Batterieelektrische Fähren sind leiser und stoßen weniger aus, doch aufladen müssen sie in den kurzen Pausen am Kai – während Gezeiten und Wind das Schiff ständig bewegen. Das EU-Projekt HYPOBATT hat dafür ein automatisiertes Megawatt-Ladesystem entwickelt und auf der Fährverbindung zwischen Norddeich und Norderney eingesetzt. Es verbindet sich selbst, schont die Batterien und hilft, den Fahrplan zu halten – und am Ende kannst du testen, was für ein Fahrgast du bist, wenn es auf Reisen knapp wird.
Batterieelektrische Fähren gelten als ein Weg, den Schiffsverkehr sauberer und ruhiger zu machen: Sie können zu weniger Emissionen und weniger Lärm beitragen. Doch sie haben ein praktisches Problem. Ihre Batterien müssen während kurzer Zwischenstopps im Hafen aufgeladen werden – und zwar so, dass weder die Passagierinnen und Passagiere gestört noch die Batterien geschädigt werden.
Für die Häfen ist das keine Kleinigkeit. Sie müssen mit den Bewegungen der Wasserfahrzeuge zurechtkommen, mit den Grenzen des Stromnetzes und mit ganz unterschiedlichen Schiffsdesigns. Ein Ladeplatz, der nur für ein einziges Schiff passt, hilft wenig.
Genau hier setzt das EU-finanzierte Projekt HYPOBATT an, das vom Forschungszentrum IKERLAN koordiniert wird. Das Team hat ein modulares Multi-Megawatt-Ladesystem entwickelt. Es vereint mehrere Bausteine: eine automatisierte Verbindung zwischen Land und Schiff, die Stromumwandlung, eine Steuerung, die Rücksicht auf den Zustand der Batterien nimmt, sowie digitale Werkzeuge für den Hafenbetrieb.
Erprobt wurde das Ganze nicht nur im Labor. Als maritimer Anwendungsfall im Vollmaßstab dient die Fährverbindung zwischen Norddeich und Norderney, die von der Reederei Frisia betrieben wird.
Eine Fähre kann nicht einfach wie ein Auto neben einer Ladestation parken. Das Schiff liegt nie völlig still am Kai. Endika Bilbao, leitender Forscher in der Abteilung für Energiespeicherung und Leistungselektronik bei IKERLAN und Koordinator von HYPOBATT, beschreibt die Schwierigkeit so: „Zunächst einmal ist das Wasserfahrzeug nicht fest verankert: Gezeitenbewegungen, Wind und Toleranzen beim Festmachen verändern ständig seine Position in Relation zum Kai, sodass sich das System wiederholt ausrichten und eine Verbindung herstellen muss.“
Das Ladesystem muss also mit einem Ziel arbeiten, das sich ständig ein kleines Stück verschiebt – und trotzdem zuverlässig andocken.
Hinzu kommt die Umgebung. Der automatisierte Stecker muss hohe Stromstärken bei geringem Widerstand übertragen, und das in salzhaltiger Luft am Meer. Für eine sichere Verbindung mit möglichst wenig Handarbeit kommt es vor allem auf einige Punkte an:
Der letzte Punkt stammt aus früherer Forschung: Sie hat gezeigt, dass jede Minute am Kai zählt und das Laden nicht erst beginnen darf, wenn alle an Bord sind.
Schnelleres Laden hat einen direkten Nutzen für den Fahrplan. Es ermöglicht den Fähren, während der üblichen Zwischenstopps genug Energie zurückzugewinnen. Das ist wichtig, weil sich Abfahrten im Alltag verzögern können, etwa durch das Wetter oder den Verkehr. Wenn die Liegezeit dadurch schrumpft, muss die Energie trotzdem reichen, damit die nächste Überfahrt pünktlich startet.
Schnell zu laden heißt allerdings nicht, einfach möglichst viel Leistung in die Batterie zu pressen. Der Schutz der Batterien war nach Bilbaos Worten einer der wesentlichen Leistungsindikatoren von HYPOBATT. Erreicht habe das Projekt dieses Ziel, indem es das Schnellladen als ein Problem des Energiemanagements betrachtet und nicht auf die bloße Bereitstellung der höchstmöglichen Leistung reduziert habe.
In der Praxis übernehmen das die Systemsteuerung und ein digitaler Zwilling. Sie passen das Ladeprofil laufend an die Batterietemperatur, den Ladezustand und die Kapazität des Netzes an. So bekommt das Schiff die Energie, die es braucht, ohne unnötige Belastung, die die Batterien schneller altern ließe. Die Hafenbetreiber erhalten zudem Daten zu Verbindungszeiten, Verfügbarkeit, Netzkompatibilität und zur Einhaltung des Fahrplans.
HYPOBATT hat den Industriestandard Megawatt-Ladesystem (Megawatt Charging System, MCS) im maritimen Umfeld umgesetzt. Einheitliche Schnittstellen und eine einheitliche Kommunikation sind entscheidend, denn Häfen können keine eigene Infrastruktur für jedes einzelne Schiff und jeden Betreiber rechtfertigen. Bilbao bringt es auf den Punkt: „Ein gemeinsamer Standard senkt das Investitionsrisiko, vermeidet doppelte Infrastrukturen und ermöglicht die Nutzung von Ladesystemen für verschiedene Wasserfahrzeuge und Betreiberorganisationen.“
Dieser Ansatz unterstützt die EU-Verordnung über den Aufbau der Infrastruktur für alternative Kraftstoffe und ergänzt die FuelEU-Verordnung für den Seeverkehr. Dank der modularen Bauweise lässt sich die Kapazität an Fahrpläne, den Grundriss eines Hafens und die Bedingungen im Stromnetz anpassen.
HYPOBATT zeigt, dass es beim Laden von Elektrofähren um mehr geht als um einen starken Stecker. Wenn Ladefenster mit erneuerbarem Strom, Speichern und anderen Verbrauchern im Hafen abgestimmt werden, könnten Hochleistungsladesysteme neue Geschäftsmodelle für gemeinsam genutzte Infrastruktur und Energiedienstleistungen fördern. Häfen könnten so zu Energiezentren für einen zuverlässigen, skalierbaren und investitionsfreundlicheren elektrifizierten Seeverkehr werden.
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