Batterien des ZEM sollen historische Fähre in der Schweiz antreiben

Eine historische kleine Passagierfähre auf dem Greifensee soll das erste Schiff in der Deutschschweiz sein, das ZEM-Batterien nutzt. Trotz ihrer Binnenlage könnte sich die Schweiz als profitable neue Region für den Vertrieb der maritimen elektrischen Antriebslösungen des norwegischen Unternehmens erweisen.

ZEM kooperiert mit Shiptec AG nach erfolgreicher Ausschreibung zur Elektrifizierung der MS Heimat.

Nun zu seinem dritten Dieselmotor seit seiner Baujahr 1933, dem Heimat verkehrt das ganze Jahr über mit in der Regel 12 täglichen Fahrten und befördert bis zu 60 Fuß Passagiere gleichzeitig über den ruhigen Greifensee zwischen Maur und Uster, nicht weit von Zürich. SGG, die Schifffahrtsgenossenschaft Greifensee und Eigentümerin der MS Heimat, wagte einen ziemlich mutigen Schritt und wollte das historische Schiff mit neuester Batterietechnik ausstatten.

Dr. Allen Fuchs, früherer Vorsitzender der SGG und jetzt Projektleiter, sagt: „Nach Abschluss des Projekts wird es eine leisere, umweltfreundlichere Lösung im Einklang mit dem Naturschutzgebiet Greifensee bieten und gleichzeitig das äußerliche Erscheinungsbild des Bootes als historisch relevantes bewahren.“ Beispiel für die Motorisierung in der Region.“

Das Unternehmen beauftragte die Shiptec AG in Luzern mit einer Machbarkeitsstudie für die Elektrifizierung und prüfte dabei verschiedene Anlagenvorschläge verschiedener Anbieter. Abschleppversuche sowie hochdynamische Leistungsmessungen für Antrieb und Hotellast wurden von der Shiptec AG durchgeführt, um Informationen über die am besten geeignete Dimensionierung und Platzierung von Motor und Batterien, die voraussichtliche Lebensdauer und eine Schätzung der voraussichtlichen Investitions- und Betriebskosten zu erhalten .

Mit den Ergebnissen, die die Machbarkeit eines solchen Umbaus bestätigen, und der Tatsache, dass das ZEM die meisten Erfahrungen mit diesem Schiffstyp hat, hat SGG beschlossen, die Motorbarkasse auf vollelektrischen Antrieb umzustellen, wodurch die CO2-Emissionen um etwa 10 Tonnen pro Jahr reduziert werden können.

Um seinen typischen täglichen Betrieb von etwa 20 km mit Strom zu versorgen, rüsten ZEM und Shiptec die Heimat mit einem 99kWh Akazem Lithium-Ionen-Batteriesystem. Dies hat sich bereits in einer Vielzahl kleinerer Schiffe und Fähren bewährt, darunter elektrische Rettungsboote für die Offshore-Industrie und mehr als 30 Hybrid-Fischzuchtschiffe, die mehr als genug Leistung für einen normalen Tag bieten. Während die Batterien zu 100 Prozent aus nachhaltigen Quellen aufgeladen werden sollen, inklusive Aufrüstung durch Photovoltaikanlagen, ist laut ZEM auf der Maurer Pier kein Platz für eine solche Installation und die Montage von Solarpaneelen auf dem Bootsdach ist aus Stabilitätsgründen nicht möglich und Aufrechterhaltung seiner äußeren historischen Authentizität.

„Das passt perfekt zu den Werten des ZEM und unserem Systemdesign“, sagt Sebastian Wang-Hansen, Projektleiter am ZEM. „Gemeinsam mit Shiptec haben wir deshalb vorgeschlagen, die Heimat mit einem 99-kWh-Lithium-Ionen-Batteriesystem von Akazem und einem 40-kW-Elektroantriebsmotor von Danfoss Editron. Der Permanentmagnetmotor von Danfoss bietet ein hohes Drehmoment und ist daher in der Lage, das anzutreiben propellerwelle, ohne dass ein Untersetzungsgetriebe erforderlich ist. Dies führt zu einem leichteren, effizienteren und weniger wartungsintensiven Antriebsstrang.“

Das Motorschiff hat ein Leergewicht von 10.2 t und eine Transportkapazität von 60 Personen, davon 20 Passagiere in der Kabine. Die erforderliche Geschwindigkeit muss weiterhin 15 km/h betragen und der Notstopp darf dreieinhalb Schiffslängen von 14.9 m nicht überschreiten. Das System benötigt 84 kWh Energie pro Tag, inklusive 10 kWh Reserve, dazu gehören 14 Rundfahrten über den See und zurück, zwei Transferfahrten von Maur nach Greifensee und zurück, sowie eine Extrafahrt am Abend mit geringerer Geschwindigkeit. Für einen Kilometer benötigt das Schiff 1.6 kWh.

Es wurden drei Batterien mit je 33 kWh ausgewählt, was eine Gesamtkapazität von 99 kWh ergibt. Dies erfordert ein Aufladen während des Tages. Zwischen den stündlichen Rundfahrten liegen gut 30 Minuten Nachladezeit. Bei einer Ladeleistung von 30kW ist eine Energieladung von 15kWh bzw. 15 Prozent SOC möglich.

„Es wäre möglich, eine Anlage mit zwei Batterien zu je 33 kWh auszustatten. Die Wahl von drei Akkus ermöglicht eine höhere Redundanz, denn auch bei Ausfall eines Akkus kann ohne Einschränkungen mit zwei Akkus weitergefahren werden. Außerdem erwarten wir von den Batterien eine längere Lebensdauer und eine größere Flexibilität beim Einsatz auf Schiffen. Die Variante mit drei Batterien erscheint als Optimierung zwischen Redundanz, Kosten und Gewicht“, sagt Martin Einsiedler von Shiptec.

Auch wenn der Schiffbau nicht die erste Branche ist, die einem bei der Binnenschweiz in den Sinn kommt, baut die Schifffahrtsgesellschaft des Vierwaldstättersees (SGV), die Muttergesellschaft von Shiptec, seit 1931 Schiffe. Ausgehend von einer der größten Werften des Landes, Shiptec bietet seit 2013 als eigenständiges Unternehmen ein umfassendes Leistungsspektrum vom Schiffsdesign und Engineering bis hin zu Service und Restaurierung.

Das Heimat Projekt wird die erste gemeinsame Anstrengung von ZEM und Shiptec sein, und die Partner erwarten, dass sich aus dieser Zusammenarbeit weitere Projekte entwickeln werden. Auf vielen der schönen Alpenseen in der Schweiz, in Deutschland und Österreich wächst die Besorgnis über die Verschmutzung des Schiffsverkehrs.

„Das ZEM kann seine nordische maritime Expertise einbringen, um diese Herausforderungen zu lösen, indem es neue und moderne Touristenschiffe elektrisch macht und die traditionellen Fähren umbaut, die die Schweizer Seen so einzigartig machen“, sagt Jan-Olaf Willums, der norwegische Gründer von ZEM.