Präsentation für: Innovationskonferenz "E-Mobilität in der Binnen und Küstenschifffahrt" - Ein Unternehmen der - e-mobis
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Präsentation für:
Innovationskonferenz
“E-Mobilität in der Binnen und Küstenschifffahrt”
Ein Unternehmen der
Bremen, 28. Januar 2020
Agenda • Vorstellung der Firma Ostseestaal/Ampereship • Referenzschiffe • Projektrealisierung / Vorgehensweise
Company facts CIG: • Ampereship (AS) / Ostseestaal (OS) ist Teil der Central Industry Group (CIG) • CIG besteht aus 10 Unternehmen in NL, GE, HK and CN • CIG : 150 Mio. Umsatz, ca. 500 feste und 300 flexible Mitarbeiter Ostseestaal: • OS ist das größte Unternehmen von CIG • OS verwaltet weitere Tochterunternehmen (OTS, Ampereship etc.) • OS: ca. 35 Mio. Umsatz, ca. 200 feste und 150 flexible Mitarbeiter • OS – gehört wie alle anderen CIG Unternehmen seit 2016 zur NIMBUS Gruppe.
Production site in Stralsund
Maritime Design, engineering & building kits
Maritime Production of complete ship kits & blocks for shipyards worldwide
Building kits for shipbuilding Super-Yacht building kits
Tooling for the Wind industry The rotor blade consists of an inner part of steel with back boxes of aluminum and a tip made of glass fiber composite
Tooling for the Wind industry Webtools for wind turbine blades
Tooling for the Wind industry Root Joint moulds
Renewables Hub cap for a tidal turbine
Tools for the aviation industry References :
Tools for the aviation industry Fuselage mould Airbus A350-1000
Tools for the aviation industry Metal mould for Boeing 787
Werzeuge für die Luftfahrtindustrie Metal mould for the Vega C rocket nose cone
Industrie Tank shells in Tobolsk, Russia
Architektur Porsche Pavilion, Wolfsburg Germany, 2012
Architektur Infoversum, Groningen NL, 2014
Elektro-Solar- Schiffe und Fähren ”Made in Germany“
Marktanalyse Berufsschifffahrt / Produktanalyse
Deutschland
812 x Tagesausflugsschiffe
61 x Kabinenschiffe
131 x Fahrgastschiffe
188 x Personenbarkassen
119 x Personenfähren
144 x Wagenfähren
Schweiz/Österreich
280 x Fahrgastschiffe/FährenMarktanalyse Berufsschifffahrt / Produktanalyse
Altersstruktur des potenziellen
Schiffneubaumarktes (Deutschland)
< 7 Jahre
8 - 17 Jahre
18 - 37 Jahre
38 - 57 Jahre
Anzahl
58 - 77 Jahre
78 - 96 Jahre
> 96 Jahre
0 100 200 300 400Marktanalyse Berufsschifffahrt / Produktanalyse
Ergebnis: Bestand des nachfolgenden theoretischen Schiffneubaupotenzials
im deutschsprachigen Raum
Parameter: > 40 Jahre / max. 9 m Breite / max. 40 m Länge
Parameter: > 60 Jahre / max. 9 m Breite / max. 40 m LängeReferenzen 10 x Elektro-Solar-Schiffe und Fähren seit 2013 • Overschmidt 1 x 60 PAX Passenger ship, Solaaris , Aasee, Münster • Weiße Flotte HST 4 x 60 PAX Ferries, Berlin BVG (Fährbär 1 – 4) • Weiße Flotte HST 1 x 60 PAX Passenger ship, Wolfsburg (Sünje) • Talsperrenbetrieb 1 x Service- and inspection boat (Rappbode) • Weiße Flotte HST 1 x 60 PAX Passenger ship, Wolfsburg (Aluna) • Eisenhardt 1 x 200 PAX Seminar ship, Berlin (Orca ten Broke) • Gemeinde Oberbillig 1 x Car ferry, Deutschland-Luxemburg
Referenz:
4 x 60 PAX Fähren Berliner VB, Berlin
• Katamaran aus Aluminium
(behindertengerecht)
• 2 x Sail-Drive Elektromotoren mit
je 10 kW
• 1 x Querstrahlruder Bug 6 kW
• 2 x Blei-Gel-Batteriebänke mit
Batteriemanagementsystem,
Gesamtspannung 48 V,
Gesamtkapazität: 70 kWh
• 52 Solarmodule mit je 205 W mit
einer Gesamtleistung ca. 10,6
kWp
• Länge 18,50 m / Breite 5,20 m
• Tiefgang ca. 0,60 m
• Dienstgeschwindigkeit ca. 8 km/h
• Höchstgeschwindigkeit ca. 14
km/h
• Bauhöhe 3,25 m
• Sitzkapazität innen max. 31 / 35
Plätze, Zulassung für 49 Personen
• Fertigstellung 2013/2014 /
Einsatzgebiet Spree/ Berlin
• Behindertengerechte ToiletteReferenz
2 x 60 PAX Fähren Autostadt, Wolfsburg
• Katamaran aus Aluminium
(behindertengerecht)
• 2 x Sail-Drive Elektromotoren mit je
15 kW
• 1 x Querstrahlruder Bug 6 kW
• 2 x Lithium-Polymer Batteriebänke
mit Batteriemanagementsystem,
Gesamtspannung 48 V,
Gesamtkapazität: 70 kWh
• 52 Solarmodule mit je 205 W mit
einer Gesamtleistung ca. 10,6 kWp
• Länge 18,50 m / Breite 5,20 m
• Tiefgang ca. 0,60 m
• Dienstgeschwindigkeit ca. 8 km/h
• Höchstgeschwindigkeit ca. 14 km/h
• Bauhöhe 3,25 m
• Sitzkapazität innen max. 31 / 35
Plätze, Zulassung für 49 Personen
• Fertigstellung 2013/2014 /
Einsatzgebiet Spree/ Berlin
• Behindertengerechte ToiletteReferenz
1x 200 PAX Seminarschiff Fluxservice, Berlin
• Fahrgastschiff (behindertengerecht)
• 1 x Elektromotoren mit 110 kW
• 1 x Querstrahlruder Bug 70 kW
• 1x Lithium-Polymer-Batteriebank mit
Batteriemanagementsystem,
Gesamtspannung 400 V,
• Gesamtkapazität: 200 kWh
• 95 Solarmodule mit je 327 W mit
einer Gesamtleistung ca. 32 kWp
• Länge 35,00 m / Breite 8,00 m
• Tiefgang ca. 1,00 m
• Dienstgeschwindigkeit ca. 6 - 10
km/h
• Höchstgeschwindigkeit ca. 14km/h
• 200 Fahrgäste
• Einsatzgebiet Zone 4 / 3 (inkl.
