An Bord der eWolf: Der erste elektrische Schlepper in den USA

(Foto: Eric Haun)

Die Crowley Maritime Corporation besitzt und betreibt seit ihrer Gründung im Jahr 1892 viele Schiffe. Doch das neueste Schiff, das seiner Flotte beitritt, ist anders als alle anderen Schiffe vor ihm.

Crowleys neuer Hafenschlepper, eWolf, ist insofern einzigartig, als er zu 100 % mit Batterien und nicht mit Dieselmotoren betrieben wird, was bedeutet, dass er keine Emissionen und nahezu keinen Lärm erzeugt. Das Schiff ist nicht nur der erste vollelektrische Schlepper der Crowley-Flotte, sondern auch der erste seiner Art in den Vereinigten Staaten.

Angesichts strengerer Vorschriften und des kommerziellen Drucks, Umwelt-, Sozial- und Governance-Ziele (ESG) in den Vordergrund zu stellen, haben Schiffseigner und -betreiber nach Möglichkeiten gesucht, ihre Emissionen zu reduzieren. Weltweit entstehen immer mehr hybrid- und vollelektrische Fähren und Schlepper.

„Als wir diese Reise begannen, hatte das Konzept eines Elektroschleppers gerade erst begonnen“, sagte Paul Manzi, Vizepräsident für Schiffsunterstützung und -begleitung bei Crowley. „Es gab einige Arbeiten in Neuseeland und in Europa, und wir begannen zu glauben, dass es auch hier möglich sei, dies zu tun.“

Also machte sich Crowley daran, einen eigenen Elektroschlepper zu produzieren , und im Jahr 2021 – im selben Jahr, in dem das Unternehmen seine Verpflichtung bekannt gab , bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen – stellte seine Abteilung für technische Dienstleistungen das bahnbrechende Schlepperdesign vor . ABB wurde als Systemintegrator engagiert , und der Schiffbauer Master Boat Builders aus Coden, Alabama, begann später in diesem Jahr mit dem Bau des Schiffes .

Das Ergebnis dieser Bemühungen ist der 82 Fuß lange Schlepper eWolf, der der ABS-Klasse entspricht und den Vorschriften des Unterkapitels M der US-Küstenwache entspricht. Das im Januar dieses Jahres offiziell an Crowley ausgelieferte Schiff wurde von Alabama aus durch den Panamakanal schwer gehievt und in Ensenada, Mexiko, getrieben. Von dort aus gelangte die eWolf aus eigener Kraft zu ihrem Heimathafen San Diego, wo sie sich heute befindet und am Tenth Avenue Marine Terminal in Dienst gestellt werden kann.

Das Biest bauen
Äußerlich sieht eWolf wie ein Standardschlepper aus. Im Inneren ist es etwas ganz anderes. „Ein Schlepper ist in vielerlei Hinsicht ein Schlepper“, sagte Garrett Rice, Präsident von Master Boat Builders. „Der Rumpf und die Struktur des eWolf ähneln sehr denen einiger anderer Schlepper, die wir gebaut haben und die wir auch weiterhin bauen werden. Doch als wir in die Ausstattungsphase kamen, änderte sich alles ganz schnell.“

Das Schiff ist mit einem integrierten elektrischen Antriebspaket von ABB, einem 6,2-MWh -Orca-Batteriespeichersystem von Corvus Energy, zwei 2.100-kW-RAMME-Motoren und zwei elektrisch angetriebenen Schottel RudderPropellers Typ SRP 430 LE Azimutstrahlrudern mit Propellerdurchmessern von 2,5 ausgestattet Meter. Das Schiff verfügt außerdem über zwei kleine John-Deere-Generatoren an Bord für den Notfall und um Langstreckenfahrten mit reduzierter Geschwindigkeit zu ermöglichen.

Bruce Strupp, Vizepräsident für Marinesysteme für die USA und Kanada bei ABB Marine and Ports, beschrieb die wichtigsten Technologiekomponenten, die den Kern einer ABB-Lösung für Hybrid- und emissionsfreie Schiffe ausmachen. „Das erste ist unsere DC-Netzarchitektur. „Alle Stromquellen sind in das Gleichstromnetz integriert, das sie an alle Verbraucher im gesamten Schiff verteilt“, sagte er. „Unser Gleichstromnetz ist eine geschlossene Buskonfiguration, da es eine größere betriebliche Redundanz und Sicherheit für das Schiff ermöglicht.

