Schiffselektrifizierung: Herausforderungen und Erfolge auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit

(WK-intern) – Blick in die Zukunft – Fortschritte bei elektrischen Schiffslösungen

Angesichts seiner Nachhaltigkeitsziele ist es nicht verwunderlich, dass Damen bei der Schiffselektrifizierung eine Vorreiterrolle einnimmt.

Das Unternehmen gehört zu den ersten, die elektrische Schlepper und Fähren ausliefern – Schiffe, die sich aufgrund ihrer relativ kurzen und planbaren Routen ideal für den Elektrobetrieb eignen.

Der Übergang zum elektrischen Antrieb ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Piet Faasse, Leiter Elektrotechnik und Automatisierung bei Damen, vergleicht die Situation mit der Elektrifizierung der Automobilindustrie.

„Wenn ein Bus eine Panne hat, parkt man ihn einfach und wartet, bis er in die Werkstatt abgeschleppt wird. Das ist nicht vergleichbar mit einem Schiff voller Passagiere oder einem großen Containerschiff.“ Daher, so Faasse, setzen viele Betreiber weiterhin auf Dieselgeneratoren als Notstromversorgung. Und das wirkt sich natürlich negativ auf den Preis aus. Damen hat jedoch eine Lösung gefunden.

„Um die Verfügbarkeit zu erhöhen, haben wir für Backbord- und Steuerbordseite jeweils ein unabhängiges elektrisches System entwickelt. So kann im – unwahrscheinlichen – Fall, dass eines der Systeme ausfällt, das andere weiterlaufen.“

Vertrauen in neue Technologien zu schaffen, ist nicht die einzige Hürde bei der Elektrifizierung von Schiffen. Eine weitere Herausforderung ist die relativ geringe Anzahl produzierter Schiffe. „Wir bauen viele Schiffe, aber im Bereich der Elektrifizierung sind wir in einem sehr kleinen Markt. Vergleicht man die Anzahl der gebauten Elektroschiffe mit der Anzahl der Elektroautos und -busse, ergibt sich ein völlig anderes Bild.“ Daher ist es nicht einfach, Standardlösungen zu entwickeln, beispielsweise für Ladesysteme – was die Elektrifizierung von Schiffen verteuert. „Ein weiterer Faktor“, fährt er fort, „ist der Energiebedarf eines Elektroschiffs.“ Mit dem Wachstum der Elektrifizierung in anderen Sektoren besteht jedoch das Potenzial, diese Probleme zu überwinden.

„Mit Blick auf die Zukunft werden wir eine wachsende Anzahl elektrifizierter Lkw sehen. Die wirtschaftlichen Vorteile sind unbestreitbar: Lkw-Fahrer müssen regelmäßig Pausen einlegen – das bietet zusätzliches Ladepotenzial. Wir prüfen derzeit, ob die Lkw-Technologie mit der Schifffahrt kompatibel oder leicht anpassbar ist. Dies würde uns die Möglichkeit zur Standardisierung eröffnen.“ Trotz der Herausforderungen ist Piet von einer vielversprechenden Zukunft überzeugt und verweist auf die vielen Vorteile von Elektroschiffen.

„Viele Fahrer von Elektroautos würden nicht mehr auf einen herkömmlichen Verbrennungsmotor umsteigen wollen. Ich gehe davon aus, dass es in der Schifffahrt ähnlich sein wird. Elektroschiffe sind effizienter; sie verlieren deutlich weniger Energie durch Wärmeverluste.“ Außerdem, so Piet, entwickle sich die Technologie ständig weiter.

„Man muss nur fünf Jahre zurückblicken, um die Fortschritte zu sehen. Es gibt bereits Batterien mit 30.000 Ladezyklen. Bei drei Ladevorgängen pro Tag entspricht das 30 Jahren – der Lebensdauer eines Schleppers. Dabei stehen noch 80 % der ursprünglichen Batteriekapazität zur Verfügung, was eine zweite Lebensdauer des Batteriesystems ermöglicht, beispielsweise für stationäre Lösungen.

Hinzu kommt, dass wir immer mehr Energie aus erneuerbaren Quellen gewinnen. Dadurch wird die Elektrifizierung von Schiffen zunehmend rentabel, insbesondere angesichts der wachsenden Verfügbarkeit von Offshore-Ladestationen. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für den Betrieb eines Elektroschiffs in einem Offshore-Windpark. Ich denke, wir werden in den kommenden fünf Jahren bedeutende Fortschritte bei der Schiffselektrifizierung erleben.“

Aqualiner. Die Vor- und Nachteile des Elektrobetriebs
Peter Waterman, CEO von Aqualiner, kennt die Herausforderungen des Elektroschiffsbetriebs. Sein Unternehmen betreibt neun Hybrid- und Elektrofähren und -wasserbusse von Damen.

