Kreuzfahrtindustrie: Der Hybridwellengenerator (HSG)
Der Hybridwellengenerator (HSG), auf Italienisch “generatore ibrido ad albero”, ist ein seit vielen Jahren verfügbares maritimes Antriebssystem, das erhebliche Vorteile für die Schiffe bieten soll, auf denen er installiert ist. Tatsächlich erzeugt dieses System elektrische Energie aus der Motorenpropulsion anstelle von herkömmlichen elektrischen Generatoren.
Die Merkmale des HSG bieten mehrere Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Diesel-Elektro-Anlage: Die Energieerzeugung an Bord wird optimiert, der Kraftstoffverbrauch wird reduziert (um bis zu signifikante 8%) und die Emissionen werden verringert.
Ein ähnliches System ermöglicht jedoch auch Platzgewinn an Bord. Heutzutage besteht der Maschinenraum aus einem Teil Dieselmotoren für die elektrische Energieerzeugung und einem Teil Antriebsmotoren. Mit dem HSG wird der Motor sowohl für den Antrieb als auch für die Energieerzeugung genutzt. Bereits mit der Installation der Azipod-Antriebe wurde der Maschinenraum verkleinert; dieses System ermöglicht nämlich die Beseitigung herkömmlicher Propellerwellen. Der Antriebsmotor befindet sich in einem 360° drehbaren Pod (der auch als Ruder fungiert), auf dem der Propeller installiert ist.
Shaft Generator System
Heute ist die Kreuzfahrtbranche in zwei Lager geteilt, die azimutale Propulsion (Dieselmotor + Pod) und die traditionelle Propulsion (Dieselmotor + Elektromotor): Werden die Hersteller in der Lage sein, einige Reeder dazu zu überreden, diesen Schritt zumindest auf Schiffen mit begrenztem Elektroverbrauch zu gehen? Der HSG ist nun seit einiger Zeit auf dem Markt und seine Zuverlässigkeit ist daher bewiesen, aber bisher haben sich große Kreuzfahrtschiffe für die beiden oben genannten Lösungen entschieden.
Heute bieten verschiedene Hersteller HSG-Systeme in ihrem Portfolio an, darunter Wärtsilä. Das finnische Unternehmen hat den Fährsektor als eine der Hauptnischen auf dem Weg zu hybriden und voll elektrischen Schiffsbetrieben identifiziert. Die Integration eines Hybridwellengenerators mit Energieakkumulation an Bord eines großen RoRo- oder RoPax-Schiffs bietet eine optimierte Motorlast und die Möglichkeit, elektrische Energie aus dem Hauptmotor anstelle von Hilfsmotoren zu erzeugen. Mit einem reduzierten Kraftstoffverbrauch, geringeren Wartungsanforderungen und Emissionen scheint dieser Ansatz eine logische Wahl zu sein.
Wartsila Shaft-generator
Die Reedereien im Fährsektor stehen unter Druck, die Effizienz zu verbessern, die Betriebskosten zu senken und zu dekarbonisieren, um den strengeren Emissionsvorschriften gerecht zu werden. Im Vergleich zu anderen Schiffstypen sind Fähren jedoch besonders gut positioniert, um von hybriden Wellengenerator-Systemen zu profitieren. Das größere Hotelbelastung liegt jedoch bei Kreuzfahrtschiffen, die Leistungen von mehr als 60 MW installiert haben und daher derzeit vorzugsweise von Dieselmotoren erzeugt werden, die maximal dual fuel betrieben werden können.
Auf Fähren werden traditionell Hilfsmotoren verwendet, um die für Hafenmanöver erforderlichen Antriebe zu versorgen. Sie werden auch verwendet, um die Hotelversorgung zu gewährleisten, d. h. die Energie, die für den Betrieb von Systemen außerhalb des Antriebs benötigt wird, wie Klimaanlagen, Beleuchtung und Kühlsysteme. Mit dem HSG können beide Anforderungen allein durch Batterien gedeckt werden, die derzeit den begrenzten Hotelbedarf im Vergleich zu den Antriebsanforderungen abdecken. Dies bietet jedoch bereits erhebliche Vorteile während Hafenstopps und beim Ein- und Auslaufen aus dem Hafen und/oder in Gebieten mit langsamem Verkehr, wo Emissionen und Lärm unter den spezifizierten Grenzwerten gehalten werden müssen.
Shaft Generator Wartsila
Der HSG trägt heute also erheblich dazu bei, und in einigen Fällen sogar dazu, die Notwendigkeit von Hilfsmotoren und die damit verbundenen Emissionen zu reduzieren oder zu eliminieren. “Die Speicherung von Energie entkoppelt die Energieerzeugung vom Verbrauch, was bedeutet, dass die Ressourcen zur Energieerzeugung an Bord mit maximaler Effizienz arbeiten können, indem sie Energie sofort nach Bedarf liefern und die Redundanz, die Reaktion auf die Last und die Verfügbarkeit von Energie verbessern”, erklärt Michael Kranz, General Manager des Shaft Generator Systems bei Wärtsilä. “Durch die Integration der Batteriespeicherung an Bord ist es viel effizienter, ein HSG-System zu nutzen, das vom Hauptmotor angetrieben wird, anstatt Hilfsmotoren ausschließlich zum Laden der Batterien zu starten, und liefert konstante Spannungs- und Frequenzenergie, auch wenn sich die Geschwindigkeit des Schiffes oder die Propellergeschwindigkeit aufgrund der Seebedingungen ändern”.
Die Forschung im Bereich des Seetransports ist immer auf der Suche nach neuen Lösungen, um den Sektor bis 2050 klimaneutral zu machen. Wenn wir in diesem Tempo weitermachen, werden wir dieses Ziel vor diesem Datum erreichen. Heute ist der Kreuzfahrtsektor der tugendhafteste, gefolgt von Fähren und schließlich von Frachtschiffen. Auch die nicht mehr ganz neue Technologie HSG kann ihren Beitrag leisten; es gibt nur einen Planeten, und die Branche hat die moralische Verpflichtung, zukünftigen Generationen eine immer sauberere See zu hinterlassen.
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