Maritime Energiewende - Eine Industrie auf Kurs

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Was hat sich seit dem Start unserer Initiative "Maritime Energiewende" in der Branche getan? Eine ganze Menge! Hier finden Sie eindrucksvolle Beispiele, welchen Beitrag die Industriemotorenbranche zur Maritimen Energiewende leistet.

Vorwort

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

der Kurs ist abgesteckt: Die Treibhausgasemissionen in der internationalen Schifffahrt sollen, verglichen mit dem Jahr 2008, bis 2050 um mindestens 50 Prozent sinken. Das Ziel ist ambitioniert, gerade vor dem Hintergrund der prognostizierten kräftigen Steigerungen im Seeverkehr.

Die Motoren- und Systemhersteller im VDMA trifft diese historische Entscheidung der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation IMO nicht unvorbereitet: Schon zur Nationalen Maritimen Konferenz 2017 haben wir eine Roadmap für das Gelingen der Maritimen Energiewende vorgestellt, die unverändert gültig ist.

Technologisch hat sich allein in den vergangenen zwei Jahren viel für eine saubere Schifffahrt
getan: Neben der permanenten Weiterentwicklung von traditionellen Technologien hat die Branche massiv in die Entwicklung von Gasmotoren und in Techniken zur Hybridisierung investiert. Einige besonders interessante Projekte, die exemplarisch die technischen Optionen darstellen, möchten wir Ihnen auf den folgenden Seiten vorstellen.

Ein weiterer wesentlicher Bestandteil für den Erfolg des eingeleiteten Wandels ist aus unserer Sicht die Power-to-X-Technologie: Nur mit Hilfe alternativer, regenerativ erzeugter Kraftstoffe kann für die Schifffahrt eine Abkehr von fossilen Kraftstoffen erfolgen. Die Entscheidung der IMO ist ein Meilenstein im Hinblick auf die Einführung solcher eFuels, da die Ziele ohne den Einstieg in diese Technologie nicht erreichbar sind. Darüber hinaus ermöglichen eFuels eine über 50 Prozent hinausgehende Reduktion der Treibhausgasemissionen – und bieten damit eine Perspektive an, auch die weitergehenden
Ambitionen einer 70- bis 100-prozentigen Reduktion zu erreichen.

Ich bin überzeugt davon, dass wir gemeinsam mit Industrie, Politik und Wissenschaft noch viele weitere zukunftsfähige und markttaugliche Lösungen erarbeiten werden, um die maritime Energiewende bis hin zur Klimaneutralität so schnell wie möglich umzusetzen. Darüber möchten wir auch künftig mit Ihnen im Dialog bleiben.

Ich freue mich, wenn Sie uns auf diesem Kurs begleiten und intensiv unterstützen.

Ihr
Peter Müller-Baum
Geschäftsführer
VDMA Motoren und Systeme

Industrie und Politik:
Gemeinsam für Umwelt und Innovation

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die maritime Wirtschaft spielt für die Wettbewerbsfähigkeit des gesamten Wirtschaftsstandortes Deutschland eine Schlüsselrolle. Denn maritime Wirtschaft findet nicht nur an den Küsten statt: Die Schiffbauzuliefererindustrie, die bis zu 80 Prozent der Wertschöpfung eines Schiffsneubaus erwirtschaftet, trägt auch in den Binnenbundesländern maßgeblich zur Sicherung von Wachstum und Beschäftigung bei.

Die Branche ist geprägt durch moderne, vielfach auf hochtechnologische Produkte spezialisierte Unternehmen mit starken Positionen im weltweiten Wettbewerb. Das Ziel der Bundesregierung ist es, die maritime Wirtschaft so zu stärken, dass sie ihre Potenziale weltweit ausschöpfen kann. Denn im Vergleich zu anderen Wirtschaftszweigen ist sie von weltwirtschaftlichen Veränderungen und Konjunkturschwankungen in besonderem Maße betroffen.

Die zunehmenden Anforderungen des Klima- und Umweltschutzes stellen eine besondere Herausforderung für die Schiffbau- und Zulieferindustrie in Deutschland dar: 90 Prozent der weltweiten Warenströme werden über den Seeweg abgewickelt: Durch technologische Innovationen in neue und effiziente Antriebe sowie neue Kraftstoffe kann die Seeschifffahrt einen nachhaltigen Beitrag zum Schutz der Meeresumwelt und zur Erreichung der Klimaziele leisten. Gleichzeitig bieten Innovationen zusätzliche Absatzchancen für technologieorientierte Unternehmen.

