Die Verbindung von Blau und Grün
„Eine Elektrofähre kostet im Vorfeld mehr, ist aber auf lange Sicht billiger zu betreiben, zum Beispiel wegen reduzierten Kraftstoff- und Wartungskosten“, sagt Cecilie Larsen, Projektleiterin Erneuerbare Energien, Gemeinde Ærø.
Die Gemeinde Ærø strebt an, bis 2025 CO2-neutral und autark mit erneuerbaren Energien und bis 2030 völlig unabhängig von fossilen Kraftstoffen zu sein. Diese Ziele werden durch eine Kombination mit dem Ausbau der Erzeugung erneuerbarer Energien, der Umwandlung energieintensiver Aktivitäten in erneuerbare Energien und einer Senkung des Energieverbrauchs erreicht.
Das E-Ferry-Projekt war ein fünfjähriges (2015-2020) Innovations- und Entwicklungsprojekt mit dem Ziel, den Betrieb einer 100% elektrischen mittelgroßen Fähre für Passagiere, Fahrzeuge und Fracht zu planen, zu bauen und zu betreiben. Ziel ist es, energieeffiziente, CO2-neutrale und umweltfreundliche Transporte für Inselgemeinschaften, Küstenzonen und Binnenwasserstraßen in Europa und darüber hinaus zu fördern.
Das Schiff fährt in Dänemark auf der Strecke zwischen Soby (Ærø) und Fynshav (Jütland). Die Fähre wird nur in Soby wieder aufgeladen, was bedeutet, dass das Schiff bis zu 22 Seemeilen zurücklegen kann, was 40 Kilometern pro Rundfahrt entspricht. Dies ist ein Weltrekord, da er bei vollelektrischen Fähren für Passagiere und Fahrzeuge 7mal länger ist als bisher. Und im August 2019 machte die vollelektrische Fähre namens ELLEN ihre erste Fahrt zwischen Søby auf Ærø und Fynshav auf Als.
Die Entwicklung von ELLEN wird im Rahmenprogramm Horizon 2020 der Europäischen Kommission in Zusammenarbeit mit der Gemeinde Ærø finanziert. Die Europäische Kommission hat 113 Mio. DKK (ca. 16,6 Mio. USD) für das Projekt bereitgestellt.
Die Besonderheiten der ELLEN:
* Das weltweit erste typgeprüfte Akkumulatorenpack für den maritimen Einsatz nach den neuen Richtlinien des DNV GL (Energieinhalt von 4,3 MWh).
* Fahrtkapazität 7 mal länger als bisher bei voll batteriebetriebenen Autofähren möglich.
* Rekordhohe Spitzenleistung bei der Ladung (bis zu 4,4 MW).
* Minimales Schiffsgeräusch, auch bei hohen Geschwindigkeiten.
* Erwartet wird eine Reduzierung der Emissionen um 2.000 Tonnen CO2 und 41.500 kg NOx, 1.350 kg SO2 und 2.500 kg Partikel pro Jahr im Vergleich zu herkömmlichen Fährdiensten auf derselben Strecke.
* Zertifiziert nach dem Standard der Schifffahrtsbranche für Barrierefreiheit.
Der DNV GL zertifizierte die Fähre mit dem Klassezeichen: 1A1 Car Ferry B Battery (Power) E0 Ice(C) PWDK R3
E-Fähre ELLEN während einer Überfahrt von Soby nach Fynshav. ©P.Pospiech
Das spezielle Akkumulatorensystem
Das von Leclanché gelieferte Akkusystem verwendet hochenergetische G-NMC-Lithium-Ionen-Zellen mit einzigartigen Sicherheitsmerkmalen, darunter ein bi-zelluläres Laminatdesign und Keramik-Separatoren. Leclanché entwirft und entwickelte speziell ein Class Type Approved and Certified Marine Rack Systems (MRS) einschließlich Brandschutz- und Löschanlagen. Das Projekt hat das DNV-GL Typgenehmigungszertifikat und das DNV-GL Produktzertifikat erhalten. Das Schweizer Unternehmen entwickelt und produziert eigene Graphit/NMC (Nickel-Mangan-Kobalt-Lithiumoxid) und LTO (Titanat-Lithiumoxid) Zellen. Die parallelen und redundanten Akku- und Antriebssysteme machen die ELLEN zu einem sicheren und zuverlässigen Schiff. Bezogen auf den Energieinhalt des Akkupacks kann ELLEN mit einem der weltweit größten Akkupacks mit einer Kapazität von 4,3 MWh aufwarten.
Die Akkus sind wassergekühlt um die Betriebstemperatur stabil zu halten, sowie für einen einfachen Austausch einzelner Teile – und auch für eine mögliche Skalierung auf andere Anforderungen ausgelegt.
Die Akkus haben immer freie Kapazitäten für die Notfallvorsorge und verbrauchen im Normalbetrieb selten mehr als 45% der Energie. Etwa 1/3 des täglichen Energieverbrauchs auf der Elektrofähre wird über Nacht aufgeladen. Zusätzliches Aufladen findet während des Tages statt, wenn ELLEN im Hafen von Søby angedockt ist.
Dieses Schnellladen erfolgt mit Hilfe des vollautomatischen Ladearms. Die Akkus können, in etwa 20 Minuten während der Hafenliegezeit, zumindest teilweise aufgeladen werden. Das geschieht mit Gleichstrom. Über Nacht ist die ELLEN in ca vier bis sechs Stunden vollständig aufgeladen, dann aber langsam und ebenfalls mit Gleichstrom, sagt Danfoss Editron.
Cecilie Larsen: „Wir haben die Akkus für eine theoretische Betriebszeit von zehn Jahren ausgelegt. Dann sind sie aber noch lange nicht an ihrem Lebensende, sondern wir, die Ærø Municipality, wollen dann die Akkus an unsere Inselbewohner veräußern die sie in ihrem Privatgebrauch noch lange nutzen können. Damit sind wir auf einem guten Weg so wenig wie möglich umweltschädigende Emissionen zu erzeugen“.
Der Antrieb
ELLEN ist ein Zweischrauben-Schiff. Folglich verfügt sie über zwei elektrische Antriebsmotoren in zwei unabhängigen Maschinenräumen. Der Antriebsstrang, den das dänische Unternehmen Danfoss Editron entwickelt hat, besteht aus zwei permanent erregten Elektromotoren, die jeweils eine Leistung von 750 kW abgeben können. Über je ein ZF-Wendegetriebe, Typ ZF 7640 NC, wird das Drehmoment an die beiden Piening-Festpropeller übertragen.
Danfoss lieferte auch die beiden 250 kW Bugstrahler sowie das komplette Energieüberwachungssystem und die Ladestation im Hafen von Soby mit seinem vollautomatischen Ladearm, der die Verbindung zum Schiff herstellt, wenn die ELLEN im Hafen liegt…
Der „Kraftstoffverbrauch“
Laut Aussagen Cecilie Larsen beträgt der E-Verbrauch für eine Rundreise, Soby – Fynshav – Soby, rund 1.650 kWh. „Aber wir sind noch in der Testphase, wir erwarten dass der Verbrauch noch reduziert werden kann“.
Und wie sieht es mit den Stromkosten aus? „Zurzeit rechnen wir noch mit durchschnittlichen Kosten von 0,7 DKr pro kWh (entspricht etwa 10 EUcent/kWh). Doch dieser Betrag wird sich zukünftig, wenn alle Stromkosten auf dem Tisch liegen, was heißen soll, wenn Ærø Municipality zu nahezu 100% eigenen grünen Strom produziert, reduzieren“.
