Die GL-Tochter FutureShip hat für die Reederei Scandlines ein emissionsfreies Antriebskonzept entwickelt. Die Technologie könnte in den nächsten fünf Jahren auf den Ostseefähren umgesetzt werden.

Die Optimierung der Liegezeiten im Hafen bringt eine Kraftstoffeinsparung von bis zu 30 Prozent“, sagt Fridtjof Rohde. Bunkerkosten senken am Kai? Der Schiffbauingenieur der Designberatung FutureShip löst das Rätsel sofort auf: „Wer im Hafen schnell ist, kann auf See das Tempo drosseln. Das senkt den Treibstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen von Schiffen”.

In der internationalen Containerschifffahrt hat sich „Slow Steaming” längst durchgesetzt. FutureShip hat mit der Optimierung von Schiffsrümpfen und innovativen Designentwürfen erheblich zur erfolgreichen Umsetzung des Konzepts beigetragen. Gemeinsam mit der deutsch-dänischen Reederei Scandlines geht das Tochterunternehmen des Germanischen Lloyd (GL) nun aber einen Schritt weiter: zur Entwicklung emissionsfreier Doppelendfähren.

Aktuell betreibt Scandlines die Fährverbindungen Rostock-Trelleborg, Puttgarten-Rødbyhaven und Helsingør-Helsingborg. Die einträglichste Verbindung ist die sogenannte Vogelfluglinie, die Puttgarden auf Fehmarn mit Rødbyhavn in Dänemark verbindet. Die 18,5 Kilometer kurze Überfahrt dauert nur rund 45 Minuten. Insgesamt pendeln vier Doppelendfähren. Alle 30 Minuten legt in jedem der beiden Häfen ein Schiff ab – rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr.

Doch das Geschäftsmodell der Reederei gerät unter Druck. Erstens plant Dänemark den Bau des Fehmarnbelt-Tunnels, der die Fährverbindungen größtenteils überflüssig machen dürfte. Und zweitens gelten ab 2015 strengere Emissionsrichtlinien in der Ostsee: Schiffe dürfen dann in den sogenannten Emission Control Areas (ECAs) nur noch mit schwefelarmem Diesel (maximal 0,1 Prozent) fahren. Und der wird deutlich teurer als das heutige Schweröl sein.

Grund genug, sich Gedanken über die Zukunft zu machen. Scandlines horchte auf, als der GL vergangenes Jahr den Entwurf seines „Zero Emission Ship” vorstellte – und beschloss die Entwicklung eines Prototyps mit „einem ganz klaren, einfachen Ziel: null Emissionen”.

Die FutureShip-Ingenieure schlugen einen völlig neuen Kurs ein – und gingen das Thema ganzheitlich an: von der Treibstofferzeugung über die Energieumwandlung und Speicherung bis hin zu einem optimierten Schiffsdesign. So soll etwa der in den norddeutschen und dänischen Windenergieanlagen produzierte Stromüberschuss für die Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden. Den können Brennstoffzellen an Bord des Schiffs in elektrische Energie zurückverwandeln und die elektrischen Pod-Antriebe versorgen. Darüber hinaus produzierter Strom wird in Batterien gespeichert und deckt Leistungsspitzen ab. Moderne Schiffslinien, optimierte Propellerformen und effiziente Abläufe im Hafen tragen enorm dazu bei, den Engergiebedarf deutlich zu reduzieren.

Entstanden ist ein spektakulärer Entwurf. Mit dem möchte Scandlines demonstrieren, dass es eine echte Alternative zum Tunnel gibt. Allein dessen Bau, so hat Scandlines berechnet, verursacht 80 Millionen Tonnen klimaschädliches Kohlendioxid.

Hinzu kommen die Emissionen all jener Fahrzeuge, die durch den Tunnel fahren. Nicht zu vergessen: Baukosten von rund zehn Milliarden Euro, und ein enormer Eingriff in die Natur.

Für den GL bot der Entwurf eine ideale Bühne, um zu zeigen, was mit moderner, vor allem aber verfügbarer Technologie bereits heute möglich ist. „Short-Sea-Anwendungen sind für unser Null-Emissions-Konzept prädestiniert”, sagt Fridtjof Rohde. Der Energiebedarf der Scandlines-Fähren ist geringer, zudem kann öfter „gebunkert” werden. Schiffe hingegen, die weite Strecken fahren, ließen sich viel schwerer auf Umweltkurs trimmen – der Energiebedarf ist einfach zu groß.

Bedarf besteht in erster Linie für den Antrieb, genauso für den Hotelbetrieb. Dieselmotoren oder Gasturbinen schieden aus, dafür kristallisierte sich der Einsatz von Photovoltaikanlagen, Brennstoffzellen und Flettner-Rotoren heraus. Der Entwurf zeigt eine Doppelendfähre für 1500 Passagiere und mit 2200 Spurmetern für Fahrzeuge. Die an Deck untergebrachten Wasserstofftanks fassen 140 Kubikmeter – genug für eine 48 Stunden lange Überfahrt.

Ganz unten im Schiffsbauch, dort, wo sie keinen Platz rauben, stehen die Brennstoffzellen mit einer Nennleistung von 8300 Kilowatt und die Batteriespeicher mit einer Kapazität von 2400 Kilowattstunden. Sollgeschwindigkeit der Fähre sind 17 Knoten – dafür ist die Brennstoffzelle ausgelegt. Um auf bis zu 18 Knoten zu beschleunigen, ziehen die vier 3 MW starken Pod-Antriebe zusätzliche Stromstärken aus den Batterien.

Die Bilanz überzeugt: Während die heutigen dieselbefeuerten Fähren je Überfahrt rund eine Tonne Treibstoff verbrennen und dabei, neben Schwefel- und Stickoxide an die drei Tonnen CO2 ausstoßen, fährt die neue Fähre emissionsfrei. Dabei floss die Leistung der Flettner-Rotoren in die Energiebilanz noch gar nicht mit ein. Rohde schätzt sie auf rund 10 Prozent: „Das ist eine windige Ecke”, begründet er.

Die neuen Fähren wären übrigens nur rund 25 Prozent teurer als ein konventioneller Entwurf. „Die Technologie ist vorhanden, sie muss nur für die Schifffahrt genutzt werden“, sagt FutureShip-Experte Rhode.

Würde der Bauauftrag nächstes Jahr erteilt, ließe sich der Fehmarnbelt schon 2017 emissionsfrei kreuzen. Die Bauarbeiten für das Mammutprojekt Tunnel hätten dann gerade erst begonnen.  

Dauerte das Berechnen einer einzigen Schiffsform selbst mit CAD-Programmen vor zehn Jahren noch oft eine Woche oder länger, so schafft der moderne Hochleistungsrechner, der beim Germanischen Lloyd in Hamburg gerade installiert wurde, stolze 40.000 Entwürfe an einem einzigen Wochenende. So finden die FutureShip-Ingenieure garantiert die ideale Rumpfform.

Quelle: „nonstop”, Kundenmagazin des Germanischen Lloyd, Hamburg

Null Emissionen. Durch mit Brennstoffzellen betriebene Fähren will Scandlines künftige Herausforderungen meistern.