Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Zero Emission Ship, Sustainable Energy, Hydrogen-Fuel Cell, Electric Propulsion, Batteries
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Das Projekt Helios wurde auf Initiative von Shiptec AG in Zusammenarbeit mit der Firma INERSO GmbH lanciert, um den Einsatz von Wasserstoff in der Schweizer Binnenschifffahrt zu analysieren. Mit Unterstützung des Bundesamtes für Energie (BFE), der Schifffahrtsgesellschaft Vierwaldstättersee (SGV) und der Centralschweizerischen Kraftwerke AG gilt es die Frage zu klären, ob ein Fahrgastschiff mittlerer Grösse ökonomisch und ökologisch sinnvoll betrieben werden kann.
In der Folge wurde während dem Projekt anhand eines bestehenden Personenschiffs der SGV, dem MS Saphir, ein hypothetischer Umbau von einem Dieselantrieb auf einen Wasserstoffantrieb durchgeführt. Neben den schiffbaulichen Aspekten eines solchen Umbaus inklusive der zu verwendenden Regularien, wurde auch die Herstellung und Verfügbarkeit von Wasserstoff sowie die geeignetste Speicherform untersucht.
Technisch ist es durchaus möglich ein bestehendes Passagierschiff auf einem Schweizer Binnensee auf einen Wasserstoffantrieb umzurüsten. Es müssen allerdings durch den Platzbedarf von neuen Systemen gewisse Kompromisse in der Nutzung der Räume eingegangen werden, was sich bei einem Neubau einfacher gestaltet. Je nach Einsatzprofil eines Binnenschiffs, so hat es sich im Laufe des Projekts gezeigt, ist ein Wasserstoff-Batterie-Hybridsystem sinnvoller. Haupttreiber für diese Entscheidung sind neben dem verfügbaren Platz und Gewicht die tägliche Anlegezeit und die maximal übertragbare Energie vom Landstromnetz. Auch die Verfügbarkeit von nachhaltig produziertem Wasserstoff in verschiedenen Formen, vor allem aber als auf 350 bar komprimiertes Gas, wie er in diesem Projekt ausgewählt wurde, ist in der Schweiz gegeben.
Zurzeit ist der Betrieb eines Wasserstoffantriebs kommerziell noch nicht konkurrenzfähig mit mineralölsteuerbefreitem Dieselkraftstoff. Mit Blick auf die Entwicklung des Einsatzes von Wasserstoff im Strassenverkehr und den Produktionsanlagen die sich im Bau bzw. frisch im Betrieb befinden, ist in den nächsten Jahren mit einer kontinuierlichen Preisreduktion beim Wasserstoff zu rechnen. Neben den Betriebskosten sind mit Kosten für einen Neu- oder Umbau des Schiffs und Erstinvestitionen in Tankstelleninfrastruktur von total CHF 3.6 bis 4.4 Mio. zu rechnen.
Dem gegenüber steht ein absolut schadstofffreier Betreib eines Personenschiffs auf einem Schweizer Binnensee. Neben der Schadstoffreduktion ist auch die Lärm- und Vibrationsbelastung an Bord und für Anwohner von Schiffslandestellen geringer. Dies alles geht mit einem grossen Imagegewinn für die betreibende Schifffahrtsgesellschaft einher.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The Helios project was launched on the initiative of Shiptec AG in collaboration with INERSO GmbH to analyse the use of hydrogen in Swiss inland shipping. With the support of the Federal Office for Energy (SFOE), the shipping company Lake Lucerne (SGV) and Centralschweizerische Kraftwerke AG, the question to be clarified is whether a passenger ship of medium size can be operated economically and ecologically.
As a result, a hypothetical conversion from a diesel engine to a hydrogen propulsion system was carried out during the project based on an existing passenger ship of the SGV, the MS Saphir. In addition to the shipbuilding aspects of such a conversion, including the regulations to be used, the production and availability of hydrogen as well as the most suitable form of hydrogen storage were examined.
Technically, it is quite possible to convert an existing passenger ship on a Swiss inland lake to a hydrogen propulsion system. However, due to the space requirements of new systems, certain compromises have to be made in the use of the rooms, which is simpler in a new ship. Depending on the operational profile of an inland vessel, as the project has shown, a hydrogen-battery hybrid system makes more sense. The main drivers for this decision are, in addition to the available space and weight, the daily docking time and the maximum transferable energy from the shore power grid. Sustainably produced hydrogen in various forms, but above all as 350 bar of compressed gas, as selected in this project, is available in Switzerland.
At present, the operation of a hydrogen propulsion system is not yet commercially competitive with mineral oil-tax-exempt diesel fuel. With regard to the development of hydrogen infrastructure for road traffic and the production facilities that are under construction or freshly in operation, a continuous reduction in the price of hydrogen is expected over the next few years. In addition to the operating costs, costs for a new or rebuild of the ship and initial investments in filling station infrastructure totalling CHF 3.6 to 4.4 million are to be expected.
