Arne Falkenhorst, RWE Offshore Wind GmbH, Hamburg; Thilo Jürgens-Tatje, ISM GmbH, Hamburg
Offshore-Windpark-Betreiber sehen sich zunehmend mit der Notwendigkeit konfrontiert, nachhaltige und effiziente Lösungen für die Versorgung im Betrieb ihrer Windparks zu entwickeln. Insbesondere Service Operation Vessels (SOVs), die für die Wartung und den Betrieb von Offshore-Windparks unerlässlich sind, stehen im Mittelpunkt aktueller Überlegungen zur Umweltverträglichkeit und Effizienz. Gegenüber Windpark-Errichterschiffen bieten diese SOVs deutlich mehr Potenzial für alternative Antriebe. Das verhältnismäßig dynamische Operationsprofil, die verhältnismäßig kurzen Fahrtstrecken und regelmäßigen Liegezeiten dieser Schiffe begünstigen den Einsatz von Technologien wie Brennstoffzellen und Batterien in Kombination mit alternativen Kraftstoffen. Der Entwurf von modernen Energiesystemen für diese Schiffe ist durch die entsprechend hohe Anzahl der verfügbaren Technologien und Produkte eine Herausforderung. Neben der Auswahl und Dimensionierung der einzelnen Komponenten, ist der Entwurf einer passenden Power-Management-Strategie essenziell, damit das Gesamtsystem effizient und zuverlässig funktioniert. Die begrenzte Verfügbarkeit von Bunkerschiffen für alternative Kraftstoffe, die oft geringen Landstromleistungen und die nicht vorhanden Offshore-Ladepunkte, gehören heute allerdings zur Realität und schränken die technischen Möglichkeiten teilweise stark ein. Die reale landseitige oder im Windpark verortete Energieversorgungslage hat folglich erheblichen Einfluss auf den Entwurf des Energiesystems des Schiffes. Ein ganzheitlicher und gemeinsamer Entwurf von Schiff und Energieversorgungskonzept muss somit zwingend in den Entwurfsprozess eingebracht werden. Ein typisches Henne-Ei-Problem ergibt sich aus den sehr unterschiedlichen Projektlaufzeiten für den Bau eines Offshore-Windparks und den Bau eines SOVs. Die Planungen für den Windpark sind bereits weit fortgeschritten, wenn die Fragestellung der Energiequelle und -speicherform für das Schiff betrachtet wird. Eine Integration von Ladepunkten in den Windpark ist somit z.B. nicht unbedingt mehr möglich. Es ist daher wichtig, bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt eine technisch fundiertes Gesamtkonzept bzgl. der Messgrößen Ökologie und Ökonomie treffen zu können. Herkömmliche Auslegungsmethoden anhand von statistischen Leistungsbilanzen können diese Anforderungen nur unzureichend abbilden, da Zusammenhänge wie Lade- und Entladevorgänge von Batterien in Hybridsystemen zeitlich aufgelöst betrachtet werden müssen. In diesem Vortrag wird ein neuartiger ganzheitlicher Ansatz für die Auslegung von Schiffsenergiesystemen präsentiert, der sowohl das Operationsprofil als auch äußere Parameter wie die landseitige Versorgungslage integriert betrachtet. Der Ansatz nutzt Simulationen, um vergleichende Life Cycle Costing Betrachtungen zu ermöglichen. Darauf aufbauend kann ein Optimierungsverfahren genutzt werden, um die optimale Energiesystem-Konfiguration zu bestimmen. In unserem Vortrag stellen wir einerseits die verwendete Methodik dar und vergleichen exemplarisch mehrere mögliche Kombinationen aus Energiesystemen und Energiebereitstellungsinfrastruktur für ein SOV auf technischer, ökonomischer und ökologischer Ebene. Dabei werden insbesondere die Themen Methanol, Hybridantriebe und Offshore-Ladestationen betrachtet. Die Untersuchungen sind das Ergebnis einer Kooperation zwischen der RWE Offshore Wind GmbH und dem Ingenieurbüro für Schiffsmaschinenbau - ISM GmbH.