DE102012217710A1 - Fähre für kurze Strecken und Fähranleger - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fähre für kurze Strecken und einen Fähranleger. Für eine möglichst umweltfreundliche Lösung für einen Fährbetrieb für kurze Strecken wird eine Fähre mit einem elektrischen Antriebssystem, einem zumindest einen Superkondensator aufweisenden Energiespeicher zur Versorgung des Antriebssystems mit Energie und einer Ladevorrichtung zum Aufladen des Energiespeichers mit externer Energie sowie ein Fähranleger mit einer Stromversorgungsvorrichtung zur Übertragung von Energie an eine Ladevorrichtung einer derartigen Fähre vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fähre für kurze Strecken und einen Fähranleger.
  • Beim Betrieb von Fähren, speziell auf extrem kurzen Strecken, wird in der Regel die gesamte Antriebsleistung aus Dieselmaschinen generiert. Durch die hohen Betriebszeiten (i.d.R. 24-Stunden-Betrieb) sind die Maschinen nach wenigen Jahren auszutauschen und die Wartungsintervalle der Antriebsmaschinen sind sehr kurz.
  • Fähren, die beispielsweise Kanäle oder Flüsse überqueren, haben oft Fahrzyklen, die folgendermaßen aussehen:
    • – Fahrzyklen pro Tag von 150 bis 300,
    • – bis zu 16 Zyklen pro Stunde,
    • – Zyklusdauer: 90 sec., davon 75–80 sec. mit 100% Leistung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst umweltfreundliche Lösung für einen Fährbetrieb für kurze Strecken anzugeben, die die Nachteile der bekannten Lösung überwindet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fähre mit einem elektrischen Antriebssystem, einem zumindest einen Superkondensator aufweisenden Energiespeicher zur Versorgung des Antriebssystems mit Energie und einer Ladevorrichtung zum Aufladen des Energiespeichers mit externer Energie.
  • Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen Fähranleger mit einer Stromversorgungsvorrichtung zur Übertragung von Energie an eine Ladevorrichtung einer derartigen Fähre.
  • Mit einem elektrischen Antriebssystem, welches typischerweise auf einer Gleichstrom-Energieverteilung basiert, ist es einfach möglich, verschiedene Energiespeicher oder Energiequellen einzubinden. Die erfindungsgemäße Fähre verwendet als Energiespeicher zumindest einen Superkondensator (auch „Ultrakondensator“), da Superkondensatoren in ihrer Eigenschaft als Energiespeicher für kurzzeitige, hohe Energiemengen geeignet sind. Unter Zuhilfenahme von Superkondensatoren hat man die Möglichkeit, die relativ kurzen Fahrzeiten aus dem Energiespeicher zu speisen und an zumindest einer Landseite in einem erfindungsgemäßen Fähranleger wieder mit hoher Leistungsdichte aufzuladen. Dies kann beispielsweise durch eine einfache Kabelverbindung erfolgen, bei der Stromversorgungsvorrichtung des Fähranlegers und Ladevorrichtung der Fähre wie Stecker und Steckdose verbunden werden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung verlagert die Energieerzeugung des Schiffes von Bord an Land und das mittels eines einfachen Mechanismus. Im normalen Fährbetrieb werden Dieselmaschinen somit nicht mehr benötigt und die benötigte Energie kann beispielsweise aus dem normalen Energienetz von einem Anbieter mit einem hohen Anteil regenerativ erzeugter Energie bezogen werden.
