New Orleans Startup möchte Swappable entwickeln

Jun 04, 2023

Veröffentlicht am 14. März 2022 um 23:49 Uhr von Harry Valentine

Ein Absolventenduo der US Merchant Marine Academy hat ein Unternehmen namens Fleetzero gegründet, das batterieelektrische Schiffe bauen will, die zwischen nahegelegenen großen Häfen verkehren. Geplant ist, Container mit Fracht und fast leeren Batterien zu entladen und anschließend Ersatzcontainer mit Fracht und frisch aufgeladenen Batterien an Bord zu nehmen. Mit dieser Methode könnten Schiffe eine vergleichsweise kleine Batteriebank mitführen.

Einführung

Regierungen auf der ganzen Welt üben Druck auf den kommerziellen Schifffahrtssektor aus, um die CO2-Emissionen zu reduzieren. Die Entwicklung von Batterietechnologien im Netzmaßstab, die in Schiffscontainern in Standardgröße untergebracht werden können, bietet die Möglichkeit, solche Batterietechnologien für den Schiffsantrieb anzupassen.

Während Containerbatterien für den Antrieb von Straßenfahrzeugen ungeeignet sind und nur begrenzte Einsatzmöglichkeiten für den Eisenbahnantrieb haben, ist der Umfang der maritimen Technologie mit der Speicherung elektrischer Energie auf Containerbasis kompatibel. Große kommerzielle Seeschiffe bieten sowohl den Raum, um eine Reihe von Containerbatterien zu transportieren, als auch die Kapazität, das Gewicht dieser Batterien zu tragen. Mehrere konkurrierende Unternehmen bieten Netzbatterien und elektrische Energiespeichersysteme an, die für die Unterbringung in Standard-Transportcontainern konzipiert sind.

Proprietärer Batteriebehälter

Fleetzero entwickelt eine eigene einzigartige Batterie mit einer Kapazität von 2 MWh, untergebracht in einem niedrigen Container von 20 Fuß mal 5 Fuß und einem Gewicht von acht Tonnen. Ihre Batterie nutzt eine verbesserte Lithium-Eisenphosphat-Chemie (LFP), die weniger anfällig für Hitzestau ist. Der Akku ist so konzipiert, dass er robust ist und Missbrauch standhält. Fleetzero plant, die verbesserte LFP-Batterie im Inland in den USA in einem Werk in Birmingham, Alabama, herzustellen und zunächst in amerikanischen Schiffen einzusetzen.

Die operativen Pläne sehen den Austausch von Containern mit entladenen Batterien an verschiedenen Anlaufhäfen durch Container mit wieder aufgeladenen Batterien vor. Fleetzero teilt mit, dass sein Containerbatteriesystem vom American Bureau of Shipping (ABS) die Genehmigung für den Schiffsantrieb erhalten hat.

Zu den Fortschritten bei Lithium-Eisenphosphat-Batterien zählen ein geringeres Risiko einer Hitzeentwicklung sowie eine längere Lebenserwartung bei 50-prozentiger und 80-prozentiger Entladungstiefe. Einige neuere Versionen der Batterien können 3.500 bis 5.000 Zyklen bei einer Entladetiefe von 80 Prozent erreichen. Bei maritimen Antriebsanwendungen würden die Batterien wahrscheinlich bis zu 350 Tiefladezyklen pro Jahr durchlaufen, was einer Betriebsdauer von mindestens 10 Jahren entspricht, wenn man den allmählichen Rückgang der Speicherkapazität im Laufe der Zeit ausgleicht. Bei einem solchen Betrieb würden die Schiffe alle 12 Stunden die Batterien austauschen, wobei das Aufladen bis zu 10 Stunden dauern würde.