„Natürlich gibt es bei neuen Technologien wie diesen immer eine steile Lernkurve, und anfangs läuft nicht alles reibungslos. Damen hat uns bei allen Problemen mit den Schiffen und der Infrastruktur sehr unterstützt.“

Doch, so Waterman, auch Damen und Aqualiner können nur begrenzt Einfluss nehmen. „Selbst wenn die Schiffe und die Ladeinfrastruktur einwandfrei funktionieren, stehen wir aktuell vor dem Problem der Netzüberlastung in den Niederlanden. Da immer mehr Unternehmen einen steigenden Strombedarf haben, wird es nicht genügend Energie oder die entsprechende Infrastruktur geben. Ich denke, es wird einige Zeit dauern, bis sich das Problem gelöst hat.“

Sein Kollege, Betriebsleiter Ibrahim Tosun, fügt hinzu: „Positiv ist jedoch, dass die Kunden sehr zufrieden sind; wir haben die höchste Kundenzufriedenheitsrate im öffentlichen Nahverkehr des Landes erzielt. Die Fahrgäste sind Dieselmotoren gewohnt und können nun auf einem elektrischen Schiff fahren, das sanft und leise ist.“

„Letztendlich sichern die Vorteile eine vielversprechende Zukunft für Elektroschiffe“, resümiert Peter. „Die Preise werden sinken, da kein Kraftstoffverbrauch anfällt, und der Wartungsaufwand wird höchstwahrscheinlich geringer sein

Vessel electrification. The challenges and celebrations on the road to sustainability

Looking ahead – the advance of electric ship solutions.

With its sustainability ambitions, it is unsurprising that Damen is at the forefront of vessel electrification. The company is amongst the first to deliver electric tugs and ferries – vessels suited to electric operation by virtue of the relatively short, and predictable, routes they sail.

However, the transition to electric propulsion, is not without challenges. Piet Faasse, Electrical and Automation Director at Damen, compares the situation with the electrification of the automotive sector.

“When a bus breaks down, you just park it and wait for it to be towed to the garage. It’s not comparable to a vessel filled with passengers, or handling a large container ship.” This, he says, means many operators are still looking to incorporate diesel generator sets as back-up. And this, of course, has a negative impact on price. Damen has, however, arrived at a solution.

“To increase availability, we design an independent electrical system for port- and starboard side. That way, in the – unlikely – event one of the systems stops working, the other can continue.”

Creating confidence in new technology is not the only hurdle facing the electrification of vessels. Another challenge is the relatively low number of vessels being produced. “We build a lot of ships, but when it comes to electrification, we are in a very small market. If you compare the number of electric vessels built to the number of electric cars and buses, a totally different picture emerges.” Because of this it is not easy to create standard solutions, for example, for charging systems – making vessel electrification costly.“ Another factor,” he continues, “is the amount of power we need for an electric vessel.” As electrification grows in other sectors, however, there is potential to overcome these issues.

“Looking to the future, we will see a growing number of trucks become electrified. The business case is certainly there; the truck driver has to take regular rests – that’s a charging opportunity. We are looking to see if the technology associated with trucks will be compatible, or easily adaptable, for a maritime application. This would provide us with the chance to standardise.” Despite the obstacles, Piet is convinced there is a bright future, pointing to the many benefits associated with electric vessels.

“Many people who drive an electric car would not choose to switch back to a conventional combustion engine. I expect it will be the same in the maritime industry. It’s more efficient; an electric vessel loses far less energy to heat loss.” Plus, he says, the technology is advancing all the time.

“You only have to look back five years to see the progress. Already batteries are available that are good for 30,000 cycles. If you take three charging moments a day, that’s 30 years – the lifetime of a tug, still having 80% of the original battery capacity available, which means a 2nd life for the battery system as e.g. stationary solutions.

“Plus, we are getting more and more energy from renewable sources, which makes electrification of vessels increasingly viable, especially when you factor in the emerging availability of offshore charging. This creates an interesting case to operate an electric vessel in an offshore wind farm. I think, in the coming five years, we will see significant developments in vessel electrification.”

Aqualiner. The pros and cons of an electric operation
Someone familiar with the challenges of an electric vessel operation is Aqualiner CEO Peter Waterman. His company operates nine Damen hybrid and electric ferries and waterbuses.

“Of course, with new technology such as we are talking about here, there is always going to be a steep learning curve and things don’t always go smoothly to begin with. Damen has been very supportive in helping us deal with any issues that have arisen with the vessels and infrastructure.”

But, he says, there is only so much that Damen, and Aqualiner, can control. “Even when the vessels, and the charging infrastructure are operating perfectly, we currently face the problem of grid congestion in the Netherlands. As more and more businesses demand increasing electricity there will not be sufficient energy available, or the infrastructure to supply it. I think this is going to take some time to fix.

His colleague, Operational Manager Ibrahim Tosun, adds, “On the positive side, however, the clients are very happy; we have received the highest public transport satisfaction rating in the country. Passengers are used to diesel engines and now they can sail on an electric vessel that is smooth and silent.”

“In the end, the benefits will ensure a promising future for electric vessels,” concludes Peter. “Prices will go down because we won’t have the fuel consumption, and there will most likely be less maintenance. Besides, with no local emissions produced, the vessels will not be subject to emissions trading schemes.”

PR: Damen

PB: Vessel electrification. The challenges and celebrations on the road to sustainability / ©: Damen