Forschungs- und Entwicklungsprozesse sind eine wesentliche Voraussetzung für die Entstehung von neuen Produkten. Mit ihrer schiffbaulichen und maritimen Forschungs- und Innovationsförderung wird die Bundesregierung auch zukünftig dazu beitragen, die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit der Branche zu stärken. Den Erfolg einer gezielten Förderung zeigt das in Deutschland gebaute, weltweit erste Kreuzfahrtschiff, das verflüssigtes Erdgas (LNG) als Treibstoff nutzt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat die Entwicklung und Anwendung des LNGAntriebs maßgeblich unterstützt. Eine steuerliche Forschungsförderung könnte darüber hinaus den besonders F&E-intensiven Unternehmen helfen, ihre Position im Weltmarkt zu behaupten.

Aber nicht nur Neubauten, sondern auch Bestandsschiffe stehen in unserem Fokus: So haben wir im Bereich der Handelsschifffahrt unter anderem die Umrüstung eines 1000-TEU-Containerschiffs auf LNG-Antrieb gefördert. Um den Erfolg dieses Pilotprojektes auszudehnen, wurde die „Förderrichtlinie über Zuwendungen zur Aus- und Umrüstung von Seeschiffen zur Nutzung von LNG als Schiffskraftstoff“ verabschiedet. Ich freue mich, dass diese beiden weltweit mit großer Aufmerksamkeit verfolgten Projekte in dieser Broschüre ausführlich vorgestellt werden.

Ebenso viel Aufmerksamkeit verdient der Bund selbst, der mit seinen eigenen Schiffen für die Ankurbelung der LNG-Nachfrage sorgt, beispielsweise mit dem Forschungsschiff „Atair“ oder den Mehrzweckschiffen „Mellum“ und „Scharhörn“.

Die Förderrichtlinie Elektromobilität des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur unterstützt schließlich die Entwicklung von batterieelektrischen Schiffen, die insbesondere auf Kurzstrecken im Rahmen von Punkt-zu-Punkt-Verkehren einen sinnvollen Anwendungsbereich finden könnten.

Als Koordinator der Bundesregierung für die Maritime Wirtschaft habe ich mir die maritime
Energiewende – das „Greenshipping“ - auf meine Fahnen geschrieben. Mit dem überarbeiteten Nationalen Masterplan Maritime Technologien (NMMT2.0) unterstützen wir maritime Technologiethemen in ihrer gesamten Bandbreite. Neben den emissions- und schadstoffarmen maritimen Transportketten sind das die Meerestechnik, der Schiffbau und auch die Hafensystemtechnik. Damit legen wir einen Fokus auf die Vorbereitung neuer, sektorenübergreifender Marktchancen. Unter dem Dach der Maritimen Agenda 2025
soll der Masterplan dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit und Sichtbarkeit der maritimen
Wirtschaft langfristig zu verbessern.

Durch welche Antriebe und Energieträger ein zukünftig treibhausgasneutraler und dekarbonisierter Seeverkehr am besten erreicht werden kann, hängt maßgeblich von der weiteren technologischen Entwicklung ab. Unser Ziel bleibt das Null-Emissions-Schiff. Doch schon heute können wir im engen Zusammenspiel mit der Industrie, mit den umfangreichen maritimen Forschungsprogrammen einen signifikanten Beitrag zur maritimen Energiewende leisten.

Ich freue mich sehr auf den weiteren intensiven Austausch mit der maritimen Branche!

Ihr
Norbert Brackmann, MdB

 

Zur Person

Als Koordinator der Bundesregierung für die maritime Wirtschaft koordiniert und bündelt Norbert Brackmann die Maßnahmen der Bundesregierung zur Stärkung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit des Standorts Deutschland in den Bereichen Schiffbau, Seeschifffahrt, Hafenwirtschaft und Meerestechnik.

 

Beispiele aus der Industriemotorenbranche für das Gelingen der Maritimen Energiewende

2018 belegte die „AIDAnova“ den ersten Platz im Kreuzfahrt-Ranking des Naturschutzbundes Deutschland (NABU). Grund für diese Auszeichnung: Als erster Cruiseliner der Welt ist der Neubau ausschließlich mit Flüssigerdgas unterwegs.

Die „AIDAnova“ gleicht einer schwimmenden Kleinstadt. 2.600 Kabinen gibt es, in ihnen haben mehr als 6.000 Passagiere Platz, umsorgt von rund 1.500 Besatzungsmitgliedern. Wenn die Gäste vom Sonnendeck Richtung Schornstein gucken, sehen und riechen sie so gut wie nichts. Denn durch die Nutzung von Flüssigerdgas (LNG) werden die sonst bei der Verbrennung von Marinediesel unvermeidbaren Emissionen von Feinstaub und Schwefeloxiden fast vollständig vermieden. Der Ausstoß von Stickoxiden und Kohlenstoffdioxid verringert sich um bis zu 80 bzw. 25 Prozent.

