Hafenelektrifizierung: Was ist das und wie funktioniert es?

Der Seeverkehr steht vor einem Weg in Richtung Null-Emissionen, bei dem die Elektrifizierung der Häfen eine tragende Säule darstellt

Die Bedeutung des Seeverkehrs in unserem täglichen Leben wird von den meisten von uns vielleicht unterschätzt. Dabei hat der Mensch die großen Verkehrswege der Meere und Flüsse seit Anbeginn der Zeit zu seinem Vorteil genutzt, und dies war entscheidend für den Fortschritt unserer Gesellschaften. Unsere Welt ist ohne die Seewege, die den Transport wichtiger Rohstoffe und Menschen von einem Ende der Welt zum anderen ermöglichten, kaum vorstellbar. Ob Griechen, Ägypter, Karthager, Chinesen, Römer, Portugiesen, Spanier, Engländer, Franzosen oder viele andere – jedes einzelne der großen Reiche nutzte Schiffe für den Handel und war damit der Motor der heutigen Globalisierung. Diese Bedeutung für unsere Gesellschaft – erklärt sich durch die hohe Effizienz dieser Transportart – hat bis heute zugenommen; 90 % der weltweit transportierten Güter werden über Meere und Ozeane transportiert. Und man könnte fragen: Welchen Platz hat die Elektrifizierung der Häfen in dieser Gleichung? Legen wir los.

Die enormen Zahlen im Zusammenhang mit dem Seeverkehr – stellen wir uns vor, dass während Sie diesen Artikel lesen, 20.000.000 Container von 5.000 Handelsschiffen transportiert werden, die unsere Meere befahren – implizieren auch Kriterien für die Umweltauswirkungen, wie Transport & Environment berichtet. Das Institut schätzt, dass 1.000 Millionen Tonnen CO2 (3 % der weltweiten Emissionen) von einem Sektor ausgestoßen werden, dessen Auswirkungen bis Mitte des Jahrhunderts um 50 % zunehmen werden, wenn keine alternativen Maßnahmen ergriffen werden. Zu diesen Maßnahmen, zu denen der Ersatz herkömmlicher Kraftstoffe durch Alternativen gehört, die mit erneuerbarer Energie wie grünem Wasserstoff erzeugt werden, gehört die sehr relevante Elektrifizierung der Häfen. Und diese sind für den Empfang der Waren und Personen zuständig, die die Schiffe von einem Ort zum anderen transportieren.

Warum ist die Elektrifizierung von Häfen notwendig?

Anders als wir vielleicht denken, hört die Aktivität eines Schiffes nicht auf, wenn es im Hafen ankommt, sondern steigert sich rasend schnell, um seine Mission zu erfüllen und erneut über die Meere zu segeln, auf der Suche nach einer anderen Einfahrt, wo es wieder anlegen kann; und so weiter. Wenn ein Schiff anlegt, muss es sein Energiesystem aufrechterhalten, um seinen Betrieb zu gewährleisten, während das Personal an Bord die wertvollen Waren auslädt oder den Passagieren bei der Rückkehr an Land hilft. Diese Energie wird durch Hilfssysteme erzeugt, die den Betrieb dieser kleinen schwimmenden Städte für ihre Besatzungen ermöglichen. Dies geht jedoch mit erheblichen Kosten in Form von Emissionen schädlicher Gase wie Schwefeloxid, Stickoxid, Kohlendioxid und Feinstaub einher; dies stellt eine Gefahr für die Bevölkerung in der Nähe der Hafenanlagen dar und vergrößert zusätzlich den bereits beträchtlichen atmosphärischen Fußabdruck, der durch ihre Aktivitäten entsteht. Transport & Die Umweltbehörde beziffert die Auswirkungen von Urlaubskreuzfahrten allein auf die Emissionen von 1 Milliarde Autos.

