Hybridfähre mit Baumüller Antriebssystem

Umweltfreundlich über die Weser

Dieselgeneratoren und Elektromotoren sind eine gelungene Kombination und der perfekte Weg hin zu mehr Umweltschutz und Kraftstoffeinsparungen. In der neuen Fähre Farge, die nahe Bremen Fahrzeuge und Personen über die Weser transportiert, sorgt ein solches hybrides Antriebssystem für deutliche Kraftstoffersparnis, minimale Emissionen und eine verbesserte Manövrierfähigkeit.

Der Maschinenraum der Farge, die Dieselmotoren funktionieren als Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie I Bild: Irene NeumannTunnel oder Fähre, das ist die Frage, die sich Auto- und LKW-Fahrer nahe Bremen jeden Tag auf’s Neue stellen müssen. Staus und Bauarbeiten führten dazu, dass immer mehr Fahrzeuge, darunter auch schwere LKWs, die Weserüberquerung mit der Fähre immer mehr dem durch den Tunnel vorziehen. Ein Grund zur Freude für den Betreiber der Fährgesellschaft Bremen-Stedingen (FBS) und schließlich Anlass zum Neubau einer Fähre für den Transport zwischen dem niedersächsischen Berne und dem Bremer Stadtteil Farge. Entstanden ist ein effizientes und umweltfreundliches Schiff mit einem bislang einzigartigen Antriebssystem, mit dem die FBS die aktuellen Umweltanforderungen nicht nur erfüllt, sondern deutlich übertrifft. Die Farge ist die erste hybride Personen- und Fahrzeugfähre in dieser Größenordnung in Deutschland, die FBS übernimmt damit eine Vorreiterrolle in Sachen innovative, umweltfreundliche Fähren.

Die FBS beauftragte die SET Schiffbau- und Entwicklungsgesellschaft in Tangermünde mit dem Bau der innovativen Fähre. Verantwortlich für das Antriebssystem war der Spezialist für elektrische Antriebstechnik Baumüller mit Stammsitz in Nürnberg. Die Baumüller-Tochter Baumüller Anlagen-Systemtechnik übernahm in enger Zusammenarbeit mit der Werft das komplette Engineering des Antriebssystems, das eine Kombination aus Baumüller-Produkten und Fremdkomponenten, z.B. die Batterien, ist. Neben den Antrieben und Schaltschränken lieferte Baumüller außerdem spezielle Software für das Energiemanagement an Bord.

 

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Die Technik

Das Prinzip der Fähre ist, dass Dieselmotoren und Elektromotoren geschickt kombiniert maximale Effizienz bringen. Drei Dieselmotoren sind an Bord, wovon nur zwei regulär in Betrieb sind, einer gilt als Notaggregat. Insgesamt bringen die sogenannten Generator Power Units eine Gesamtleistung von über 1300 kVA. Die Dieselmotoren wirken nur noch als Generatoren und sind als solche nicht mehr den Leistungsspitzen ausgesetzt, wie es beim direkten Einsatz als Fahrantrieb der Fall wäre. Dadurch werden die Dieselmotoren stets im optimalen Wirkungsgrad betrieben und können von Anfang an kleiner ausfallen. Überschüssige Energie, die von den Generatoren produziert wird oder durch Rückspeisung wieder ins System kommt, wird in Batterien gespeichert, anstatt wie früher als Wärme verloren zu gehen. Alle Akkus sind in einem eigenen Batterieraum untergebracht und fassen insgesamt eine Kapazität von 80 kWh. Leistungsspitzen, die vom Antrieb gefordert sind, werden damit nicht an die Generatoren weitergegeben, sondern mit Energie aus den Batterien aufgefangen. Damit kann die Fähre eine entsprechende Zeit im „Green Modus“ sogar komplett elektrisch fahren. Das komplette System kann bei Bedarf sogar gesamthaft auf alternative Energiespeicher umgerüstet werden, erklärt Swen Jacob, Regionalleiter Nord und Skandinavien bei Baumüller, wenn zum Beispiel die Technik eines Tages bereit für den Einsatz von Wasserstoffantrieben ist.