Die US-amerikanische Carnival Corporation, eine der weltweit größten Kreuzfahrt-Reedereien und Mutterkonzern von AIDA Cruises, hat bei der komplexen Antriebstechnik ganz auf die Kompetenz der Meyer Werft in Papenburg und die Technik von Caterpillar gesetzt. Tief unten im Rumpf arbeiten vier Dual-Fuel-Motoren der Marke MaK vom Typ 16 M 46 DF, gefertigt im Caterpillar-Werk in Rostock. Ihre Gesamtleistung liegt bei knapp 62 MW. Dual Fuel bedeutet, dass die Maschinen nicht nur mit LNG betrieben werden können, sondern gemäß der internationalen Vorschrift „Safe return to port“ auch mit herkömmlichem Marinediesel. So war die „AIDAnova“ fahrplanmäßig bis Mitte April 2019 vor den Kanarischen Inseln im Einsatz, wo sie alle 14 Tage auf Teneriffa von einem LNG-Tankschiff bebunkert wurde. Dank einer weitreichenden Kooperation mit Shell ist eine stabile LNG-Versorgung der „AIDAnova“ auch in zukünftigen Fahrtgebieten gesichert.

Der Gasbetrieb erfordert eine Vielzahl weiterer Installationen an Bord, wie beispielsweise eine LNG-Aufbereitungsanlage und ein Bunkersystem (beides von Caterpillar) sowie riesige Tanks. Insgesamt drei Behälter hat die Meyer Werft gebaut, die beiden größten haben jeweils eine Länge von 35 und einen Durchmesser von acht Metern. Der Gesamtinhalt von über 3.500 Kubikmetern reicht je nach Geschwindigkeit für mindestens 14 Tage.

Lange wird die „AIDAnova“ den Spitzenplatz im Ranking der saubersten Kreuzfahrtschiffe allerdings nicht mehr allein einnehmen, sondern ein wenig zur Seite rücken müssen. Denn in den kommenden Jahren wird Caterpillar noch eine Vielzahl weiterer Kreuzfahrtschiffe der Carnival Corporation mit jeweils vier umweltfreundlichen Dual-Fuel-Hauptmaschinen ausstatten. Allein AIDA Cruises wird im Frühjahr 2021 und 2023 die nächsten beiden LNG-Kreuzfahrtschiffe in Dienst stellen.

Ein LNG-Bunkervorgang, hier auf Teneriffa, erlaubt eine Seeausdauer von über 14 Tagen.

Gefertigt wurden die Dual-Fuel-Motoren im modernen Caterpillar-Werk in Rostock-Warnemünde.

Caterpillar hat die „AIDAnova“ mit vier Hauptmaschinen vom Typ 16 M 46 DF der Marke MaK ausgerüstet.

Zahlen und Fakten

 

Über 200
Tonnen wiegt jeder der vier auf der „AIDAnova“ installierten Caterpillar-Hauptmotoren vom Typ 16 M 46 DF der Marke MaK. Jede Maschine leistet 15.440 kW bei 514 U/min.

337
Meter Länge, 42 Meter Breite und eine Vermessung von 183.900 BRZ machen die „AIDAnova“ zum bislang größten Kreuzfahrtschiff, das in Deutschland gebaut wurde.

Caterpillar
entwickelt und produziert umweltfreundliche Diesel-, Gas- und Dual-Fuel-Motoren unter den Markennamen MaK und Cat für Antrieb und Energieversorgung. Im maritimen Sektor reicht das Angebot von Haupt- und Hilfsantriebssystemen über Propulsionsanlagen und Gasversorgungssysteme bis hin zur Abgasreinigung.
www.cat.com

Quellen: Caterpillar, Meyer WerftCorporation

Auch Bestandsschiffe lassen sich nach einem entsprechenden Umbau umweltfreundlich mit LNG betreiben. MAN Energy Solutions hat mit der „Wes Amelie“ das weltweit erste Containerschiff für den Betrieb mit Flüssigerdgas umgerüstet.

Das 2011 gebaute moderne Feederschiff mit einer Kapazität von 1.000 Standardcontainern (TEU) befährt die ökologisch sensiblen Fahrtgebiete Nord- und Ostsee, bei denen es sich um Emissions-Überwachungsgebiete (ECAs)handelt. Die „Wes Amelie“ muss daher strengste Umweltnormen und Emissionsgrenzwerte er-füllen. Durch die Umstellung auf den Dual-Fuel-Betrieb, also die wahlweise Nutzung von LNG oder Marinediesel, kann das Containerschiff im LNG-Modus seine Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxid fast vollständig eliminieren, zudem sinkt auch der CO2-Ausstoß um bis zu 20 Prozent. Eine zusätzliche Abgasnachbehandlung ist dadurch nicht mehr nötig.

