Energiespeicherung - jetzt relevant für jeden Schiffstyp

Enhydra der roten und weißen Flotte, das neueste Mitglied der Passagierflotte von R & W. Das 128-Fuß-LOA-Aluminium-Einrumpfschiffchen mit einem 30-Fuß-Strahl ist das größte elektrisch betriebene Hybridfahrzeug mit Lithium-Ionen-Batterie in Nordamerika, das gemäß der USCG Subchapter K-Zertifizierung gebaut wurde. Bild: AAM und Red & White.

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Eine Einführung in das sich schnell entwickelnde Thema der Bordbatterietechnologie.

Energiespeicherung selbst ist eigentlich eine alte Nachricht. Seit die Segel endgültig abmontiert wurden, haben Handelsschiffe die Ozeane mit einer Art Energie überquert, die an Bord sicher gespeichert wurde. Ob Kohle, Diesel, Benzin oder Erdgas, und die sichere Lagerung an Bord war unabhängig von der Energieart für die Sicherheit und den Abschluss der geplanten Reise unerlässlich. Auf der anderen Seite ist der aktive Einsatz von Batterien in Antriebssystemen relativ neu. Es begann mit kleineren Schiffen, breitete sich jedoch innerhalb weniger Jahre zu mittleren und großen Schiffen aus.

Verbesserte Leistung und Sicherheit
Einer der Schlüssel zu diesem Wachstum in Bezug auf Kapazität und Gefäßtypen war das neue Design, das den erforderlichen Wärmeschutz übertrifft, der durch einen Zellausfall verursacht wird, der normalerweise als thermisches Durchgehen bezeichnet wird. Corvus hat zum Beispiel in mehreren Tests gezeigt, dass ein injizierter Ausfall einer Batteriezelle nicht auf die angrenzenden gesunden Zellen übergreift. Corvus hat außerdem eine enthaltene Batterielösung eingeführt, die mögliche Gase aus dem Batterieraum in einen sicheren Bereich leitet. Diese Erfolge haben in Verbindung mit aktiven Batteriemanagementsystemen das Vertrauen in die Batterietechnologie erheblich erhöht. Die Technologie gilt heute als praktikable und sichere Methode für die Energieübertragung an Bord von Schiffen.

Was ist das Besondere an Batterien?
Batterien sind das einzige große Energiespeichersystem, das sofort von der Energieversorgung zur Absorption übermäßiger Energie wechseln kann. Der beste Weg, dies zu beschreiben, ist der Vergleich mit einer Schraubenfeder. Sie können sie weiter komprimieren, um sie stärker zu machen, oder Sie können sie freigeben, damit sie einen Job für Sie erledigen kann. Einfach erklärt, genau das können Batterien für Sie tun. Diese Funktion ist einzigartig und sollte der von Elektrofirmen entwickelten Leistungshalbleitertechnologie zugeschrieben werden. Mit der Einführung des Onboard DC Grid im Jahr 2011 war ABB ein Pionier in der Schiffsindustrie.
Viele andere Unternehmen haben schnell nach passenden Lösungen gesucht, und es gibt heute mehrere Integratoren, die Batterien aktiv in ihren Lösungen einsetzen.

Akkus voll ausnutzen: Zählen Sie die Wege
Das ultimative Ziel einer neuen Technologie ist es, die gleiche Arbeit effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten, bei geringeren Kosten und verbesserter Sicherheit. Wie können wir das erreichen? Nachfolgend sind einige der Funktionen aufgeführt, die Besitzer / Betreiber heutzutage schätzen, wenn sie diese Technologie einsetzen:

• Null Emissionen : Fähren sind hier der Gewinner. Die meisten von ihnen fahren zwischen zwei spezifischen Docks und laden sich an jedem Dock auf, während Fahrzeuge entladen und neu geladen werden. Allein in Norwegen werden 50 batteriebetriebene Fähren bis 2020 in Betrieb sein. Europa und Kanada haben bereits damit begonnen, und viele Batteriefähren sind im Bau. Jedes Schiff, das routinemäßig mehrmals am Tag angelegt hat, ist ein aussichtsreicher Kandidat für null Emissionen, angetrieben von der Batterietechnologie.
• Emissionsfreie Gebiete : Jedes Schiff, das die Stadtgrenzen erreicht, wird in Zukunft geprüft. Gesundheit und Komfort der Menschen stehen in direktem Zusammenhang mit der Luftqualität. Mit installierten Batterien können Schiffe für eine begrenzte Zeit null Emissionen erreichen. Entweder beim Dock in den Städten oder beim Betreten von Fjorden oder ähnlichen Gebieten, die empfindlich auf Verschmutzung reagieren. Heute fahren Hybrid-RoPax-Fähren routinemäßig nur mit Batteriestrom. Im offenen Wasser benötigen sie immer noch Motoren, aber sie optimieren sie, indem sie die Batterien aufladen und sich auf den nächsten Hafen vorbereiten. Erkundung Kreuzfahrtschiffe machen dasselbe, aber auch wenn sie unberührte und sensible Landschaften betreten.
• Peak Shaving : Viele Schiffe haben kurze Spitzen mit hohem Energiebedarf - manchmal auch als „Stunde der Leistung“ bezeichnet. Batterien können diesen Schub an Leistung liefern, wodurch das Schiff eine Gesamtleistung hat, die höher ist als die gesamte Dieselleistung an Bord. Fischereifahrzeuge sind ein gutes Beispiel für diese Praxis. Sie haben Spitzenleistung beim Rückwärtsfahren, aber auch längere Leerlaufzeiten. Batterien liefern die Spitzenleistung und optimieren die Leistung durch Aufladen, wenn Schiffe übermäßig stark sind. Interessanterweise sind Schlepper auch dafür ein hervorragender Kandidat, da sie die enorme Menge Dieselkraft, die sie während eines typischen Arbeitstages installiert haben, nur kurzzeitig nutzen. Eine reduzierte Motorgröße in Kombination mit Batterien wird dazu beitragen, dass diese Flotte effizienter und umweltfreundlicher wird. Dies geht sogar so weit, dass beim Aufladen am Dock keine Emissionen entstehen. Dank dieser Technologie können Schlepper hauptsächlich mit Batterien betrieben werden, wobei Dieselmotoren nur als Backup dienen.
• Rotationsreserve : Bestimmte Operationen auf See erfordern eine Rotationsreserve. Einfach ausgedrückt, bedeutet dies, dass ein plötzlicher Stopp eines Motors oder ein Leistungsverlust keinen Einfluss auf die Schiffsposition oder den Betrieb haben sollte. Diese Spinnreserve wird heute erreicht, indem mehr Motoren online als nötig betrieben werden. Der Nachteil ist die extrem geringe Belastung der Motoren und unnötige Betriebsstunden. Da Behörden und andere Interessengruppen zunehmend anfangen, Batterien als sich drehende Reserve zu akzeptieren, können Betreiber die im Leerlauf befindlichen Motoren abstellen, die nur für sich drehende Reserve laufen. Dies ist typischerweise ein großer Vorteil in der Öl- und Offshore-Industrie für Schiffe, die im Modus DP betrieben werden.
• Schnelleres Ansprechen : Batterien können große Lastschwankungen in kurzer Zeit aufnehmen. Dies ist ein Vorteil, der sich bei Gasmotoren mit typischerweise längerer Reaktionszeit als besonders effizient erwiesen hat. Er gilt als idealer Partner, wenn die Fuel Cell-Technologie als Basislastanbieter zur Verfügung steht. Heutzutage gibt es mehrere OSVs und Fähren mit der Kombination von Gasmotoren und Batterien an Bord.
• Lastnivellierung : Jeder, der sich während eines heftigen Sturms in einem Maschinenraum aufgehalten hat, weiß, wie hart ein Dieselmotor ist, um die Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, während das Schiff auf den Wellen fährt. Dieses Pumpen der Leistung verringert die Effizienz. Batterien können verwendet werden, um die Ladung auszugleichen und die Effizienz zu steigern - bis zu 10% Kraftstoffersparnis während des Transports in schwerer See.
• Silent Vessel: Stellen Sie sich vor, Sie fahren in einen geräuschempfindlichen Bereich ohne laufende Motoren. zum Beispiel Walbeobachtung, malerische Fjordkreuzfahrten, wissenschaftliche Operationen und seismische Operationen. Die Möglichkeit, ein Schiff für mehrere Stunden ohne laufenden Motor zu betreiben, verspricht noch viele bisher unerforschte Möglichkeiten.
• Redundanz : Mit Batterien an Bord steht nicht nur eine weitere Energiequelle zur Verfügung, eine völlig andere Energiequelle als die Verbrennungsmotoren eröffnet andere Möglichkeiten und Vorteile. Davon könnten solche gefährlichen Missionen wie Feuerwehr- und Gasstationen profitieren.
• Weniger teurer Kraftstoff : Schließlich kann Strom - abhängig von der Quelle und lokalen Wirtschaftsmodellen - günstiger sein als der Betrieb von Dieselmotoren. Es verschmutzt nicht lokal und verschmutzt nicht global, wenn der Strom aus sauberem Strom erzeugt wird.

Kurz gesagt: Batterien bieten vielfältige Möglichkeiten, die Betriebsstunden für jeden Schiffstyp drastisch zu reduzieren, wodurch letztendlich teure Wartungsintervalle minimiert werden, wodurch Kraftstoff eingespart und unzählige andere Aufgaben für Motoren gelöst werden. Das Konzept hat Beine und wird hier in den Vereinigten Staaten verwendet. In diesem Jahr gaben die All American Marine und die Rote und Weiße Flotte von San Francisco die Einführung der Enhydra, des neuesten Mitglieds der R & W-Passagierflotte, bekannt. Das 128-Fuß-LOA-Aluminium-Einrumpfschiffchen mit einem 30-Fuß-Strahl ist das größte elektrisch betriebene Hybridfahrzeug mit Lithium-Ionen-Batterie in Nordamerika, das gemäß der USCG Subchapter K-Zertifizierung gebaut wurde.

Der Antriebsintegrator oder das 600-Personen-Schiff ist BAE Systems, das sein HybriDrive-Antriebssystem lieferte, das einen Generator, einen Antriebsstromrichter, ein Hauslastnetzteil und ein Steuersystem umfasst. Zweifellos sind mehr solcher Gefäße unterwegs. Es könnte sogar gut für Ihre Operationen geeignet sein.

Sveinung Odegard ist Vertriebsleiter von Corvus Energy in Nordamerika. Er hat an Hybrid- und allen Elektroprojekten in Norwegen teilgenommen und kombiniert seine Arbeit in Europa mit dem Leben in Seattle, WA. Odegard besitzt und betreibt auch ein kleines Unternehmen, das sich auf umweltfreundliche Meerestechnologie für den nordamerikanischen Markt konzentriert.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Novemberausgabe des MarineNews- Magazins.