Kraft, Geschwindigkeit und Distanz

Ein Schiff, das für den Transport von 1.500 TEU ausgelegt ist, benötigt möglicherweise 25.000 kW Motorleistung, um das Schiff auf eine Geschwindigkeit von 25 Knoten zu bringen. Eine Verlangsamung des Schiffs auf die Hälfte dieser Geschwindigkeit würde den Energiebedarf um den Faktor acht reduzieren. Der Ausgleich für die verringerte Antriebseffizienz des Propellers könnte bei einer Segelgeschwindigkeit von 12,5 Knoten zu 5.000 kW führen. Würde das Schiff 30 Stunden lang mit 12,5 Knoten fahren, wäre eine Energiespeicherkapazität von 150.000 kWh erforderlich. Eine Reihe von 100 Containern mit Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit 200.000 kWh könnten die Reise mit Batterien antreten, die bis zu einer Entladungstiefe von 80 Prozent betrieben werden.

Bei der Ankunft eines Schiffes stünden im Hafen Container mit aufgeladenen Batterien bereit. Es kann sein, dass die Steuercontainer ausgetauscht werden, bevor sie zu einem anderen Hafen fährt.

Anstatt Container mit Batterien an Bord des Schiffes zu befördern, könnte das Schiff einen kleinen Lastkahn voller Batteriecontainer schleppen, was den Austausch eines mit Containern mit wiederaufgeladenen Batterien beladenen Lastkahns an verschiedenen Anlaufhäfen ermöglicht. Ein solcher Betrieb wäre möglicherweise auf stark befahrenen Schifffahrtswegen realisierbar, wo mehrere Schiffe kurzzeitig anhalten würden, um Container mit Batterien auszutauschen.

Binnenwasserstraßen

Es bestünde die Möglichkeit für batterieelektrische Schlepper, Schleppkähne auf schiffbaren Binnenwasserstraßen zu schieben und zu navigieren, wobei die Möglichkeit besteht, dass auf beiden Seiten des Schleppers zwei Batterieschleppkähne im integrierten Schlepperbetrieb platziert werden könnten. Unter Berücksichtigung der Schleusenpassage könnte jedes Batterieschiff sieben TEU in Längsrichtung und vier TEU in der Breite befördern, also maximal 56 Batteriecontainer.

Mit zwei Batterieschiffen würden insgesamt 112 Batteriecontainer bis zu 175.000 kWh nutzbare Energie für den Antrieb bereitstellen. Ein Schlepper, der 2250 kW benötigt, könnte bis zu 75 Stunden bei 10 Knoten betrieben werden, bevor fast erschöpfte Batteriekähne gegen wieder aufgeladene Batteriekähne ausgetauscht werden müssten.

Hochseetaugliche ATBs

Es gibt mehrere Betreiber von schiffsgroßen Gelenkschleppern (ATB), die im Küstendienst unterwegs sind. Solche Schlepper-Lastkahn-Kombinationen fahren auch auf den oberen Großen Seen Nordamerikas. Der Schlepper würde im hydraulischen Schatten des Hauptschiffs vor ihm fahren, was den Betrieb einer längeren Schlepperlänge ermöglichte. Ein batterieelektrischer Schlepper mit längerer Länge würde Container mit Batterien befördern und so konzipiert sein, dass an ausgewählten Anlaufhäfen ein einfacher Austausch fast leerer Batterien gegen aufgeladene Batterien möglich ist.

Schlussfolgerungen

Fleetzero plant, ein Dieselschiff auf Containerbatterieantrieb umzurüsten und dabei eine Konstruktionsänderung zu nutzen, die den schnellen Austausch von Containern mit fast erschöpften Batterien durch Container mit wiederaufgeladenen Batterien ermöglicht. Ihre Pläne sehen einen batterieelektrischen Antrieb für Schiffe auf Binnenwasserstraßen und im inländischen Küstendienst vor. Obwohl ihr Konzept durchaus wertvoll ist und Potenzial für zukünftige Entwicklungen aufweist, müssen sie ihr Konzept im inländischen amerikanischen Seedienst unter Beweis stellen. Der Betrieb entlang der schiffbaren Binnenwasserstraßen Amerikas stellt ein mögliches zukünftiges Einsatzgebiet für batterieelektrische Antriebe mithilfe von Containern mit Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien dar.

Die hier geäußerten Meinungen sind die des Autors und nicht unbedingt die von The Maritime Executive.