Der Umbau erfolgte auf der Werft German Dry Docks in Bremerhaven in enger Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von Zulieferern und wurde öffentlich gefördert. Das wichtigste Projekt war die Umrüstung der vorhandenen MAN-Haupt-maschine vom Typ 8L48/60B zu einem für den Gasbetrieb geeigneten MAN-Motor 51/60DF. Dafür haben die MAN-Antriebsspezialisten fast alle Bauteile des Brennraums ausgetauscht: Die Zylinderbohrung wurde von 48 auf 51 Zentimeter vergrößert, die Einspritzkomponenten ersetzt oder ergänzt und das für den Gasbetrieb erforderliche Pilot-Öl-System neu installiert. Außerdem wurden die Ventilnocken, Komponenten des Turboladers und die Steuersensorik bearbeitet.

Im Vorschiff baute die Werft einen 500 Kubikmeter fassenden LNG-Tank ein und stellte die Rohverbindungen in den Maschinenraum her. Nach Angaben der Reederei Wessels aus Haren verkehrt die
„Wes Amelie“ heute permanent und problemlos im LNG-Betrieb, die Bebunkerung erfolgt regel-mäßig in Rotterdam.

Dieser Retrofit war nicht nur eine Premiere, sondern auch ein technischer und wirtschaftlicher Erfolg, der jetzt Nachahmer findet. MAN Energy Solutions hat bereits Aufträge für eine Reihe von weiteren Umbauten auf LNG-Betrieb erhalten. Dazu gehören Passagier- und Frachtfähren, Containerschiffe und Tanker. Auch für die Schwesterschiffe der „Wes Amelie“ gibt es konkrete Planungen für einen Retrofit – immerhin sind 16 baugleiche Einheiten von diesem Typ auf den Weltmeeren unterwegs.

Nach dem Retrofit fährt die „Wes Amelie“ auf Nord- und Ostsee permanent im LNG-Betrieb.

MAN hat bereits mehrere Aufträge für den Umbau von Bestandsschiffen auf Dual-Fuel-Motoren akquiriert. Darunter befinden sich auch Passagier- und Frachtfähren mit einer Doppelmotoren-Anlage.

Zahlen und Fakten

29
Containerstellplätze gingen durch den Einbau des LNG-Tanks auf dem Vorschiff verloren. Eine sehr überschaubare Zahl bei einer Gesamtkapazität von rund 1.000 Boxen.

84
Prozent weniger Rußpartikel haben die Reederei Wessels und MAN Energy Solutions beim LNG-Betrieb im Vergleich zu konventionellem Treibstoff gemessen.

MAN Energy Solutions
ist ein weltweit führender Anbieter von Großdiesel- und Gasmotoren sowie Turbomaschinen. Das Produktportfolio umfasst unter anderem Zwei- und Viertaktmotoren für maritime und stationäre Anwendungen, Turbolader und Propeller sowie Komplettlösungen für Schiffsantriebssysteme.
www.man-es.com

Quellen: MAN, Reederei Wessels

Die Bevölkerungszahlen im Großraum San Francisco wachsen rapide. Damit einher geht eine steigende Verkehrsbelastung der Straßen. Immer mehr Menschen, vor allem Pendler, suchen daher nach einer Alternative – und finden sie auf dem Wasser.

Water Emergency Transportation Authority (WETA) heißt die Behörde, die über ein Dutzend moderne Schnellfähren und neun Passagierterminals im Fahrtgebiet rund um die Bucht von San Francisco betreibt. Allein in den vergangenen fünf Jahren haben sich die Fahrgastzahlen um fast 80 Prozent auf 2,7 Millionen Menschen jährlich erhöht. Entsprechend ehrgeizig sind die Wachstumspläne des Schifffahrtsunternehmens: Ein Strategiepapier sieht vor, dass bis zum Jahr 2035 die Flotte auf 44 Schnellfähren wächst und dabei 16 Terminals angelaufen werden. Das bedeutet ein Kapazitätswachstum um bis zu 740 Prozent gegenüber heute. Damit nehmen emissionsreduzierte grüne Antriebe eine wichtige Rolle ein.

Für die drei 44 Meter langen Neubau-Katamarane, die auf der amerikanischen Werft Dakota Creek Industries gebaut werden, wurden MTU-Antriebe der neusten Generation ausgewählt: Die Katamarane erhalten insgesamt sechs weiterentwickelte 16-Zylinder-Motoren der Baureihe 4000 mit selektiver katalytischer Reduktion (SCR) für eine Höchstgeschwindigkeit von 34 Knoten.

Dieses moderne Antriebskonzept ist damit geradezu prädestiniert für den Einsatz auf der besonders umweltgeschützten San Francisco Bay. Denn damit werden über 75 Prozent weniger Stickoxide, 65 Prozent weniger Feinstaub und fünf Prozent weniger CO2 emittiert.

