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Jetzt ist es an der Zeit, die Entwicklung des Hybridantriebs zu beschleunigen

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Untersuchungen zeigten signifikante Einsparungen bei den Betriebskosten und der Wartung für Schlepperbesitzer, während die Investitionen in Energiespeichersysteme zurückgehen

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Obwohl der marine Hybridantrieb noch vor zehn Jahren noch in den Kinderschuhen steckte, erweisen sich die heutigen Hybridantriebe als kostengünstiger als herkömmliche Schlepperantriebe.

Dennoch machen Hybridantriebe nur noch einen kleinen Prozentsatz der auf dem Markt befindlichen Antriebssysteme aus. Was hindert die Eigentümer also daran, Hybrid-Systeme zu bestellen?

In einem Bericht mit dem Titel Hybrid Power Workboats: a holistic approach for better capex sagte Mark Watson von MAN Energy Solutions - Vertriebsleiter im Bereich Schlepper und Arbeitsboote im MAN-Viertakt-Schiffsmotorengeschäft -, es gebe zwei große Hürden: höhere Anfangsinvestitionen und wahrgenommene Risiken bei der Zertifizierung, Installation und dem Betrieb der Hybridtechnologie.

Tug Technology & Business traf sich mit Herrn Watson, um zu besprechen, wie er und seine Co-Autoren* Missverständnisse in Bezug auf Kostenunterschiede bekämpfen und die Einführung und Entwicklung von Hybridtechnologien vorantreiben wollten.

Zunächst definierte die Gruppe den grundlegenden Ansatz: die Zusammenarbeit mit bekannten Partnern, um Kosteneffizienz zu erreichen und Fachwissen aufzubauen, das zu weiteren Innovationen führen könnte.

Zweitens sagt Herr Watson, dass er der Ansicht war, dass das Projekt einen externen Benchmark benötigt, mit dem die Entwicklung von Hybridtechnologien in der Schifffahrt verglichen werden kann. Seiner Meinung nach war die Antwort klar.

"Ich habe eine breitere Sichtweise gewählt und gesagt, lassen Sie uns andere Branchen betrachten, und deshalb haben wir uns die Automobilindustrie angesehen", erklärt Herr Watson.

"Die Technologie ist deutlich fortschrittlicher als in anderen Sektoren, weil sie es gerade schon länger getan hat, also war das ein guter Ort, um okay zu sagen, hier ist ein Ausgangspunkt, schauen Sie, wo sie in 30 Jahren Entwicklung hingekommen sind[und], indem Sie das als Maßstab, als Ziel verwenden", sagt er.

Mit einem definierten Benchmark war die nächste Herausforderung die Entwicklung eines tragfähigen Systems auf einem sinnvollen Schiffstyp.

Herr Watson nutzte die Partnerschaft von MAN mit Aspin Kemp and Associates für die Entwicklung des Hybridantriebs und arrangierte die Verwendung von Hybridantrieben, die Schottel selbst entwickelt hatte. Was das Schiff betrifft, so war es sinnvoll, sich auf Schlepper zu konzentrieren, da beide Unternehmen über Erfahrungen in diesem Bereich verfügten.

Auf dieser Basis konnte der Konzern zeigen, dass er die gestiegenen Anfangsinvestitionen zurückfahren und gleichzeitig die erwarteten Einsparungen bei den operativen Ausgaben und Sicherheitsaspekte beibehalten und in einigen Bereichen verbessern konnte.

Für die Antriebsanlage selbst ergab das Projekt eine Investitionssteigerung von weniger als 10% für ihr Hybridkonzept, die durch den Einsatz eines Energiespeichersystems (ESS) auf 12,5% ansteigt.

Insgesamt summierten sich die zusätzlichen Anfangsinvestitionen für die Installation eines Hybridsystems auf etwa 2,5-4%, ohne eine Schätzung der Werftkosten einschließlich Fundamente, Verkabelung, Installation und Komponententests.

Typische Kostensteigerungen und Kosteneinsparungen

Wie der Bericht feststellt, lag der prozentuale Anstieg der Gesamtausgaben für ihre Hybrid-Antriebslösung zwar zwischen 10-12,5 %, doch sind die signifikanten Veränderungen in der Kostenverteilung und -struktur erwähnenswert. Je nach Einsatz eines ESS sind die größeren Aggregate, die für einen Hybrid-Antriebsstrang benötigt werden, 10-20% teurer als ihre traditionellen Gegenstücke.

"Da die Leistungsbereitstellung von den Hauptmaschinen auf das elektrische System verlagert wird, muss die Größe der Generatoren entsprechend erhöht und die Berücksichtigung der IMO Tier III-Konformität hier berücksichtigt werden", heißt es im Bericht.