Ein eigenes Kapitel verdienen die Unannehmlichkeiten, die durch den ständigen Lärm und die Vibrationen der Verbrennungsstromgeneratoren selbst entstehen, die in Betrieb bleiben, um die Stromversorgung der Schiffe zu gewährleisten. Darunter leidet die Bevölkerung in der Nähe der Häfen, wo

Nun, es gibt eine Technologie (mit einer langen Geschichte in Anwendungen wie z. B. im kleinen Freizeit- oder Militärbereich), die den Betrieb eines für uns grundlegenden Sektors garantiert und die Probleme, die beim Anlegen von Schiffen entstehen, ein für alle Mal beseitigt: die Elektrifizierung von Häfen.

Diese Technologie basiert darauf, Schiffen während ihrer Liegezeit in Häfen eine sichere und stabile elektrische Verbindung zu bieten. Dies ist die sogenannte Landstromversorgung (On-Shore Power Supply, OPS), die es diesen Schiffen ermöglicht, vom Hafen selbst mit Strom versorgt zu werden, ohne dass ihre Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung laufen müssen. Dadurch werden Lärm, Vibrationen und schädliche Emissionen für die den Hafenanlagen am nächsten gelegenen Bevölkerungszentren praktisch vollständig vermieden. Diese OPS-Technologie umfasst die Stromversorgung der Schiffe vom Land aus sowohl mit Niederspannung (400 V / 480 V) als auch mit Hochspannung (6,6 kV / 11 kV).

Bis 2030 müssen grüne Häfen Realität in allen europäischen Ländern sein, wie es die Umweltvorschriften der Europäischen Union und ihre Verpflichtungen zur Emissionsreduzierung vorsehen. Nicht umsonst schätzt die EU selbst, dass das in den europäischen Häfen umgeschlagene Gütervolumen im Jahr 2030 um 50 % gegenüber dem Wert von 2001 steigen wird, als es 3,7 Milliarden Tonnen erreichte. ein Anstieg, der, wenn es keine Änderungen im Betrieb gibt, den CO2-Fußabdruck dieser Art von Aktivität weiter erhöhen wird.

Wie funktioniert eine OPS-Lösung?

Damit die elektrische Verbindung von Schiffen einwandfrei funktioniert, ist eine Infrastruktur erforderlich, die die Energieversorgung der Schiffe jederzeit gewährleistet. Und je nach Schiffstyp kann die vorhandene elektrische Infrastruktur eines Hafens dessen Bedarf nicht decken; wie dies bei einem großen Kreuzfahrtschiff der Fall ist, dessen Tagesverbrauch beachtliche 10 oder 12 MW erreichen kann, verglichen mit den 2-4 MW, die eine Fähre benötigt. Um dies zu erreichen, benötigen Häfen ein eigenes Umspannwerk, das als Einspeisepunkt für die zusätzlich benötigte Energie dient, um den Service zu gewährleisten.

Vom Umspannwerk aus, das an den Eigenbedarf des Hafens angepasst ist, wird die elektrische Energie über ein eigenes Netz verteilt, das zu den einzelnen Anschlusspunkten an den Docks führt. Dazu durchläuft die Energie die Mittelspannungsschaltanlage, die sowohl Mittelspannungszellen – in der von der Hafeninfrastruktur selbst benötigten Konfiguration – als auch Transformatoren zur Reduzierung der Netzspannung für den Verbrauch umfasst. Darüber hinaus wird dieser Strom von einem Frequenzumrichter aufbereitet, um ihn an den Bedarf des Kundenschiffs anzupassen, und mithilfe eines Mittelspannungstransformators erneut angepasst. Dank einer neuen Reihe von Verteilzellen, die die elektrischen Systeme jederzeit schützen, während das Schiff die für seinen Betrieb notwendige Energie erhält, wird er zum Schiff selbst geleitet. Am Dock selbst erfolgt der Anschluss über Stecksysteme.

Mit der Technologie und Erfahrung führender Unternehmen im Bereich Stromnetze wie Ormazabal wird die Elektrifizierung der Häfen zu einem der Grundpfeiler der Veränderung des Seeverkehrsmodells, wodurch eine Reduzierung der Luftemissionen erreicht und entschlossene Schritte in Richtung Dekarbonisierung unserer Wirtschaft unternommen werden. Können wir Ihnen dabei helfen?