Ein weiteres Einsatzgebiet von MTU-Motoren ist das Nordsee-Wattenmeer, ein ökologisch besonders sensibles Naturschutzgebiet. Ab Ende 2019 sollen hier neue, auf der Werft Strategic Marine in Vietnam für die niederländische Reederei Doeksen gebaute Katamarane für den Fährverkehr zum Einsatz kommen. Ausgestattet werden diese Katamarane mit den neuen MTU-Gasmotoren.

Diese unterschreiten die Grenzwerte der aktuellen Emissionsrichtlinie IMO Tier III bereits ohne Abgasnachbehandlung erheblich, die Partikelmasse beispielsweise liegt unter der Nachweisgrenze.

Alternative für Pendler: Sauber und umweltfreundlich mit Höchstgeschwindigkeit durch die San Francisco Bay.

Die neuen Katamarane der Reederei Doeksen mit MTU-Gasmotoren nehmen im Dezember 2019 erste Testfahrten auf. Das Bild zeigt den Transport von Vietnam nach Holland.

Zahlen und Fakten

Über 30
Motoren der MTU-Baureihen 2000 und 4000 arbeiten auf den Schnellfähren von WETA.

Die Baureihe 4000
bildet auch die Basis für einen neuen Marine-Gasmotor, mit dem sich MTU den wachsenden Markt für besonders umweltfreundliche LNG-Antriebe erschließt. In dieser Form kommt der Motor mit einer Nennleistung von 750 kW im Neubau einer Bodenseefähre zum Einsatz.

Rolls-Royce Power Systems
entwickelt und produziert unter der Marke MTU schnelllaufende Motoren und Antriebssysteme unter anderem für Schiffe. Im Rahmen der Green- und High-Tech- Strategie verfolgt der Konzern das Ziel, Antriebssysteme noch sauberer und intelligenter zu machen und dabei immer weiter zu dekarbonisieren.
www.rrpowersystems.com

Quelle: MTU / Rolls-Royce Power Systems

Nur das leise Plätschern der Wellen ist zu hören, wenn die futuristische „Vision of the Fjords“ im reinen Elektrobetrieb durch eine einmalig schöne Naturlandschaft vom Nærøy- in den Aurlandsfjord fährt.

Der 40 Meter lange und 15 Meter breite norwegische Katamaran hat einen hochmodernen Parallel-Hybrid-Antrieb an Bord. Mit ihm können sowohl die beiden Dieselmotoren von MAN Engines (MAN Truck & Bus) als auch die beiden Elektroantriebe unabhängig voneinander betrieben werden.

MANCRAFT AS, ein norwegischer Anbieter von Schiffsantrieben, hat das Konzept entwickelt und konstruiert.

Die Anordnung und Zusammensetzung der Komponenten im Antriebsstrang ist im Marinesektor eine Weltneuheit: Die Leistung der Dieselmaschinen wird über eine elektromagnetische Kupplung und eine Gelenkwelle zunächst an die Oswald-Elektromotoren übertragen. Im reinen Dieselbetrieb kann die volle Verbrennerleistung durch die Elektromotoren hindurch über ein Getriebe des Herstellers ZF Friedrichshafen direkt auf die beiden Verstellpropeller geleitet werden. Die Konstrukteure von MANCRAFT haben sich dazu aus dem breit gefächerten Portfolio an hybridfähigen Getrieben von ZF bedient.

Bei den wassergekühlten E-Maschinen handelt es sich um Permanentmagnet-Synchronmotoren, die sich entweder als Generator oder als Elektromotor betreiben lassen. Alternativ geht der Katamaran daher im Batteriebetrieb bis zu drei Stunden rein elektrisch und damit emissionsfrei auf Tour. Die Batterien mit einer Gesamtkapazität von 600 kWh werden entweder im Hafen oder unterwegs durch die Überschussenergie der Dieselmotoren geladen.

Den Unterschied merken die Passagiere kaum: Eine separate Dämpfung und Isolierung aller Einzelkomponenten des Antriebsstrangs sorgt für einen schwingungsfreien Betrieb. Die MAN-Motoren sind schon ab Werk auf niedrigste Abgasemissionen ausgelegt.

Ob im Diesel- oder Elektromodus: Die Fahrgäste können sich während der Fahrt ganz auf die Schönheit der Fjorde konzentrieren, denn die „Vision of the Fjords“ bietet nicht nur beste Aussicht aus den großen Salonfenstern, sondern ist mit ihren umlaufenden, leicht geneigten Decks auch komplett barrierefrei. Technik und Design haben auch die Redakteure des norwegischen Schiffsmagazins „Skipsrevyen“ überzeugt:
Sie zeichneten die „Vision of the Fjords“ mit dem renommierten „Ship of The Year Award“ aus.