Weitere Ausstattungskosten betreffen PTI/PTO-Elektromotoren zur Umwandlung der elektrischen Batterieenergie in mechanische Energie, die trotz eines allgemeinen Abwärtstrends bei den Kosten für elektrische Komponenten "nicht zu unterschätzen" sind.

In Bezug auf die Einsparungen nennt der Bericht das größte Einsparpotenzial, das sich aus der Auswahl der Hauptmotoren ergibt.

"Die Reduzierung von 16 auf 12 Zylinder reduziert den Anfangsaufwand für den Antriebsstrang um mehr als 10 Prozent", so die Ergebnisse.

"Die Reduzierung von 16 auf 12 Zylinder reduziert den Anfangsaufwand für den Antriebsstrang um mehr als 10 Prozent"

Weitere Kostensenkungen ergeben sich für den Eigentümer aus dem System der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) zur Abgasnachbehandlung. "Die Anwendung eines modularen Nachbehandlungssystems ermöglicht einen 12V-Motor, den Einsatz eines optimierten, verkleinerten Systems mit einer Reduzierung der Anzahl der verwendeten Komponenten", heißt es im Bericht.

Der andere wesentliche Kostensenkungsfaktor betrifft die Ruderpropeller, deren Zusatzausrüstung und die Wellenleitung. "Auch wenn die meisten Komponenten gleich bleiben, da sich das Gesamtdrehmoment auf der Welle nicht wesentlich ändert, ergeben sich Einsparungen von etwa 7%. Dies ist vor allem auf die Substitution der Rutschkupplung durch die sekundäre Leistungsaufnahme und eine konventionelle Ausrückkupplung zurückzuführen, bei der Mehrkosten überkompensiert werden", so der Bericht.

Die Autoren des Berichts hoben auch die Relevanz von Einsparungen während der Lebensdauer des Schiffes hervor, einschließlich der Reduzierung der Betriebskosten, der besseren Amortisation und der Werterhaltung der Investition.

"Wie die Erfahrung zeigt, kann ein realistischer Anteil des vollen elektrischen Betriebs 50% erreichen, solange das Herumlungern und Durchfahren so abgedeckt werden kann, dass die Betriebsabläufe nicht beeinträchtigt werden", heißt es im Bericht. Bei einer durchschnittlichen jährlichen Betriebszeit von 3.000 Stunden für die Antriebsanlage könnten 50% (1.500 Stunden pro Jahr) eingespart werden, was 10 Jahre zwischen den Überholungsarbeiten der Hauptmaschine bedeuten würde.

Schließlich, obwohl er sich nicht auf eine Vorhersage für genau dann stützen würde, wenn aufgrund der Komplexität des Preises der Batterietechnologie, sagte Herr Watson, es sei nur eine Frage der Zeit, bis der Unterschied bei den Investitionsausgaben zwischen traditionellem Antrieb und Hybrid nicht mehr vorhanden sei.

"All diese Dinge werden im Laufe der Zeit herunterkommen, also ist unsere Ansicht: "Ok, wenn es heute 10-12% höhere Investitionen gibt, vielleicht in 10 Jahren oder 5 Jahren, wird das auf jeden Fall praktisch Null sein

"Wenn es heute 10-12% höhere Investitionen gibt, vielleicht in 10 Jahren oder 5 Jahren, wird das auf jeden Fall praktisch Null sein"

"Längerfristig sehen wir es also mit einem Hybridsystem, das ein herkömmliches System ohne zusätzliche Investitionen vollständig ersetzen kann. Das ist natürlich das Ziel und das ist es, was erreicht werden muss, um es wettbewerbsfähig und für Betreiber und Werften höchst interessant zu machen."

Herr Watson sagt, dass die in seinem Projekt untersuchten ganzheitlichen Kosteneinsparungen für viele Betreiber, die sich einem Wettlauf um die Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch gegenübersehen, vorerst eine naheliegende Wahl waren.

"Natürlich wird es einen starken Impuls zur Emissionsreduzierung geben, besonders in diesem Fall denkt man an den Hafenschlepper, er arbeitet in Küstennähe, er ist gut sichtbar und zu sehen, wie ein Hafenschlepper schwarzen Rauch ausstoßen kann.... ist für niemanden ein schöner Anblick", sagt er.

"Ich denke, der Umweltfaktor ist eine Sache, die den Hybridantrieb antreibt, und ich denke, die Betreiber akzeptieren im Allgemeinen, dass es so abläuft... Deshalb haben wir uns auf die Investitionen konzentriert, weil sie etwas Wettbewerbsfähiges sehen wollen, das sie nutzen können."