Hafenelektrifizierung: Was ist das und wie funktioniert es?

Der Seeverkehr strebt nach Emissionsfreiheit, und die Elektrifizierung der Häfen spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Die Bedeutung des Seeverkehrs in unserem Alltag wird von den meisten von uns wohl unterschätzt. Doch die Menschheit nutzt die großen See- und Flussrouten der Welt seit jeher zu ihrem Vorteil, und dies war entscheidend für den Fortschritt unserer Gesellschaften. Es ist schwer, sich unsere Welt ohne Seewege vorzustellen, die den Transport lebenswichtiger Rohstoffe und Menschen von einem Ende des Globus zum anderen ermöglichten. Ob Griechen, Ägypter, Karthager, Chinesen, Römer, Portugiesen, Spanier, Engländer, Franzosen oder viele andere – jedes der großen Reiche stützte sich auf den Handel mit Schiffen, der die Globalisierung, wie wir sie heute kennen, maßgeblich vorantrieb. Die Bedeutung des Seeverkehrs für unsere Gesellschaft, die sich in seiner hohen Effizienz erklärt, hat bis heute nur noch zugenommen. Tatsächlich werden 90 % der weltweit vertriebenen Güter über Meere und Ozeane transportiert. Man könnte sich also fragen: Welche Rolle spielt die Elektrifizierung von Häfen in diesem Zusammenhang? Schauen wir uns das genauer an.

Die enormen Zahlen im Zusammenhang mit dem Seeverkehr – bedenken Sie, dass während Sie diesen Artikel lesen, 20 Millionen Container von 5.000 Handelsschiffen über unsere Meere transportiert werden – sind auch hinsichtlich der Umweltauswirkungen erheblich. Laut Transport & Environment ist dieser Sektor für den Ausstoß von 1 Milliarde Tonnen CO₂ (3 % der globalen Emissionen) verantwortlich und wird seine Auswirkungen bis Mitte des Jahrhunderts voraussichtlich um 50 % erhöhen, wenn keine alternativen Maßnahmen ergriffen werden. Zu diesen Maßnahmen gehört unter anderem der Ersatz traditioneller Kraftstoffe durch erneuerbare Energiealternativen wie grünen Wasserstoff.ist die entscheidende Elektrifizierung der HäfenHäfen sind für den Empfang der Güter und Personen zuständig, die Schiffe von einem Ort zum anderen transportieren.

Warum ist die Elektrifizierung von Häfen notwendig?

Anders als man vielleicht annehmen würde, endet die Aktivität eines Schiffes nicht mit der Ankunft im Hafen; im Gegenteil, sie nimmt deutlich zu, um seinen Auftrag zu erfüllen und wieder in See zu stechen. Beim Anlegen muss ein Schiff seine Energieversorgung aufrechterhalten, um den Betrieb zu gewährleisten, während die Besatzung wertvolle Fracht entlädt oder Passagieren beim Aussteigen hilft. Diese Energie wird von Hilfssystemen erzeugt, die diese kleinen schwimmenden Städte für ihre Besatzungen betriebsbereit halten. Dies verursacht jedoch erhebliche Kosten in Form von Emissionen schädlicher Gase wie Schwefeloxide, Stickoxide, Kohlendioxid und Feinstaub. Dies stellt ein Risiko für die Bevölkerung in der Nähe von Hafenanlagen dar und trägt zur ohnehin schon beträchtlichen Umweltbelastung durch die Schifffahrt bei. Transport & Environment schätzt, dass die Umweltbelastung allein durch Kreuzfahrtschiffe den Emissionen von einer Milliarde Autos entspricht.

Unabhängig von den Emissionen gibt es die Störungen durch den ständigen Lärm und die Vibrationen der Verbrennungsmotoren, die zur Stromversorgung der Schiffe in Betrieb bleiben. Dies betrifft vor allem die Bevölkerung in Hafennähe, wo der anhaltende Lärm und die Vibrationen zu Beeinträchtigungen führen können.

Nun gibt es eine Technologie (die bereits seit langem in kleinen Freizeit- und Militäranwendungen eingesetzt wird), die den Betrieb eines entscheidenden Sektors sicherstellt und schließlich die Probleme im Zusammenhang mit dem Anlegen von Schiffen löst: die Elektrifizierung von Häfen.

Diese Technologie basiert auf der Bereitstellung einer sicheren und stabilen elektrischen Verbindung für Schiffe im Hafen. Diese sogenannte Landstromversorgung (On-Shore Power Supply, OPS) ermöglicht die Stromversorgung der Schiffe direkt vom Hafen aus, ohne dass deren Verbrennungsmotoren laufen müssen. Dadurch werden Lärm, Vibrationen und Emissionen, die für die Anwohner in der Nähe der Hafenanlagen schädlich wären, nahezu vollständig vermieden. Die OPS-Technologie umfasst die Stromversorgung von Schiffen vom Land aus sowohl mit Niederspannung (400 V / 480 V) als auch mit Hochspannung (6,6 kV / 11 kV).

Daher bis 2030Grüne Häfen müssen Realität werdenIn allen europäischen Ländern ist dies durch die Umweltauflagen der Europäischen Union und ihre Verpflichtungen zur Emissionsreduzierung vorgeschrieben. Die EU selbst schätzt, dass das Güteraufkommen in europäischen Häfen bis 2030 um 50 % gegenüber dem Wert von 2001 (3,7 Milliarden Tonnen) steigen wird. Wird dieser Anstieg nicht durch eine Anpassung der Betriebsabläufe begleitet, wird sich der CO₂-Fußabdruck dieser Aktivitäten weiter vergrößern.

Wie funktioniert eine OPS-Lösung?

Für eine reibungslose elektrische Vernetzung von Schiffen ist eine entsprechende Infrastruktur erforderlich, die die Energieversorgung der Schiffe jederzeit sicherstellt. Je nach Schiffstyp reicht die bestehende elektrische Infrastruktur eines Hafens möglicherweise nicht aus. Beispielsweise kann der tägliche Stromverbrauch eines großen Kreuzfahrtschiffs beträchtliche 10 bis 12 MW erreichen, verglichen mit den 2 bis 4 MW, die eine Fähre benötigt. Häfen müssen daher über ein eigenes Umspannwerk verfügen, das als Eingangspunkt für die zusätzlich benötigte Energie dient.

Vom Umspannwerk, das speziell auf den Verbrauchsbedarf des Hafens abgestimmt ist, wird elektrische Energie über ein eigenes Netz zu jedem Anschlusspunkt an den Docks verteilt. Dazu durchläuft die Energie Mittelspannungsanlagen, darunter Mittelspannungszellen (konfiguriert nach den spezifischen Anforderungen des Hafens) und Transformatoren zur Reduzierung der Netzspannung für den Verbrauch. Anschließend wird die Energie mittels eines Frequenzumrichters an den Bedarf des Schiffes angepasst und dann erneut über einen Mittelspannungstransformator transformiert. Schließlich wird sie über neue Verteilerzellen zum Schiff geleitet, die die elektrischen Systeme schützen, während das Schiff die für seinen Betrieb benötigte Energie erhält. Der Anschluss am Pier erfolgt über Stecksysteme.

Mit der Technologie und dem Know-how führender Stromnetzbetreiber wie Ormazabal wird die Elektrifizierung von Häfen zu einer der tragenden Säulen der Transformation im Seeverkehr. Sie trägt zur Reduzierung von Emissionen in die Atmosphäre bei und ist ein wichtiger Schritt hin zur Dekarbonisierung unserer Wirtschaft. Können wir Sie dabei unterstützen?