Die Akkus sind in einem eigenen Batterieraum untergebracht, und fassen insgesamt eine Kapazität von 80 kWh I Bild: Irene NeumannAngetrieben wird die Fähre über vier Antriebspropeller, zwei vorne und zwei hinten. Diese werden von vier Elektromotoren vom Typ DS2-200 aus dem Hause Baumüller bewegt. Dabei handelt es sich um Synchronmotoren, die ein besonders hohes Beschleunigungsvermögen und eine sehr hohe Leistungsdichte bieten. Die Motoren sind in luft- und wassergekühlter Ausführung verfügbar und kommen in der Fähre in der Variante mit Wasserkühlung zum Einsatz.

Durch die Kombination der Diesel- und Elektromotoren in der Fähre spart der Betreiber deutlich Treibstoff ein. Weil weniger Kraftstoff verbrannt werden muss, stößt das System weniger Schadstoffe aus als die Antriebe der rein dieselbetriebenen Vorgängermodelle. Unterstützt wird das noch durch den Einsatz hochmoderner Abgasfilter. Damit übertrifft die Fähre alle gesetzlichen Umweltanforderungen deutlich und ist so umweltfreundlich, dass sie sogar vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur finanziell gefördert wird.

Beste Manövrierfähigkeit

Neben ihrer Umweltfreundlichkeit und den geringeren Kraftstoffkosten bietet die Farge mit ihrem hybriden Antriebssystem noch einen weiteren Vorteil: Die Manövrierfähigkeit des Schiffes wird durch die Eigenschaften der Elektromotoren deutlich verbessert. Grund dafür ist, dass Elektromotoren unmittelbarer auf Anpassungen bei Drehzahl und Drehmoment reagieren, das verbessert auch die Reaktionsfähigkeit und damit die Manövrierfähigkeit des Schiffes. Ein wichtiger Punkt, wenn man bedenkt, dass die Farge nur eine kurze Strecke von ca. 400 Metern vom einem zum anderen Weserufer zurücklegt und quasi ständig am an- und ablegen ist.

Ein weiterer Vorteil ist für alle an Bord jederzeit deutlich spürbar. Die Reduktion von sechs auf nur drei Dieselmotoren führt zu einer deutlich geringeren Geräuschkulisse, außerdem beeinflusst die Laufruhe der Elektromotoren das Fahrgefühl positiv.

Technisches Highlight: Selbstregelndes Energie- und BatteriemanagementGeschäftsführer der FBS Andreas Bettray bedankt sich bei Swen Jacob von Baumüller für die gute Zusammenarbeit I Bild: Irene Neumann

Ein technisches Highlight am Antriebskonzept der Farge ist das Batterie- und Energiemanagementsystem. Die eigens von Baumüller programmierte Software stellt sicher, dass die Antriebe immer so effizient wie möglich laufen. So regelt das System selbst, wie viele Dieselmotoren in Betrieb sind oder wie viel Energie z.B. aus den Akkus entnommen wird. Informationen über den aktuellen Betriebsstatus aller Antriebe und Akkus werden übersichtlich über jeweils einem Monitor im Maschinenraum und am Steuerpult angezeigt. Kapitän und Maschinist sind so stets informiert und es wird durch die Selbstregelung des Systems noch zusätzlich Energie und damit Kraftstoff eingespart.

Möglich wurde diese erfolgreiche und innovative Ausrüstung der Fähre dadurch, dass das Baumüller Systemhaus, die Baumüller Anlagen-Systemtechnik, sowohl langjähriges Know-how in der Antriebstechnik als auch Erfahrung in der Ausrüstung von Schiffen und mit der Programmierung von Energiemanagementsystemen für Industrieanlagen und Marineanwendungen mit ins Projekt brachte.

Hybridfähre Farge: Inspirierende Zusammenarbeit zwischen FBS und Baumüller
https://youtu.be/QFgcussmPck
 

Hybridfähre Farge: Baumüller rüstet das Antriebssystem mit neuester Technik aus
https://youtu.be/0o41NoSWE7w