durch die Erweiterung auf die Produktseite der ALSA auszudehnen und somit die Reduzierung der Leercontainertransporte zu realisieren.
Eine Einbeziehung der Rücktransporte erscheint besonders daher interessant, da die bei der Aufarbeitung der Aluminium-Salzschlacke gewonnenen Salze für den Schmelzprozess bei den Erzeugern benötigt werden. Das bedeutet, dass das entwickelte Logistikkonzept auf einen paarigen Verkehr umstrukturiert werden muss. Dafür sind sämtliche Materialflüsse der Rücktransporte mit einzubeziehen. Die Mikrologistik der Erzeuger stellt dabei im paarigen Verkehr eine besondere Herausforderung dar.

Resümee

Gesteigerte Qualität der logistischen Prozesse und kurze Umschlagszeiten sind die Hauptanforderungen, an denen sich zukunftsorientierte Logistikkonzepte messen lassen müssen. Um diesem Trend gerecht zu werden, liegt die Zukunft in der Umwandlung vom Schüttgut zum Stückgut. Besonders für Abfallstoffe und Gefahrgüter wird der verkehrsträgerübergreifende Transport in Containern diese Logistikprozesse nachhaltig verändern.
Die Attraktivität des dargestellten Verbundprojektes resultiert aus der Zielsetzung, Schüttgüter unabhängig vom Verkehrsträger in effizienten Lieferketten zu transportieren. Dieser zukunftsweisende Themenkreis, ein logistisches Gesamtkonzept und eine geeignete Behältertechnologie für die Schüttgutlogistik zu entwickeln und darüber hinaus diese Ansätze in der Praxis zu erproben, stellt ein Novum in der Logistik von Schüttgütern mit besonderen Umweltwirkungen und -empfindlichkeiten dar.
Die Nachhaltigkeit des OTTER-Konzeptes liegt in der Übertragbarkeit auf den Transport von anderen Schüttgütern mit besonderen Umweltwirkungen und -empfindlichkeiten. Beispiele für solche Schüttgüter sind belastete Böden und Hölzer, Schlacke aus der Stahlproduktion und Siliziumsand für die Glasindustrie.