Volle (Elektro-)Kraft voraus

Digitalisierung und Energie-Effizienz: Diese Trends treiben derzeit viele Branchen um. Das gilt auch für den europäischen Vorstoß in Sachen Klimawandel. Die EU fördert zum Schutz der Umwelt im großen Stil den Übergang hin zu einer Gesellschaft, die ohne fossile Brennstoffe auskommt. Auch die maritime Industrie nimmt Kurs auf die Elektromobilität, also den Einsatz strombetriebener Antriebslösungen.

Tatsächlich hat Siemens schon lange alternative Antriebslösungen für die maritime Industrie im Angebot. Sie umfassen reine Elektro- sowie Hybridantriebe inklusive Software zum Schiffs- und Flottenmanagement. Jüngst kam auch die Batterie-Produktion dazu: Gemeinsam mit der schwedischen Firma Northvolt entwickeln und produzieren beide Unternehmen künftig „grüne“ Lithium-Ionen-Batterien – das Kernstück der meisten Elektro-Antriebe.

Aktuellen Prognosen zufolge wird sich der Einsatz von Batterien im Schiffbau in den nächsten Jahren verdoppeln. Schon heute gibt es zahlreiche Beispiele für den erfolgreichen Einsatz moderner alternativer Antriebe in der Schifffahrt. Unter anderem bei Fähren in Norwegen. So befördert die Ampere im größten norwegischen Fjord Sognefjord Gäste und Einheimische mit ihren Autos zwischen den Dörfern Lavik und Oppedal. Der weiße Gigant legt dazu bis zu 34 Mal pro Tag an den Anlagestellen an, um seine „Fracht“ aufzunehmen. Bis heute hat die Ampere bereits eine Strecke zurückgelegt, die der fünffachen Erdumrundung entspricht. Trotz der Akkus und einer Zuladung von bis zu 360 Passagieren und 120 Autos ist die Ampere nur halb so schwer wie konventionelle Fähren. Quasi ein Leichtgewicht. Der Grund? Ein Rumpf aus Aluminium statt Stahl. Das reduziert den Verbrauch enorm. Wobei die beiden Elektromotoren mit einer Leistung von je 450 Kilowatt auch mit ein paar Kilos mehr nicht an ihre Grenzen kämen. Gespeist werden sie von Lithium-Ionen-Akkus mit einer Kapazität von insgesamt 1.000 Kilowattstunden. Um den Ladevorgang während der Stopps am Anlegeplatz zu beschleunigen, hat Siemens an jedem Kai Batterien installiert. Sie unterstützen die dortigen Ladestationen und stellen sicher, dass der straffe Fahrplan eingehalten wird.

Wenn es noch ein bisschen mehr sein darf, beispielweise auf etwas längeren Strecken ohne Lademöglichkeit der Akkus, ist ein Hybrid-Aggregat genau das Richtige. Ein Antrieb, über den die Elektra verfügt. Sie ist wie die Ampere eine Fähre und Finnlands erstes Schiff mit Elektromotor. Auf ihrer Route zwischen Parainen und Nauvo versorgen zwei 530-Kilowattstunden-Batteriepacks den Antrieb mit Energie. Drei Dieselgeneratoren dienen als Notstromaggregate für die 98 Meter lange Fähre. Basis des Antriebs ist das Siship BlueDrive PlusC System von Siemens mit einem drehzahlveränderbaren Generatorensatz.

Diese Generatoren werden jeweils eigens für das Schiff hergestellt und bieten die notwendige Spannung über einen breiten Frequenzbereich. Dieses System sorgt in der Praxis dafür, dass die Dieselmotoren ihre volle Leistung an der lastabhängigen Umdrehungszahl pro Minute bringen. Das ist gleichzeitig der größte Unterschied zu einem herkömmlichen normalen Generator mit fester Drehzahl, der in den konventionellen diesel-elektrischen Antrieben eingesetzt wird. Denn wenn die Dieselgeneratoren am optimalen Lastpunkt laufen, ist der Brennstoffverbrauch optimiert.

Noch mehr Möglichkeiten den Schiffsbetrieb zu optimieren, schlummern im Zeitalter der Digitalisierung in Hard- und Software-Lösungen sowie den Services. Der elektrische Antrieb SISHIP SiPOD ist für Mono- und Doppelpropeller-Schiffe verfügbar. Das Antriebsaggregat ist als 360 Grad drehbare Gondel am Schiffsrumpf montiert, so dass sich das Schiff flexibel manövrieren lässt.

Mit der neuen Virtual Reality-Darstellung von SISHIP SiPOD kann sich das Bedienpersonal künftig schon vor Betreten des Schiffes mit dem Antrieb vertraut machen. Im Rahmen von e-Trainings trainieren die Service-Experten also an einer VR-Lösung. Die Digitalisierung erleichtert nicht nur die Schulung des Personals, sondern auch das Flottenmanagement. Hierzu werden Betriebsdaten aller relevanten Systeme und Anlagen an Bord in der webbasierten Datenapplikation SISHIP EcoMAIN gesammelt und aufbereitet. Die Auswertungen der Daten zeigt, wie man das Schiff noch wirtschaftlicher betreiben kann. Dazu gehören detaillierte Angaben zu Energieverbrauch und Emissionsausstoß. Auch lassen sich auf Basis des Systems optimierte Wartungspläne ausarbeiten. Ein weiterer Aspekt, den die Digitalisierung eröffnet, ist der autonome Betrieb von beispielsweise Fähren. So ist durch die Ergänzung spezieller Sensoren etwa das selbstständige Fahren im Fjord bereits Realität. Beim Andock-Prozess steht die Technik in den Startlöchern: Zusätzliche Sensoren und intelligente Steuerungssysteme können auch hier in der Zukunft dem Menschen Arbeit abnehmen.

Bei Siemens ist man sich sicher, dass Elektrifizierung und der zunehmende Einsatz von Batterien die Grundlage für nachhaltige Verkehrtstechnik bilden. Allein bis 2025 wird vermutlich die Mehrheit der neugebauten Schiffe in der einen oder anderen Form eine Batterie an Bord haben. Mit dem Portfolio rund um alternative Antriebslösungen geht Siemens hier als einer der Pioniere voran. Der Konzern bietet der maritimen Industrie die besten Optionen, diesen Wandel bestmöglich zu gestalten und zu nutzen.

11.2.2020

Bildquellen: Siemens AG