The benefit is a completely pollutant-free operation of a passenger ship on a Swiss inland lake. In addition to reducing pollutants, the noise and vibration load on board and for residents of ship landing points is lower. All this goes hand in hand with a big image gain for the operating shipping company.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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Le projet Helios a été lancé à l’initiative de Shiptec AG en collaboration avec INERSO GmbH pour analyser l’utilisation de l’hydrogène dans la navigation intérieure en Suisse. Avec le soutien de l'Office fédéral de l'énergie (OFEN), de la compagnie maritime Lake Lucerne (SGV) et Centralschweizerische Kraftwerke AG, il reste à clarifier la question de savoir si un navire à passagers de taille moyenne peut être exploité de manière économique et écologique.
En conséquence, une hypothétique conversion d'un moteur diesel en un système de propulsion à l'hydrogène a été réalisée pendant le projet sur la base d'un navire à passagers existant du SGV, le MS Saphir. Outre les aspects de cette transformation liés à la construction navale, y compris la réglementation à appliquer, la production et la disponibilité d'hydrogène ainsi que la forme de stockage la plus appropriée ont été examinées.
Techniquement, il est tout à fait possible de convertir un navire à passagers existant sur un lac intérieur suisse en un système de propulsion à l'hydrogène. Toutefois, en raison des exigences d'espace des nouveaux systèmes, certains compromis doivent être faits dans l'utilisation des salles, ce qui est plus simple dans un nouveau bâtiment. Comme le projet l’a montré, un système hybride à batterie à hydrogène a plus de sens, tout dépendant du profil opérationnel du bateau. Outre l’espace et le poids disponibles, les principaux facteurs qui ont motivé cette décision sont le temps d’accostage quotidien et le maximum d’énergie transférable provenant du réseau électrique à quai. La disponibilité d’hydrogène produit de manière durable sous différentes formes, mais surtout sous la forme de 350 bars de gaz comprimé, choisie dans le cadre de ce projet, est disponible en Suisse.
À l'heure actuelle, l'exploitation d'un système de propulsion à l'hydrogène n'est pas encore compétitive sur le plan commercial avec le carburant diesel exempté de la taxe sur les huiles minérales. En ce qui concerne le développement de l'hydrogène dans le trafic routier et les installations de production en construction ou récemment mises en service, une réduction continue du prix par kilogramme d'hydrogène est attendue au cours des prochaines années. Outre les coûts d'exploitation, il faut s'attendre à des coûts de nouvelle construction ou de reconstruction du navire et à des investissements initiaux dans l'infrastructure des stations-service d'un montant total de 3,6 à 4,4 millions de CHF.
En face se trouve un navire à passagers entièrement dépourvu de polluants sur un lac intérieur suisse. En plus de réduire les polluants, la charge sonore et vibratoire à bord et pour les résidents des points d'atterrissage des navires est moindre. Tout cela va de pair avec un gain d’image important pour la société de transport maritime exploitante.
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Bei Neuentwicklungen oder grösseren Umbauten von Schiffen, im speziellen auch auf Binnenschiffen (touristische Ausflugs- und Kurs-Fahrgastschiffe oder auch Lastschiffe), wird dem Energieverbrauch und der Energieerzeugung für Antriebs und Bordsysteme immer grössere Aufmerksamkeit geschenkt. Dieses Vorgehen hat zum Ziel, signifikante Energieeinsparungen und Emissionsminderungen zu erreichen, ein nicht zu vernachlässigendes Potential zur Betriebskostensenkung auszuschöpfen und, nicht zuletzt, einen touristischen Imagegewinn auszuschöpfen.
Das Projekt «Helios» umfasst die Entwicklung und den Bau eines Binnensee-Fahrgastschiffes, wel-ches regional erzeugten und erneuerbaren Strom mittels innovativer Sektorkopplungs-Technologie von Wasserstoff als Energieträger und einem neuartigen Energie- und Antriebskonzept mit Brenn-stoffzellen, Batteriepufferung und elektrischem Motor für den CO2-neutralen Schiffsantrieb nutzt.
Im Rahmen eines ersten Teils des vom BfE und privat geförderten Modellprojektes wurden relevante und sehr verschiedene Aufgabenbereiche und Teilprojekte identifiziert. Verschiedene spezialisierte Gruppen können so, sofern möglich, parallel und unabhängig ar-beiten. Dies erfolgt unter ständiger Berücksichtigung der auftretenden Abhängigkeiten, welche sich in diesem ersten, generellen Arbeitsteil herausgestellt haben. Besonderes Augenmerk gilt den Ab-hängigkeiten von der Art und Weise, wie Wasserstoff gespeichert und gelagert werden kann. Die Fragestellung nach dieser Form von Wasserstoff (im weitesten Sinne), beeinflusst die gesamte Arbeit im Projekt. Zusätzlich müssen die technische Umsetzung gewährleistet und diverse schiffbauliche Vorschriften eingehalten werden. Somit können als erste Erkenntnisse im Projekt diese Abhängigkei-ten und die Priorisierung der Arbeitspakete betrachtet werden.
Wegen dieser sehr hohen Komplexität dieser verschiedenen, hochspezialisierten Teilbereichen, wer-den im Frühjahr 2019 Koordinationworkshops mit allen Teilnehmern stattfinden. Auf diese Weise wird das Bundesamt für Verkehr als eigentliche Zulassungsstelle für ein Fahrgastschiff mit Wasser-stoffantrieb früh in das Projekt mit einbezogen.
Zugehörige Dokumente
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