Schnellladesysteme: Aktuelle Technologie für die

Von Maggie Stagner, Elektroingenieurin, Elliott Bay Design Group, 11. August 2023

Da das Engagement für eine nachhaltigere Schifffahrt zunimmt und die Vorschriften strenger werden, steigt die Nachfrage nach emissionsärmeren Betrieben weiter. Infolgedessen steht die Schifffahrtsindustrie vor der Herausforderung einer groß angelegten Elektrifizierung als alternative Energielösung.

Für Elektrofähren ist eine sich entwickelnde TechnologieSchnellladesysteme (RCS) , die mit hoher Geschwindigkeit elektrische Energie vom Ufer an ein Schiff übertragen. Diese Ladesysteme stellen schnell eine Schiff-zu-Land-Verbindung her und bieten so eine Energieübertragungslösung für Schiffe mit kurzen Andockzeiten.

Da sich die Schifffahrtsindustrie der Vereinigten Staaten weiterhin an nachhaltigere Energie- und Antriebstechnologien anpasst und beginnt, Energiespeicher in größerem Maßstab zu integrieren, gibt es bestehende aktive RCS-Optionen, die in Betracht gezogen werden sollten. Vor allem,Skandinavien verfügt über eine beträchtliche Anzahl an Plug-in-Fährenim Einsatz, die mit RCS arbeiten.

Die größte Herausforderung bei der Einführung von RCS sind die Bewegungen des Schiffes relativ zum Pier. Das System muss eine Lücke zum Schiff überbrücken und eine sichere elektrische Verbindung aufrechterhalten, ohne den Schiffsbetrieb zu beeinträchtigen. Daher nutzen die meisten bestehenden Systeme eine positive Rückhaltung, um Schiffsbewegungen zu minimieren. Die Entwicklung solcher Systeme erfordert häufig umfangreiche Installationen oder Änderungen der landseitigen Infrastruktur. Einige Plug-in-Fähren in Skandinavien wurden bereits in Betrieb genommen, bevor die entsprechenden endgültigen Ladesysteme installiert werden konnten. Eine vorübergehende mechanische Testphase kann die Systemfunktionalität nachweisen, was die Kosten für die elektrische Infrastruktur verzögert, bis die geplante Lösung für eine endgültige Installation verifiziert ist.

Die Elliott Bay Design Group (EBDG) arbeitet mit mehreren Kunden an der Entwicklung von Plug-in-Schiffen, darunter Casco Bay Lines, Washington State Ferries und Water Emergency Transportation Authority. Diese Fähren werden zu den ersten Plug-in-Schiffen in Nordamerika gehören und eine nachhaltigere Zukunft der Schifffahrt unterstützen. Angesichts einer breiten Palette sich ständig weiterentwickelnder Technologien ist es für EBDG wichtig, unvoreingenommene technische Analysen bereitzustellen, die die verfügbaren Optionen für Schiffseigentümer und -betreiber genau charakterisieren. Einige der Schlüsselfaktoren, die die unterschiedlichen Systemdesigns bestimmen, sind Schiffs- und Dockkonfigurationen, Automatisierung und Energie Anforderungen, Zeitplan und Route. Die Arten von RCS können grob wie folgt kategorisiert werden:

Stemmann-Technik side FerryCHARGER. Image courtesy Will Ayers, EBDG

Die Herstellung einer sicheren Verbindung zwischen Schiffs- und Landkomponenten ist von größter Bedeutung. Allerdings ist oft eine schnelle Verbindung erwünscht, um die Ladedauer zu maximieren, ohne den Schiffsfahrplan zu beeinträchtigen. Schiffsbewegungen, einschließlich Gezeitenschwankungen, sind eine zu berücksichtigende Herausforderung, die sich auf die Sicherheit und Geschwindigkeit der Verbindung auswirkt.

Die meisten vorhandenen RCS verwenden eine positive Rückhaltevorrichtung, typischerweise eine automatische Festmachervorrichtung, um Schiffsbewegungen am Dock zu minimieren. Während automatisiertes Festmachen in Kombination mit RCS schnell sichere Verbindungen herstellen kann, sind solche Systeme, die an der Seite eines Schiffes angeschlossen werden, nicht gut für eine Endandockkonfiguration geeignet und könnten umfangreiche Änderungen an der Infrastruktur erfordern.

Bugladung, eine alternative Systemkonfiguration, kann entweder auf einer stationären Struktur oder auf der Fahrzeugrampe montiert werden. Diese RCS erfordern möglicherweise keine positive Zurückhaltung und könnten das Ausmaß der notwendigen Infrastrukturänderungen verringern.

Eine andere mögliche Lösung ist agab RCS . Der Davit bietet eine große Auswahl an Verbindungspunkten über einen drehbaren Arm, der die vertikale und horizontale Position anpassen kann, was möglicherweise die Festmacheranordnung vereinfacht. Obwohl ein manueller Davit die Ladedauer durch eine Verlängerung der Anschlusszeit verkürzen kann, könnte diese vergleichsweise einfache Lösung einem Schiff mit geringem Energiebedarf ausreichend Energie liefern.

Im Folgenden werden mehrere aktive und sich entwickelnde RCS-Technologien beschrieben.

Die bestehende und sich wandelnde Ladetechnologie verstärkt das wachsende Engagement für eine nachhaltigere Schifffahrtszukunft. Obwohl die Elektrifizierung von Schiffen herausfordernde Elemente beinhaltet, bietet sie auch die Möglichkeit, zur Weiterentwicklung der Schiffsantriebstechnik beizutragen.