„Die darüber liegende Architektur ist das Automatisierungssystem, unser Strom- und Energiemanagementsystem (PEM). Es steuert im Wesentlichen den Fluss des gesamten Stroms, der in das Gleichstromnetz eingespeist wird, und dann auch den gesamten Strom, der an alle Verbraucher weitergeleitet wird“, sagte Strupp.

Der Strom des eWolf wird in die Gleichstromnetzarchitektur von ABB integriert, die ihn an alle Verbraucher im gesamten Schiff verteilt. (Foto: Eric Haun)

Der Einsatz elektrischer Energie auf kommerziellen Schiffen ist nichts Neues, und Rice und sein Team bauen seit Jahren Boote, die diese Technologie integrieren – insbesondere für den Offshore-Markt, wo dieselelektrischer Antrieb alltäglich geworden ist. „Mit vielen großen Kabeln, Endverschlüssen, Frequenzumrichtern usw., die in das System eingehen, haben wir uns bereits zuvor befasst“, sagte Rice. „In unserem Fall hatten wir lediglich 220 Fuß Grundfläche, um sie zu bewältigen. Und so hatten wir hier [mit dem eWolf] vielleicht 79 Fuß, um viel von der gleichen Ausrüstung unterzubringen.“

Insbesondere bei der Installation der Kabel sei der relative Platzmangel zu einer Herausforderung geworden, sagte Rice. „Diese großen Stromkabel können sich aufgrund ihrer Dicke nur begrenzt biegen“, erklärte er. „Normalerweise beträgt die Gitterhöhe des Maschinenraums über der Tankoberseite etwa 12 bis 16 Zoll. Wenn Sie 14 Zoll haben und die Biegerate 13 Zoll beträgt, haben Sie eine sehr, sehr enge Stelle und Schwierigkeiten, das Kabel hineinzubekommen.“

„Auf dem eWolf herrscht überall Hochspannung“, sagte Rice. „Wir mussten wirklich darüber nachdenken, wie wir die Trennung der Kabel sicherstellen können, mehr als bei einem herkömmlichen Schlepper.“

Der eWolf erwies sich für alle an seiner Entwicklung beteiligten Partner als Lernerfahrung. „Von einem Planungs- und Designstandpunkt aus haben wir bei diesem Schlepper viele Nuancen gelernt, die wir auf den nächsten anwenden werden – verschiedene Dinge, über die wir nachdenken müssen, die wir bei einem herkömmlichen Schlepper normalerweise nicht tun“, sagt Rice sagte.

Rice betonte die Bedeutung der Teamarbeit zwischen Werft, Elektrointegrator, Designer und Produktionstechnikteam. „Jeder muss so früh wie möglich wissen, was der andere tut“, sagte er. „Eine frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Partnern ist der Schlüssel zum Erfolg jedes Projekts, insbesondere aber von Projekten wie dem eWolf, der so technisch und einzigartig ist.“

Die Kosten für die Reduzierung von Emissionen
Insbesondere ist der eWolf ein teurer Schlepper. Crowley-Beamte lehnten es ab, einen Dollar-Betrag zu nennen, sagten jedoch, dass das neue Schiff etwa doppelt so viel kostet wie ein herkömmlicher Schlepper mit ähnlicher Leistung.

Während ein Großteil der Projektmittel vom Privatunternehmen Crowley stammte, erhielt das Projekt auch einen erheblichen Betrag an Zuschüssen, die darauf abzielen, Schifffahrtsunternehmen dabei zu helfen, sauberere Abläufe zu erreichen. Um den eWolf zum Leben zu erwecken, arbeitete Crowley mit dem San Diego County Air Pollution Control District, dem California Air Resources Board (CARB), dem Hafen von San Diego, der US Environmental Protection Agency (EPA) und der US Maritime Administration (MARAD) zusammen. , die alle finanzielle Unterstützung und andere Ressourcen bereitstellten.

„Dieser Schlepper wird aufgrund des Förderverfahrens einigermaßen kommerziell rentabel“, sagte Manzi. „Im Gegensatz zu einem Fährdienst, der mit Steuergeldern bezahlt wird, müssen wir Fahrpreise und Zölle von den Reedern eintreiben. Derzeit ist die Technologie auf dem Markt vergriffen. Wir arbeiten also daran, das zu verwirklichen.“

„Der Hauptgrund für die Produktion des eWolf war die Reduzierung der Emissionen“, sagte Manzi und wies darauf hin, dass Crowley davon ausgeht, dass der eWolf in zehn Jahren 178 Tonnen Stickoxide, 2,5 Tonnen Dieselpartikel und 3.100 Tonnen eingespart haben wird Tonnen Kohlenstoff.