Die „Vision of the Fjords“ hat die norwegische Werft Brødrene Aa für die Ausflugsreederei The Fjords gebaut.

Die beiden Dieselmotoren von MAN Engines sind besonders emissionsarm.

Jeder der zwei Antriebsstränge besteht aus einem MAN-Dieselmotor, Kupplung, Gelenkwelle, dem Elektromotor mit Drehmomentflansch und einer weiteren Gelenkwelle sowie dem ZF-Getriebe (von rechts).

Zahlen und Fakten

400
Passagiere finden an Bord der „Vision of the Fjords“ Platz. Die einfache Fahrt zwischen den norwegischen Küstenorten Flåm und Gudvangen dauert ungefähr eineinhalb Stunden.

2 x 749
kW leisten die beiden Zwölfzylinder-Dieselmotoren von MAN Engines vom Typ D2862 LE422. Sie verfügen über ein Common-Rail-Einspritzsystem der dritten Generation.

MAN Engines
ist eine Geschäftseinheit von MAN Truck & Bus. Das Unternehmen bietet beispielsweise für Arbeitsboote im leichten, mittelschweren und schweren Betrieb schnelllaufende Dieselmotoren im Leistungsbereich von 190 bis 1.397 kW an. www.engines.man.eu

ZF Friedrichshafen AG
ist ein weltweit aktiver Technologiekonzern und liefert Systeme für die Mobilität von Pkw, Nutzfahrzeugen und Industrietechnik. In der Division Industrietechnik bündelt ZF seine Aktivitäten für Anwendungen „abseits der Straße“, dazu zählt auch die Entwicklung und Produktion von Marine-Antriebstechnik. www.zf.com/marine

Quellen: MAN Truck & Bus, ZF

Zwischen zwei norwegischen Dörfern, die sich am größten und tiefsten Fjord Europas, dem Sognefjord, in sechs Kilometern Entfernung gegenüberliegen, verkehrt mit der „Ampere“ die erste vollelektrische Auto- und Passagierfähre
der Welt.

Den Impuls zur „Ampere“ gab ein Wettbewerb des norwegischen Verkehrsministeriums für die Entwicklung einer besonders umweltfreundlichen Fähre. Der Gewinn: Eine lukrative Konzession für die Verbindung zwischen Lavik und Oppedal. Hier verkehrten bislang konventionelle dieselbetriebene Schiffe, deren Lizenz jedoch auslief. Der Technologiekonzern Siemens, die norwegische Werft Fjellstrand und die Fährreederei Norled nahmen die Herausforderung an – und gewannen.

Sie überzeugten das Ministerium mit einer ausgeklügelten Lösung, die auf Lithium-Ionen-Batterien setzt. Sie werden zu 100 Prozent mit Strom aus Wasserkraftwerken aufgeladen. Siemens hat in enger Zusammenarbeit mit der Werft das elektrische Antriebskonzept (SISHIP BlueDrive PlusC) geliefert und installiert. Es umfasst das komplette Energiemanagement und die Steuerung aller Antriebe für das exakte Manövrieren.

Die größte Herausforderung für die Siemens-Ingenieure stellte das schwache Stromnetz in der Region dar, das kaum in der Lage gewesen wäre, das Aufladen der Bordbatterien während der kurzen, in der Regel nur zehnminütigen Liegezeiten zu gewährleisten. Daher wurden gleich drei Batteriepakete installiert: eines an Bord und zwei an Land. Mit ihren jeweils 260 kWh dienen sie als Zwischenspeicher, aus denen sich die Fähre am Liegeplatz zum Aufladen versorgt. Danach und über Nacht saugen sich diese Puffer langsam wieder mit Strom aus dem Ortsnetz voll – ohne, dass in Lavik und Oppedal die Lichter ausgehen.

Mit der „Ampere“ ist Siemens der Einstieg in einen großen Zukunftsmarkt gelungen. Allein in Norwegen gibt es über 50 vergleichbare Fährverbindungen, die sich für den Einsatz batteriebetriebener Schiffe eignen. Mehrere Folgeaufträge, auch für Hybridfähren mit einem kombinierten Antriebssystem aus Diesel- und Elektromotoren, hat Siemens bereits akquiriert.

Mit dem emissionsfreien Antriebskonzept der „Ampere“ gewann die Reederei Norled die Konzession für den Betrieb über den Sognefjord zwischen Lavik und Oppedal.

Für den Betrieb der „Ampere“ lieferte Siemens das Antriebskonzept, Frequenzumrichter, Transformatoren sowie die Software und eine Signalanlage für das Ladesystem an den Anlegern.

