Lithiumionen-Batteriemodule: Die Elektrifizierung der Meere

Die Entscheidung, in neue Technologien zu investieren, ist manchmal einfach - etwa, wenn es darum geht, eine Montagestätte für Siemens‘ BlueVault Lithiumionen-Batteriemodule im norwegischen Trondheim zu eröffnen. Sie bilden das Herzstück der Energiespeicherlösungen des Unternehmens für die Marineindustrie. Das Werk leistet zudem einen wertvollen Beitrag auf einem deutlich wachsenden Markt, der neben dem technologischen Fortschritt auch vom stetig steigenden Bedarf an umweltfreundlicheren, leiseren und kosteneffizienteren Energiequellen profitieren möchte.

„Batteriesysteme werden eindeutig besser, billiger, kleiner und sicherer”, beschreibt Eirik Børsheim die derzeitige technologische Entwicklung. Als Absolvent der University of Science and Technology in Trondheim und Fachmann für Energiesysteme hatte er guten Grund zu Siemens zu kommen. Das Unternehmen weckte sein Interesse, da es eine wesentliche Rolle als Projektpartner für die „Ampere“ spielte. Damals beauftragte Siemens die Batterieversorgung für die weltweit erste voll elektrische Autofähre, die 2015 in See stach und seither die Orte Lavik und Oppedal im Sognefjord, dem größten Fjord Norwegens, verbindet. Diese Gelegenheit ließ sich Børsheim nicht entgehen.

Norwegen ist seiner Zeit voraus – und das nicht nur deshalb, weil die Gesetze des Landes allen Fähren und Schnellbooten der Landkreise und Kommunen vorschreiben, emissionsarme oder emissionsfreie Technologien anzubieten; das neueste Gesetz verlangt auch, dass ausschließlich emissionsarme Kreuzfahrtschiffe in die UNESCO-geschützen Fjorde einfahren dürfen.

Neben der politischen Lage, die den Weg dafür freimachte, ist der Standort Trondheim schon lange ein Zugpferd in Sachen Innovation und Technologie. Und Siemens Trondheim bildet hier keine Ausnahme. Die „Ampere“ etwa lädt ihre Lithiumionenbatterien mit einer Gesamtkapazität von mehr als 1.000 kWh, während sie zum Be- und Entladen am Kai vertäut ist. Für Fähren, die längere Routen zurücklegen, ist auch eine kombinierte Diesel-Elektro-Lösung realisierbar. In den Häfen selbst werden diese Schiffe elektrisch betrieben, während der Diesel-Betrieb auf offener See zum Einsatz kommt. Ganz generell verlagern sich die Gewichte international zunehmend zugunsten elektrischer Lösungen.

Bjørn Einar Brath, Leiter des Schiffbau- und Offshore-Geschäfts bei Siemens in Norwegen, ist fest davon überzeugt, dass Batterielösungen eine große Zukunft haben. „Nach mehr als vier Jahren zeigen die Datenanalysen, dass sich die Betriebskosten der voll elektrisch betriebenen „Ampere“ um 80 Prozent verringert haben, und zwar bei 95 Prozent weniger CO₂-Emissionen”, erläutert er nicht ohne Stolz.

Elektrisch betriebene Schiffe gibt es seit mehr als 120 Jahren. Eine frühe „Popularitätswelle“ erfasste sie vor allem zwischen den 1880er und 1920er Jahren. In dieser Zeit wandte sich auch Werner von Siemens elektrisch betriebenen Wasserfahrzeugen zu und brachte 1886 die „Elektra“ auf den Markt, die eigentlich als Wassertaxi gedacht war. Der „Akkumulator“ folgte etwa 25 Jahre später: die Energie kam dabei aus einer Bleibatterie, die dem Schiff zu einem Aktionsradius von 100 Kilometern verhalf.

Das Aufkommen des Verbrennungsmotors verdrängte dann Elektromotoren aus den meisten Bereichen der Schifffahrt. Seit der Energiekrise der 1970er gewinnt diese leise und potenziell erneuerbare Energiequelle jedoch wieder zusehends an Popularität.

Heute findet man elektrische und hybride Batterielösungen in immer mehr Verkehrsbereichen. Daher wächst auch der Bedarf an Lithiumionenbatterien ständig. Eine vor kurzem publizierte Analyse von Research and Markets prognostiziert, dass das Marktvolumen bis 2028 von 25 Milliarden Dollar 2017 auf 78 Milliarden Dollar steigen wird. Siemens allein hat inzwischen Aufträge für Batterie- und Ladetechnik-Lösungen für 23 norwegische Fähren in den Büchern.

Eirik Børsheim freut sich zwar über die vollen Auftragsbücher, beobachtet aber auch den technologischen Fortschritt generell ganz genau. „Die Technologie ist neu, disruptiv und unterliegt einem schnellen Wandel. Das bedeutet, dass flexible und konkurrenzfähige Lösungskonzepte gefragt sind. Derzeit werden unterschiedliche chemische Zusammensetzungen für Batterien untersucht – mit vielversprechendem Erfolg. Daher ist es wichtig, dass man die Konstruktionsabläufe jeweils den technologischen Entwicklungen anpassen kann”, stellt er klar. Kurzum: starre Normen darf es nicht geben.

Neben der Schiffsindustrie sucht noch eine andere Branche nach weitaus effizienteren Stromverteilungsanlagen, um deutliche Treibstoffeinsparungen zu erreichen. „In etwa 500 Offshore-Plattformen weltweit schlummert Potenzial für Energiespeicher. Es gibt zunehmend mehr abgelegene Bohrprojekte mit einem höheren Grad an Digitalisierung, was mehr Überwachungs- und Wartungsarbeiten über Fernsteuerung möglich macht. Hier bringt Siemens eine enorme Fachkompetenz mit“, erklärt Bjørn Einar Brath.

Schon jetzt passiert etwas: Die „Northern Drillings West Mira“ wird weltweit die erste moderne Offshore-Bohrinsel mit einem emissionsarmen Hybrid-Kraftwerk sein. Gegen Ende 2019 wird West Mira den Betrieb im Nova Field in der Nordsee aufnehmen, ungefähr 120 Kilometer nordwestlich von Bergen. Die Batterieanlagen auf West Mira werden zu einer geschätzten Einsparung von 42 Prozent der Dieselmotorenlaufzeiten an Bord führen, was die CO₂ Emissionen um 15 Prozent und die NOx Emissionen um zwölf Prozent senken wird und einem jährlichen Ausstoß von etwa 10.000 Kraftfahrzeugen entspricht.

Siemens war und ist einer der wichtigsten Triebkräfte für die Elektromobilität, von der ersten elektrischen Eisenbahn vor 140 Jahren bis hin zum aktuellen Innovationsführer für dringend benötigte Lösungen in diesem Bereich. Verringerter Treibstoffverbrauch, weniger Emissionen und reduzierte Wartungskosten – das sind dabei die wesentlichen Vorteile. Und die Geschichte geht weiter: Experten sind sich einig, dass bis zum Jahr 2025 Schiffsneubauten mehrheitlich eine Batterie an Bord haben werden, in welcher Form auch immer. Und wer weiß - diese Batteriemodule könnten sogar aus Trondheim stammen.

28.01.2018

Lesley Nicol / Alexander Chavez

Picture credits: Siemens AG