Von links: Vorsitzender Frank Urtasun, Board of Port Commissioners, Hafen von San Diego; Paul Manzi, Vizepräsident, Crowley Shipping; Bruce Strupp, Vizepräsident Marine Systems USA & Kanada, ABB Marine & Ports (Foto: Eric Haun)

Eine Gebühr erhalten
Während sich eWolf bereits in San Diego befindet und einsatzbereit ist, wurde seine offizielle Inbetriebnahme vorübergehend auf Eis gelegt, da es auf die Fertigstellung eines speziell entwickelten Landladesystems wartet, dessen Bau hinter dem Zeitplan zurückgeblieben ist.

„Wenn man an der Spitze dieser Technologien steht, muss alles aufholen“, sagte Manzi. „Die Genehmigungen müssen aufholen, die Regulierung muss aufholen, die Standards müssen aufholen. Und wir mussten uns allen drei Herausforderungen stellen, um die Anklage zu erhalten. Das Boot ging tatsächlich einfacher.“

Die Microgrid-Ladeanlage verfügt über zwei Corvus Orca BOB-Systeme (Battery on Board), die Containerversion des Corvus Orca ESS, jeweils mit einer Speicherkapazität von fast 1,5 MWh, was einer Gesamtkapazität von 2.990 kW entspricht. Die Station ist für den Betrieb außerhalb der Spitzenzeiten des örtlichen Energienetzes vorgesehen und umfasst eine Solaranlage zur Unterstützung der Nutzung erneuerbarer Energien sowie ein Batterieüberwachungssystem, HVAC sowie Brandbekämpfungs- und Erkennungstechnologie.

Durch viel harte Arbeit und die Zusammenarbeit mit Partnern wie dem Hafen von San Diego und dem Energieversorger San Diego Gas & Electric (SDGE) seien die regulatorischen und logistischen Hürden überwunden worden und die Bauarbeiten schreiten zügig voran, so Manzi sagte. „Wir gehen davon aus, dass die Ladestation bis zum 15. April betriebsbereit sein wird.“

eWolf verfügt über ein 6,2 MWh Orca-Batteriespeichersystem von Corvus Energy (Foto: Eric Haun)

Bedienung des Schleppers
Kapitän Josh Ferguson diente zuvor als Kapitän von Crowleys Schlepper Tioga, bevor er das Ruder an Bord der eWolf übernahm. Er sagte, er sei ein Fan des neuen Schiffes, aber die Bedienung sei etwas gewöhnungsbedürftig. „Es ist ganz anders“, sagte Ferguson. „Sie wissen gar nicht, wie viele Audiosignale [von den Motoren] an Bord eines traditionellen Schiffes zur Verfügung stehen. Aber jetzt, da Sie keine haben und diese dann mit der Kraft von Elektromotoren koppeln – sie drehen sehr schnell hoch wie ein Tesla – müssen Sie die Art und Weise ändern, wie Sie das Schiff im Allgemeinen bedienen. Es ist eine kleine Lernkurve, aber ich bin begeistert.“

Ohne Motorgeräusche oder Vibrationen sorgt der eWolf insgesamt für ein deutlich ruhigeres Fahrgefühl. Wichtig ist, dass es auch bei der Arbeit einsetzbar ist und eine Pfahlzugfähigkeit von 70 Tonnen bietet. An Deck verfügt der Schlepper über zwei elektrische Schleppseilwinden Modell DEPC-48 von Markey.

Der Schlepper soll zwei Evolutionen pro Tag durchführen und seine Ladezeit beträgt etwa 4,5 Stunden, sagte Manzi. „Wir gehen davon aus, dass das Schiff immer über ausreichend Ladung verfügt, um jederzeit fahrbereit zu sein.“

Die eWolf ist ein Tagesboot mit einer dreiköpfigen Besatzung – einem Kapitän, einem Decksmann und einem Ingenieur – und das wird auch noch einige Zeit so bleiben. Aber Manzi sagte, dass sich der Umfang der Seemannsaufgaben in Zukunft ändern könnte. „Was brauchen wir eigentlich von einem Ingenieur? Es gibt keine beweglichen Teile. Wie verändert sich diese [Rolle]? Wie verändert sich dadurch unser Arbeitsort? Dies ist ein Gespräch für 5, 6, 10 Jahre in der Zukunft.“

Kapitän Josh Ferguson, Meister der eWolf (Foto: Eric Haun)

Autonomie-Testumgebung
Die Innovation an Bord des eWolf geht weit über sein Antriebssystem hinaus. Heute gilt das Certificate of Inspection (COI) von eWolf für den Standardbetrieb ohne autonome oder ferngesteuerte Funktionen. Das Schiff ist jedoch mit Technologie von ABB ausgestattet, um künftig einen autonomen Betrieb zu ermöglichen.