  • In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung ist die Fähre mit zumindest einer regenerativen Energiequelle ausgestattet. Diese Energiequellen – wie Photovoltaikanlagen oder Windgeneratoren – haben die Eigenschaft, Energie nur in gewissen energetischen Grenzen zu generieren, zumal auf dem beschränkten Platzangebot einer Fähre. Dennoch kann eine derartige Energiequelle unterstützend wirken, so dass insgesamt weniger Strom aus einem Landnetz entnommen werden muss.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fähranleger mit zumindest einer regenerativen Energiequelle ausgestattet ist. Hier an Land sind die Möglichkeiten natürlich andere, und so kann zumindest ein Großteil der benötigten (Primär-)Energie zur Reduktion von Emissionen aus Sonne und/oder Wind erzeugt werden. Oder aus dem normalen Energienetz vorzugsweise von einem Anbieter mit einem hohen Anteil regenerativ erzeugter Energie bezogen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist dabei der Fähranleger mit einem Zwischenspeicher zur Speicherung überschüssiger regenerativ erzeugter Energie ausgestattet. Aufgrund der bekannten Probleme regenerativer Energiequellen, dass nicht immer Wind weht oder die Sonne scheint, ist es vorteilhaft, die entsprechende Energiequelle derart auszulegen, dass sie den benötigten Strom im Durchschnitt erzeugen kann. Dies bedeutet, dass die in Spitzenzeiten erzeugte Energie für schlechte Zeiten zwischengespeichert werden muss. Hierfür sind verschiedene Technologien bekannt, besonders geeignet ist z.B. eine Speicherung der Energie in Form von Wasserstoff, der durch eine elektro-chemische Zelle erzeugt und bei Bedarf wieder verbrannt werden kann. Der Zwischenspeicher für die regenerativ erzeugte Energie kann also beispielsweise aus einer Elektrolysezelle, einem Wasserstofftank und einer Brennstoffzelle bestehen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Fähranleger mit einem Blockheizkraftwerk ausgestattet. Mit einer derartigen dezentralen Stromversorgung, die beispielsweise auch mit Flüssiggas betrieben werden kann, kann gleichzeitig auch die Abwärme genutzt werden, mit der ein ggf. vorhandenes Wartehäuschen, Ticketschalter etc. für den Fährbetrieb mit Wärme versorgt werden kann. Blockheizkraftwerke haben daher einen guten Wirkungsgrad und können somit auch für einen umweltfreundlichen Fährbetrieb eingesetzt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Fähre mit zumindest einer Diesel-Generator-Einheit ausgestattet. Auf diese Weise ist auch ein autarker (Not-)Betrieb möglich, wobei aufgrund der erwartbaren geringen Einsätze die Wartungsintervalle der bordeigenen Dieselaggregate verlängert werden und damit auch ein Austausch bzw. eine Generalüberholung wesentlich verzögert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Ladevorrichtung der Fähre zumindest eine Induktionsschleife auf. Entsprechendes gilt somit auch für die Stromversorgungsvorrichtung des Fähranlegers, die zur Energieübertragung an die Ladevorrichtung passend auszuführen ist. Bei dieser Form der Energieübertragung entfällt ein aufwändiges Ein- und Ausstecken eines Landanschlusses, wobei die induktiven Schleifen beispielsweise in einer Fahrrampe der Fähre angeordnet sein können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Ladevorrichtung der Fähre zumindest teilweise bewegbar. Dies kann bei einem kabelgebundenen Landanschluss z.B. durch eine wie von einer Kabeltrommel ausrollbaren Ladevorrichtung realisiert sein, so dass zum Einen ein gewisses Spiel in der Verbindung besteht und zum Anderen auch schon während des Andockens und/oder noch beim Abdocken der Energiespeicher der Fähre geladen werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Stromversorgungsvorrichtung des Fähranlegers zumindest teilweise bewegbar. Diese Ausführung ist alternativ oder zusätzlich zu einer bewegbaren Ladevorrichtung der Fähre zu sehen, entsprechend ausgeführt genügt aber eine bewegliche Vorrichtung. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung als z.B. beweglicher Induktionsschlitten, bei dem die Aktivierung der Induktionsschleifen frühzeitig, schon im Andockvorgang, aber auch noch während des Abdockvorgangs erfolgen kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die Figur zeigt:
    eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems einer erfindungsgemäßen Fähre.
  • Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems 1, bei dem mittels einer Gleichstrom-Schiene 7 zwei Motoren 10 zum Antrieb von nicht näher bezeichneten Propellern über Umrichter 9 mit Strom versorgt werden, einer erfindungsgemäßen Fähre. Zur Energieversorgung des Antriebssystems 1 ist ein mit dem Gleichstrom-Bus 7 verbundener Energiespeicher 3 vorgesehen, der zumindest einen Superkondensator 2 (in der Praxis mehrere) umfasst. Aufgeladen wird der Superkondensator 2 über eine vorzugsweise induktiv ausgeführte Ladevorrichtung 4, die über einen weiteren Umrichter 9 mit dem Gleichstrom-Bus 7 verbunden ist. Die Ladevorrichtung 4 ihrerseits erhält Energie über eine geeignet ausgeführte Stromversorgungsvorrichtung eines nicht dargestellten erfindungsgemäßen Fähranlegers, wobei die Stromversorgungsvorrichtung im Falle einer induktiven Ladevorrichtung 4 vorzugsweise als beweglicher Induktionsschlitten ausgeführt ist, so dass der Ladevorgang bereits während des Andockens und noch während des Abdockens erfolgen kann.
  • Zur Reduktion des externen Energiebedarfs ist an Bord der Fähre eine regenerative Energiequelle 5 vorgesehen, als welche beispielsweise eine Photovoltaikanlage verwendet werden kann. Für einen vom Energiespeicher 3 autarken Betrieb – beispielsweise für einen längeren Betrieb, für den der Energiespeicher nicht ausgelegt ist, oder einem Notbetrieb bei Ausfall des Energiespeichers – ist eine Diesel-Generator-Einheit 6 vorgesehen, die wiederum über einen Umrichter 9 mit dem Gleichstrom-Bus 7 verbunden ist.
  • Gesteuert wird der Betrieb über eine Systemsteuerung 8, die in der Figur schematisch mit den Umrichtern 9 verbunden ist und an die Fahrbefehle vom Kapitän der Fähre z.B. über eine Fahrhebelsteuerung 11 gegeben werden.
  • Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Superkondensatoren 2 zur Energieversorgung eines elektrischen Antriebssystems 1 einer Fähre werden die bislang verwendeten Dieselmaschinen nicht mehr benötigt bzw. lediglich eine Diesel-Generator-Einheit 6 für längere Strecken oder einen Notbetrieb eingesetzt, so dass nicht nur die Wartungsintervalle des verbliebenen bordeigenen Dieselaggregats verlängert und damit ein Austausch bzw. eine Generalüberholung wesentlich verzögert werden, sondern auch im Normalbetrieb keine Schadstoffemissionen anfallen.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Fähre für kurze Strecken und einen Fähranleger. Für eine möglichst umweltfreundliche Lösung für einen Fährbetrieb für kurze Strecken wird eine Fähre mit einem elektrischen Antriebssystem, einem zumindest einen Superkondensator aufweisenden Energiespeicher zur Versorgung des Antriebssystems mit Energie und einer Ladevorrichtung zum Aufladen des Energiespeichers mit externer Energie sowie ein Fähranleger mit einer Stromversorgungsvorrichtung zur Übertragung von Energie an eine Ladevorrichtung einer derartigen Fähre vorgeschlagen.

Claims (10)

  1. Fähre mit einem elektrischen Antriebssystem (1), einem zumindest einen Superkondensator (2) aufweisenden Energiespeicher (3) zur Versorgung des Antriebssystems (1) mit Energie und einer Ladevorrichtung (4) zum Aufladen des Energiespeichers (3) mit externer Energie.
  2. Fähre nach Anspruch 1 mit zumindest einer regenerativen Energiequelle (5).
  3. Fähre nach Anspruch 1 oder 2 mit zumindest einer Diesel-Generator-Einheit (6).
  4. Fähre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladevorrichtung (4) zumindest eine Induktionsschleife aufweist.
  5. Fähre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladevorrichtung (4) zumindest teilweise bewegbar ist.
  6. Fähranleger mit einer Stromversorgungsvorrichtung zur Übertragung von Energie an eine Ladevorrichtung (4) einer Fähre nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  7. Fähranleger nach Anspruch 6 mit zumindest einer regenerativen Energiequelle.
  8. Fähranleger nach Anspruch 7 mit einem Zwischenspeicher zur Speicherung überschüssiger regenerativ erzeugter Energie.
  9. Fähranleger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einem Blockheizkraftwerk.
  10. Fähranleger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Stromversorgungsvorrichtung zumindest teilweise bewegbar ist.
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