DNV GL „ReVolt“ – Konzept für autonome Frachtschiffe im Küstenbereich

DNV GL entwickelt verschiedene Konzepte für die Weiterentwicklung der Schifffahrt. Das „ReVolt“ Konzept umfasst nicht nur die Konzeption eines sehr innovativen, autonomen Frachtschiffes für den Container-Transport sondern betrachtet auch die gesamt Logistikkette inklusive der sinnvollen Änderungen der Hafeninfrastruktur für automatisierte Docking-Manöver, automatisiertes Be- und Entladen der Fracht sowie automatisches Laden der Batterien des Schiffes. Das Konzept beschreibt auch die Nutzung einer Flotte solcher Schiffe, um die Anforderungen an Transfergeschwindigkeit zu erfüllen, obwohl die Schiffsgeschwindigkeit aus energetischen Gründen deutlich niedriger liegen soll als die aktuelle Durchschnittsgeschwindigkeit der Frachtschiffe.

Bei dem Konzept wurde auch der Einsatz von Solarmodulen für die Energieversorgung diskutiert und letztlich verworfen: der Schiffsbetrieb soll ganzjährig im Küstenbereich von Norwegen möglich sein. Dies erfordert eine Batteriekapazität, die den Betrieb bei ungünstigen Wetterbedingungen (Wind, Welle, Strömung) und auch nachts ermöglicht.

Solarmodule würden also nur bei einem Teil der Fahrten einen Teil der Energieversorgung übernehmen können und dadurch potentiell Kosten- und Zeiteinsparungen ermöglichen bei der Ladung der Batterien während der Stopps in den Häfen für den Warenumschlag. Der Zeitvorteil kommt jedoch bei diesem Konzept nicht zum Tragen, da die Infrastruktur für die Batterieladung dafür ausgelegt wird, die Batterien ohne eine Verlängerung der Umschlagzeit während der Stopps zu 100% zu laden. Der potentielle Kostenvorteil durch den geringeren Strombedarf für die Ladung der Batterien existiert nicht, da die Produktion der elektrischen Energie an Bord über Solarmodule deutlich teurer ist als die Kosten für die Produktion von Strom in Norwegen. Norwegen verfügt über umfangreiche Wasserkraftwerke und ist damit in der Lage, den größten Teil des benötigten Stroms nachhaltig und CO2-neutral zu produzieren.

Der Schiffsbetrieb soll mit nur 50 kW möglich sein:

ReVolt – Leistung 50 kW. Copyright: DNV-GL

 

Dies entspricht der Leistung eines Mittelklasse-Elektro-PKW. Zum Vergleich: die SolarWave wiegt ca. 10 Tonnen und benötigt für die Fahrt mit 6 kn bei günstigen Bedingungen (ruhige See) 10 kW.

Da die geplante Schiffsgeschwindigkeit (6 kn) deutlich niedriger liegt als bei den aktuellen Schiffen (15 kn) ist der Energiebedarf deutlich geringer. Ein großer Teil des erstaunlichen Faktors 10 im Vergleich zum Diesel-angetriebenen Schiff geht darauf zurück: die Durchführung der vorgegebenen Fahrtstrecke mit nur 40% der Referenzgeschwindigkeit benötigt nur 16% der Energie. Dies erklärt also den Faktor 6. Die verbesserte

ReVolt – Energiebedarf im Vergleich zu LKW und Diesel-Schiffen. Copyright: DNV-GL

Eine reduzierte Fahrtgeschwindigkeit würde also auch bei konventionellem Dieselantrieb einen wesentlich reduzierten Treibstoffverbrauch ermöglichen. In der Praxis ist dies jedoch wegen der dann um 150% auf 250% steigenden Personalkosten nicht durchführbar.

Der Vorteil der verbesserten Energieeffizienz  durch langsame Fahrt setzt voraus, dass die Schiffe (fast) unbemannt sind. Diesel-Motoren sind dafür nicht gut geeignet.

Wird der Primärenergiebedarf verglichen, so fällt der Vergleich noch günstiger für das Elektro-ReVolt-Konzept aus, da die Verluste auf dem Weg von der Primärenergiegewinnung bis hin zur erbrachten Beförderungsleistung deutlich geringer sind (40% Verlust im Vergleich zu 85% Verlust). Auch hier ist zu beachten, dass die Transportgeschwindigkeit niedriger ist. Die niedrigere Transportgeschwindigkeit wird zumindest teilweise kompensiert durch schnellere Taktzeiten der Schiffsflotte und kürzere Umschlagzeiten in den Häfen.

ReVolt – Vergleich des Primärenergiebedarfs. Copyright: DNV GL.

Eine sehr interessante Übersicht des Konzepts liefert dieses Video:

Ein Durchbruch bei der Energieeffizienz ist möglich, wenn folgende Faktoren optimiert werden:

  • Fahrtgeschwindigkeit
  • Betriebskonzept
  • Logistikkette

Insbesondere die Automatisierung und die Optimierung der gesamten Logistikkette und nicht nur des „möglichst schnellen Transports auf dem Containerschiff“ könnte geringere und dadurch sehr viel energieeffizientere Fahrtgeschwindigkeiten ermöglichen bei gleichzeitig vertretbaren Auswirkungen auf die Logistikkette.

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