Die aktuellen Bordsysteme des Schiffes können ein passives Situationsbewusstsein bieten. Der nächste Schritt wären überwachte autonome Transite mit einem Kapitän an Bord, bevor schließlich zu fernüberwachten autonomen Transiten übergegangen werde, sagte Eileen Tausch, leitende Elektroingenieurin für Forschung und Entwicklung bei Crowley.

ABB Ability Marine Pilot Vision kombiniert die Eingaben von Kameras und anderen Sensoren, um eine erweiterte Ansicht der Schiffsumgebung zu erstellen, die eine verbesserte Entscheidungsunterstützung für Dinge wie Anlegehilfe, Hinderniserkennung und Kollisionsvermeidung bietet. eWolf verfügt über sechs Kameras und dann über eine Schwenk-Neige-Zoom-Kamera, LIDAR, W-Band-Radar und AIS, die alle in das System eingespeist werden.

„Wir versuchen wirklich, den Kapitän und die Besatzung mit den bestmöglichen Informationen auszustatten, damit sie ihre Fähigkeiten und Ausbildung einsetzen und das Schiff erfolgreich bedienen können“, sagte Drew Orvieto, Senior Manager für Passagierschiffe, Marine und Häfen bei ABB Marine & Ports . „Das System ist als Buddy auf der Brücke eingerichtet, um alles, was es an sensorischen Eingaben findet, bereitzustellen, die einem Navigator für eine sichere Fortbewegung hilfreich sein werden.“

„Wenn Pilot Vision aus den Augen und einem Teil des Gehirns besteht, dann ist [ABB Ability Marine Pilot Control] der Muskel, der dies ins Wasser bringt“, sagte Orvieto. „Pilot Control wird künftig autonome und ferngesteuerte Operationen ermöglichen.“

Tausch betonte, dass Crowely in Zusammenarbeit mit ABB daran arbeitet, die Technologie in einem langsamen, schrittweisen Ansatz voranzutreiben und dabei bei jedem Schritt des Prozesses das Feedback der Besatzung einzuholen. „Unser Hauptziel ist die Verbesserung der Sicherheit der Seeleute und der Anlageneffizienz. . . „Wir konzentrieren uns derzeit auf den Übergang zu und von [einem Job]“, sagte er. „Die eigentliche Schiffsunterstützungs- oder Begleitoperation sehe ich auf meiner Zeitleiste nicht einmal; Das ist ein Ausweg.“

In San Diego dauern die Transits von eWolf in der Regel 20 bis 30 Minuten, „nicht der optimale Betrieb, um wirklich große Vorteile zu erzielen“, sagte Tausch, stellte jedoch fest, dass es anderswo „viel Potenzial“ gebe, beispielsweise im pazifischen Nordwesten, wo Transite können sechs oder sieben Stunden dauern.

Crowley und ABB nutzen den eWolf als Testumgebung für diese Technologie und arbeiten nicht nur zusammen, um die Technologie zu entwickeln und zu testen, sondern auch um regulatorische Hürden zu überwinden, während die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) weiterhin Fortschritte bei der Entwicklung ihrer maritimen autonomen Überwasserschiffe macht ( MASS-Code, der 2025 in Kraft treten soll.

„[Die Entwicklung] erfolgt Schritt für Schritt mit der Crew an Bord. „Sobald sich die Technologie bei der Küstenwache und der Klassenzufriedenheit bewährt hat, können wir damit beginnen, höhere Funktionalitätsniveaus zu untersuchen“, sagte Orvieto.

An Bord des eWolf ging Crowleys Fokus auf Umweltauswirkungen weit über das innovative Antriebssystem hinaus. In den Innenräumen des Schiffes wurden so weit wie möglich nachhaltige Materialien verwendet (Foto: Eric Haun)