E-Fähren: Den ökologischen Fußabdruck verkleinern

Wer die aktuelle öffentliche Diskussion über die Rolle des Verkehrs als Treibhausgas-Verursacher verfolgt, gewinnt den Eindruck, dass es dabei vor allem um Personenwagen und Nutzfahrzeuge geht. Nur wenig wahrgenommen wird der Schiffsverkehr. Dabei verursacht dieser rund 2,5 Prozent der CO2-Emissionen weltweit. Innerhalb der EU sind es nach Angaben der Europäischen Kommission sogar drei bis vier Prozent. Weil der Schiffsverkehr im Pariser Klimaabkommen nicht berücksichtigt ist, sollte die UN-Organisation für die Internationale Seeschifffahrt (IMO) Regelungen erarbeiten, um die Treibhausgas-Emissionen zu senken. Im Juli 2023 einigten sich die 175 IMO-Mitgliedsländer darauf, ihre ursprüngliche Strategie zu verändern.

Nun enthält sie das Ziel der Netto-Null-Emissionen von Schiffen bis oder um das Jahr 2050 herum. Dazu IMO-Generalsekretär Kitack Lim: „Die Verabschiedung der IMO-Treibhausgasstrategie 2023 ist eine monumentale Entwicklung für die IMO und eröffnet ein neues Kapitel in Richtung maritimer Dekarbonisierung. Gleichzeitig ist sie nicht das Endziel, sondern in vielerlei Hinsicht der Ausgangspunkt für die Arbeit, die in den kommenden Jahren und Jahrzehnten noch intensiviert werden muss.“

Ist bei Autos die Elektrifizierung ein wichtiger Lösungsansatz für mehr Klimaschutz, gilt dies nur eingeschränkt für Schiffe. Bei ihnen bietet sich der Hebel „batterieelektrischer Antrieb“ vor allem für Wasserfahrzeuge an, die eher kurze Strecken zurücklegen. In diese Kategorie fallen sehr viele Fähren. Elektrische Fähren leisten jedoch nicht nur einen Beitrag zur CO2-Ersparnis, sie verbessern auch die Luftqualität für Anwohner an den Anlegestellen und reduzieren den Lärm. Doch auch die Betreiber von E-Fähren profitieren von der neuen Technik. Nach Angaben des Argonne National Laboratory, ein Forschungszentrum in Washington D. C., das zum US-Energieministerium gehört, ist es günstiger, Elektromotoren und Batterien zu warten als ein Antriebssystem mit Verbrennern. Da moderne Batterien sich in 10 bis 15 Minuten aufladen lassen, genügt die Zeit des Anlege-Stopps zum Nachtanken von Energie. Natürlich geht die Rechnung für die Umwelt nur dann auf, wenn der Strom im Hafen CO2-neutral erzeugt wird.

Angesichts der Anforderungen, massiv CO2 einzusparen und der Vorteile maritimer E-Antriebstechnik, ist deren Zukunft rosig. Wie „Business Norway“ mitteilt, Norwegens offizielle Marketingplattform für grüne und nachhaltige Lösungen, wird der globale Markt für elektrische Schiffe bis zum Jahr 2030 voraussichtlich 14,2 Milliarden US-Dollar schwer sein; im Jahr 2022 waren es gerade einmal 3,3 Milliarden US-Dollar.

Eine von ihnen ist die „Kinsarvik“. Wie der noch junge Urahn „Ampere“, ist auch die 45 Meter lange „Kinsarvik“ ein Katamaran mit Aluminium-Rumpf. Sie bietet Platz für 16 Pkw und 80 Passagiere. Seit Anfang 2020 übernimmt sie den Fährverkehr zwischen den Örtchen Kinsarvik und Utne im südlichen Norwegen. Auf der Straße, die um den Fjord herumführt, liegen die beiden Orte 90 Kilometer auseinander, mit der Fähre sind es nur noch acht Kilometer. Zwar fährt die „Kinsarvik“ im Normalbetrieb diese Strecke voll elektrisch, für den Notfall hat sie aber noch zwei Dieselmotoren und Generatoren an Bord.

Weil das Stromnetz vor Ort nicht das schnelle, direkte Laden der Schiffsbatterien erlaubt, zieht sich die „Kinsarvik“ nach dem Anlegen die Energie aus zwei Pufferakkus an den Terminals. Aufgeladen werden sie langsamer. Im Vergleich zu einer Fähre mit Dieselmotor ist der CO2-Rucksack der „Kinsarvik“ um 92 Prozent kleiner. Verantwortlich dafür zeichnet die Antriebstechnik von ZF.

Beim Ruderpropeller ZF AT 3016 WM-CR arbeitet am vorderen Ende der Gondel ein ziehender Propeller (pulling propeller), am hinteren ein schiebender (pushing propeller). Beide drehen sich gegenläufig. Diese Anordnung sowie ein neues Propeller-Design belasten die Blätter weniger, wovon die Lebensdauer profitiert. Durch die geringere Belastung reduzieren sich auch Lärm und Vibrationen; gleichzeitig erhöhen sich dadurch die Manövrierfähigkeit sowie der Fahrkomfort. Nicht zuletzt aufgrund des Doppelpropeller-Designs lassen sich kleinere Propeller verbauen, da die Leistung von zwei Propellern anstatt eines konventionellen Einzelpropellers aufgenommen wird.

Auch am westlichen Ende Europas, in Portugal, sorgen elektrische Fähren mit ZF-Technik schon bald für verkürzte Wege und eine merkliche CO2-Reduktion. Der Lissaboner Fährbetreiber Transtejo hatte im Oktober 2020 bei der spanischen Werft Astilleros Gondán zehn vollelektrische Passagierfähren bestellt. Diese Katamaran-Fähren mit Kunststoffrumpf werden zehn Fähren mit Dieselantrieb aus der aktuellen Transtejo-Flotte mit 28 Schiffen ersetzen. Geplant ist ihr Einsatz auf drei der fünf Lissaboner Fährverbindungen über die Mündung des Tejo. Die Elektrifizierung der Fährflotte leistet einen wichtigen Beitrag zum nationalen Plan der portugiesischen Regierung, bis zum Jahr 2050 CO2-neutral zu werden.

Wie ihre Schwesterschiffe, kann auch die 40 Meter lange und zwölf Meter breite „Cegonha-Branca“ 544 Pendler transportieren. Für die beiden je 550 kW starken Elektromotoren jeder Fähre liefert ZF jeweils zwei wirkungsgradoptimierte Getriebe vom Typ ZF 3055 NR, die nach Kundenvorgaben konfiguriert wurden.

Die Getriebe sind speziell für elektrische Antriebe mit verbessertem Wirkungsgrad ausgelegt. Damit bietet ZF eine optimale Lösung für den wachsenden Markt elektrisch angetriebener Schiffe.