ReVolt: autonom und elektrisch – Die Revolution für das short sea shipping?

Die Küstenschifffahrt spielt in Europa eine große Rolle im Güterverkehr und soll in Zukunft noch weiter an Bedeutung gewinnen. Jedoch sind die Margen aufgrund der hohen Energie- sowie Betriebskosten und anfallenden Steuern relativ gering. Die Klassifikationsgesellschaft DNV GL ¹ arbeitet an der Zukunft der Seeschifffahrt und hat für die Herausforderungen der Zukunft “ReVolt” entwickelt – ein Schiff, das ökologischer, intelligenter und sicherer als konventionell angetriebene und betriebene Schiffe sein soll.

Für “ReVolt” setzt DNV GL auf Technik, welche derzeit in einem frühen Entwicklungsstadium ist, jedoch die Zukunft maßgeblich prägen soll. Das Schiff wird rein elektrisch angetrieben und bezieht seine Energie aus einem Akku mit 3000 kWh Kapazität. Im Vergleich zu einem Schiffsdiesel kann der Elektromotor 60 Prozent der Energie in Vortrieb umsetzen. Bei einem konventionellen Dieselmotor wird in der Schifffahrt ein Wirkungsgrad von gerade einmal 15 Prozent erreicht. Zudem besteht der Elektroantrieb aus weniger wartungsintensiven Teilen – wie etwa rotierende Komponenten – und weist somit geringere Wartungskosten auf.

Der Antrieb besteht aus zwei Propellergondeln mit je einer Schiffsschraube (drei Meter Durchmesser). Hinzu kommt eine einziehbare Querstrahlsteueranlage. Der Rumpf besteht aus Stahl, da eine Leichtbauvariante aufgrund der geringeren Wasserverdrängung kleinere Schiffspropeller erforderlich gemacht hätte und somit die Gesamteffizienz des Schiffes gesunken wäre.

Der Schiffsentwurf ist für eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 6 Knoten ausgelegt. Aufgrund der geringen Geschwindigkeit konnte das Schiff mit einem geraden, senkrechten Bug konstruiert werden und hat im Vergleich mit anderen Schiffen, die normalerweise mit einer Geschwindigkeit von 8,7 Knoten unterwegs sind, über das gesamte Profil einen geringeren Wasserwiderstand. Zudem muss das Schiff aufgrund seines Designs keine Ballasttanks vorhalten.

Der durchschnittliche Schiffswiderstand ² bei normalem Wellengang und Wind beträgt 120 Kilowatt. Bei ruhiger See reduziert sich der Widerstand auf 50 Kilowatt.

Indem die Umschlagszeit in den Häfen vom Schiffsdesign auf etwa vier Stunden Liegezeit reduziert werden kann, ist der gesamte Zeitbedarf auch mit einer geringen Fahrgeschwindigkeit im Vergleich zu heute konventionell eingesetzten Schiffen wettbewerbsfähig. Für einen funktionierenden Schiffsbetrieb müssen die angefahrenen Häfen jedoch mit entsprechenden Ladestationen ausgestattet werden.

Das Schiff “ReVolt” ist eindeutig für den küstennahen Betrieb konzipiert. Der Akku speichert Energie für eine Reichweite von 100 Seemeilen, das sind umgerechnet 185 Kilometer. Mit einer Breite von 14,5 Metern und einer Länge von 60 Metern kann das Schiff maximal 100 Standardcontainer tragen und ist somit vergleichsweise klein. Das Konzept ist dennoch wirtschaftlich tragfähig.

Das Schiff entspricht mit seinen Eigenschaften hinsichtlich Reichweite und Tragfähigkeit den Eigenschaften der Schiffe, welche im Jahr 2012 in der Norwegian Economic Zone (NEZ) als Vorbild für das ReVolt analysiert wurden.

Durch die autonome Steuerung entfallen die Personalkosten und somit ein wesentlicher Faktor der Preisbildung im maritimen Transportwesen. Durch den Wegfall der Kommandobrücke steht darüber hinaus mehr Ladefläche zur Verfügung. Die autonome Steuerung eines Schiffes ist dabei keinesfalls trivial. Bei Seegang führt ein Schiff drei gradlinige und drei Rotationsbewegungen aus: Bewegung entlang der Längsachse (Wogen), Bewegung entlang der Querachse (Schwoien), Bewegung entlang der Hochachse (Tauchen), Bewegung um die Längsachse (Rollen), Bewegung um die Querachse (Stampfen) und Bewegung um die Hochachse (Gieren). Die Steuerung eines autonom fahrenden Schiffes muss daher in der Lage sein, Manöver und Entscheidungen vor dem Hintergrund dieser Eventualitäten zu treffen. Entscheidungen, welche an Land richtig wären, können auf See vollkommen falsch sein! Hinzu kommen Schwierigkeiten und Herausforderungen beim An- und Ablegen in Hafenbecken. Mir persönlich stellt sich zudem die Frage, wie das Schiff Kollisionen mit kleinen Schiffen, welche nicht mit einem AIS-Transponder ausgestattet sind oder nur geringe Reflektionsflächen für das Radar bieten, vermeiden soll. Zwar ist das Schiff mit ECDIS, GPS, Radar, Lidar und Kameras ausgestattet (siehe: Fahrzeugumfeldsensorik: LiDAR, Radar, Infrarot, Ultraschall und Video im Vergleich – Funktionsweise, Vor- und Nachteile, Sensordatenfusion. Die Ergebnisse aus dem Pkw-Bereich gelten bei der Umfeldsensorik ebenso für den Schiffsverkehr), jedoch müssen diese auch bei Nebel und schlechten Wetterverhältnissen zuverlässig und korrekt funktionieren. Eine große Herausforderung.

Diese und andere Fragen müssen noch geklärt werden, bevor “ReVolt” produktiv eingesetzt werden kann. Derzeit befindet sich das Konzeptschiff in der Testphase und wird als drei Meter langer Prototyp in einem Fjord bei Oslo getestet. Das Modellschiff ist jedoch noch nicht komplett autonom unterwegs.

Mittelfristig soll “ReVolt” im short sea shipping eingesetzt werden. Eine schlagende Eigenschaft besitzt das Schiff im Vergleich mit heute eingesetzten Schiffen: Während einer rund 30-jährigen Lebensdauer soll ein ReVolt-Schiff durch seine geringen Personal- und Betriebskosten im Vergleich zu einem dieselbetriebenen Schiff bis zu 34 Millionen US-Dollar an Kosten einsparen. Und das trotz relativ hohen Batteriepreisen von 1.000 US-Dollar / kWh und einem zweimaligen Austausch des Batteriepacks über die Lebensdauer des Schiffs.