Zahlen und Fakten

Die „Ampere“
ist benannt nach dem französischen Mathematiker und Physiker André-Marie Ampère. Der Begriff definiert in der Physik die elektrische Stromstärke.

34
Mal am Tag macht die „Ampere“ an den Anlegern am Sognefjord fest und verkehrt dazu im 20-Minuten-Takt. Bis zu 360 Passagiere und 120 Pkw passen an Bord.

0
Gramm Kohlendioxid stößt die Fähre aus, die Energiekosten sanken im Vergleich zum vorherigen Dieselbetrieb um 60 Prozent.

150
kWh beträgt der Verbrauch der Fähre pro Strecke. Das ist ungefähr der dreitägige Bedarf eines durchschnittlichen norwegischen Haushalts.

Siemens
ist als internationaler Technologiekonzern schwerpunktmäßig auf den Gebieten Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung aktiv und dabei einer der weltweit größten Hersteller energieeffizienter, ressourcenschonender Technologien.
www.siemens.com

Quelle: Siemens

Die maritime Energiewende nimmt Fahrt auf

Wie die Reeder weltweit die neuen Klimaziele umsetzen, welche Antriebsarten sich dazu eignen und warum Deutschlands maritime Zulieferindustrie von der Entwicklung profitieren wird, erläutert der Vorstandsvorsitzende von VDMA Motoren und Systeme, Dr. Uwe Lauber, im Interview.

Die 173 Mitgliedsstaaten der Internationale Schifffahrtsorganisation IMO haben ehrgeizige Ziele zur Reduzierung der CO2-Emissionen beschlossen. Bis 2030 soll der Ausstoß um 40 Prozent, bis 2050 um 50 Prozent im Vergleich zum Basisjahr 2008 verringert werden. Wie bewerten Sie aus Sicht der Zulieferer diesen Zeithorizont?

Dr. Uwe Lauber: Für die maritime Industrie mit ihren langen Investitionszyklen ist 2030 quasi schon morgen und 2050 übermorgen, denn Handelsschiffe fahren in der Regel 20 bis 30 Jahre. Hinzu kommen die Planungs-, Finanzierungs- und Bauphase. Auch hierfür müssen wir bei Schiffsneubauten einige Jahre einkalkulieren. Vor diesem Hintergrund ist der Zeitplan durchaus ambitioniert.

Wie sehen Sie die IMO-Roadmap inhaltlich?

Die maritime Industrie muss und wird ihren Beitrag zum Klimaschutz leisten. Dieses Zeichen hat der VDMA gemeinsam mit dem Wirtschaftsministerium mit dem Aufruf zur maritimen Energiewende auf der Nationalen Maritimen Konferenz 2017 klar gesetzt. Inzwischen hat sich glücklicherweise auch der internationale Regulierer in Person der IMO bewegt und die vorläufige Roadmap vorgelegt. Die muss nun mit Leben gefüllt werden, denn bisher gibt es zwar Ziele, aber keine verabschiedete Strategie zu ihrer Erreichung.

Die Uhr tickt. Was kann die Branche Ihren Kunden jetzt schon anbieten?

Für uns ist völlig klar: Die Dekarbonisierung der maritimen Logistik muss an der Dekarbonisierung der Kraftstoffe ansetzen. Gerade im Bereich der internationalen Containerschifffahrt kann die Elektrifizierung über Batterien allenfalls einen kleinen Beitrag leisten.

Können Sie das näher erläutern?

Durch den Einsatz von LNG oder anderen klimaschonenden Gasen als Schiffstreibstoffe lassen sich etliche schädliche Emissionen deutlich reduzieren, andere – wie etwa Schwefeloxide – sogar gänzlich eliminieren. Wenn wir diese Gase in einem zweiten Schritt klimaneutral aus erneuerbaren Energien gewinnen, dann ist eine grüne Schifffahrt in Reichweite. Auch aus Sicht der Reeder ist dieses Vorgehen sinnvoll, denn der spätere Wechsel auf synthetische Gase erfordert keine weiteren Veränderungen des Antriebssystems. Mit Gas- oder Dual Fuel Motoren betriebene Schiffe sind also zukunftssicher.

Und woher soll das synthetische Gas kommen?

Auch hier liegt die Technologie schon vor und ist erprobt. Die Herstellung und Verwendung synthetisch hergestellter Treibstoffe mit Hilfe von Power-to-X-Verfahren hat aus Sicht des VDMA das prinzipielle Potenzial all jene Sektoren zu dekarbonisieren, für die eine direkte Elektrifizierung über Batterien nicht infrage kommt. Wir gehen davon aus, dass diese Technologien ihren Markt finden werden und haben daher die Plattform „Power-to-X for Applications“, kurz P2X4A, initiiert. Entscheiden ist, dass Power-to-X aus dem Labor heraus den Weg in die industriell skalierte Anwendung findet. Hier fehlen bis dato noch die Anlagen und damit auch die Erfahrungen.

Dann geht der Reallabor- Ansatz der Bundesregierung in die richtige Richtung?

Die Richtung stimmt. Allerdings ist die Frage, ob aus einem Reallabor letztlich ein Wirtschaftsunternehmen werden kann, derzeit vor allem eine politische:  Mit der geltenden Regulierung ist ein wirtschaftlicher Betrieb von Power-to-X Anlangen in Deutschland nicht abbildbar. Dennoch ist der Ansatz richtig, denn wir müssen Erfahrungen in der großindustriellen Anwendung des Verfahrens gewinnen. Mittelfristig wird ein Markt für synthetische Gase entstehen, auf den der deutsche Anlagenbau vorbereitet sein muss. Wo die Produktionszentren dieses Marktes liegen werden, ist noch völlig offen. 

Auch die Bundesregierung setzt auf synthetische Kraftstoffe und hat 45 Millionen Euro an zusätzlichen Fördermitteln bereitgestellt.

Damit die klimapolitischen Ziele erreicht werden können, müssen Politik und Wirtschaft an einem Strang ziehen. Auch die Bundesregierung hat als Fernziel das Null-Emissionsschiff. Der Weg dorthin führt über LNG zu synthetischen Kraftstoffen und Power-to-X. Und das nicht nur bei Neubauten, sondern auch im Flottenbestand.  Auch die Aus- und Umrüstung von Seeschiffen für den LNG-Betrieb wird ja zusätzlich zum Forschungsetat gefördert.

Welche Rolle spielt die Umrüstung für das Erreichen der Ziele?

Der Lebenszyklus eines Containerschiffs dauert 20-30 Jahre.  Das heißt: Schiffe, die jetzt in den Markt kommen oder vor einigen Jahren gekommen sind, haben 2030 immer noch 10-20 Betriebsjahre vor sich.  Ohne massive Retrofits sind zumindest die 2030er Ziele daher gar nicht erreichbar. Auch für die Reeder geht die Rechnung vor dem Hintergrund eines späteren Betriebs mit eFuels auf, denn die Ertüchtigung für den Gasbetrieb wird damit wirtschaftlich überzeugend und zukunftssichernd.

Welche Bedeutung wird der Verbrennungsmotor künftig spielen?

Der Verbrennungsmotor bleibt als Antriebstechnologie in der Schifffahrt bis auf Weiteres unersetzlich. Das Dieselprinzip ist noch immer die physikalisch effizienteste Möglichkeit, Energie zu erzeugen, gerade auch mit Alternativkraftstoffen. Gleichzeitig gewinnen elektrische Komponenten stark an Bedeutung, mit denen die Effizienz des Gesamtantriebs weiter gesteigert werden kann – bis hin zum vollelektrischen Betrieb, wenn auch nur über kürzere Strecken. Der Wettbewerb um die besten Konzepte hat gerade erst begonnen.

Was bedeuten die von Ihnen geschilderten Trends und Entwicklungen für den maritimen Industriestandort Deutschland?

Je komplexer die benötigten Komponenten sind, je höher ihr Entwicklungsaufwand ist, desto besser können wir die Stärken des Standorts Deutschland ausspielen. Schiffbaulich wenig anspruchsvolle Tanker, Massengut- oder Containerschiffe werden längst kostengünstig in China gefertigt. Bei LNG- oder Elektroschiffen spielen dann schon wieder die Schiffbauländer Japan, Südkorea und auch Deutschland mit. Für unsere maritime Zulieferindustrie, die von der Küste bis in den tiefen Süden Deutschlands reicht, ist diese Entwicklung also eine gute Nachricht. Und für die Umwelt sowieso!

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Dr. Lauber!

Das Interview führte der Hamburger Fachjournalist Behrend Oldenburg.

 

Zur Person

Dr. Uwe Lauber (*1967) studierte nach seinem Abitur Maschinenbau an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) in Konstanz und erzielte dort einen Master-Abschluss. Im Jahr 2000 studierte er zudem Wirtschaftsingenieurwesen an der Wirtschaftsschule in St. Gallen. Zusätzlich promovierte er 2009 an der Universität Kronstadt im Fachgebiet Maschinenbau.

Seit dem 1. Januar 2015 ist er Vorsitzender des Vorstands und seit dem 21. Juni 2016 gleichzeitig Vorstand Technik der MAN Energy Solutions SE (vormals MAN
Diesel & Turbo SE).

Im Februar 2018 ist Dr. Uwe Lauber zum Vorstandsvorsitzenden von VDMA Motoren und Systeme gewählt worden.

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