Rhein)
• Toilette (behindertengerecht)
• Pantry
• 2 x AnkerpfähleReferenz 1x 200 PAX Seminarschiff Fluxservice, Berlin
Referenz 1x 200 PAX Seminarschiff Fluxservice, Berlin
Referenz
1 x Auto-/Personenfähre, Oberbillig
• Autofähre
• Erste vollelektrische Binnen-
Autofähre der Welt
• 4 x Elektromotoren mit je 20 kW
• 2x Lithium-Polymer-Batteriebänke
mit Batteriemanagementsystem,
Gesamtspannung 48 V / 400 V,
• Gesamtkapazität: 24 x 10,5 kWh =
252 kWh
• 15 Solarmodule mit je 345 W mit
einer Gesamtleistung ca. 5,2 kWp
• Länge 28,00 m / Breite 9,00 m
• Tiefgang ca. 0,80 m
• Dienstgeschwindigkeit ca.6 km/h
• Höchstgeschwindigkeit ca. 13km/h
• 6 Pkw / 45 Passagiere
• Einsatzgebiet Zone 4 / 3 (ohne
Rhein)
• PantryGeschäftsfeld Elektro-Solar-Schiffe
Marktanalyse Berufsschifffahrt / Produktanalyse
Laufende Projekte
22 Elektro-Solar-Fahrgastschiffe und Fähren
• 2 x 60 PAX Fahrgastschiff
• 3 x 80 PAX Fahrgastschiff
• 1 x 120 PAX Fahrgastschiff
• 1 x 150 PAX Fahrgastschiff
• 1 x 80 PAX Barkasse
• 1 x 200 PAX Fahrgastschiff
• 2 x 120 PAX Fahrgastschiff
• 5 x Autofähren
• 4 x Schnellfähren
etc.Rheinfähre (Ausgangslage)
Rheinfähre – Fahrprofil
Fahrprofil für eine Standardfahrt Carzano – Sale Marasino (80 Pax)
Profilo della velocità (optimiert, worst case)
Fahrzeit 4:55 min 20,00
Velocità in km/h
Entfernung 1,20 km 15,00
10,00
Anzahl der Fahrten 101 –
5,00
Servicegeschwindigkeit 17,00 km/h 0,00
00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00
Tempo di viaggio in min
Geschwindigkeit (gemessen)
Velocità in km/h 15
10
5
0
00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00
Tempo di viaggio in minRheinfähre – Prüfung möglicher Varianten
Leistung/K Entlade Anzahl Lade-
Antriebskonzept Verbrauch Hersteller apazität -C-Rate Systemgewicht /Tankvorgänge pro Tag Lebensdauer
[-] [kWh/H2] [-] [kW/kWh] [-] [kg] [1/d] [a]
Variante 1 Batterie ohne ZL 1.128 EST 1.428 1 13.550 1 12
Variante 2 Batterie mit ZL 1.000 EST 1.260 1 11.956 41 13
Variante 3 Batterie ohne ZL 1.128 Corvus 1.412 3 11.313 1 12
Variante 4 Batterie mit ZL 1.000 Corvus 1.256 1 10.063 41 13
Variante 5 Batterie mit ZL 890 Corvus 1.115 3 8.938 41 13
Variante 6 Brennstoffzelle GH2 68 Ballard 470 - 2.674 1 7
Variante 7 Brennstoffzelle LH2 68 Ballard 470 - 1.865 1 7Rheinfähre – (Lösungsansatz) • Batterielösung mit oder ohne Zwischenladung Resultierend aus den Verbräuchen und Ladezyklen ergibt sich eine Batteriekapazität von ca. 600 kWh (bei 80% DoD, inkl. Sicherheit) bei ein Lösung ohne Zwischenladungen und einer Batteriekapazität von ca. 300 kWh ohne Zwischenladungen. Die Batteriekapazität von 588 kWh beinhalten den vollständigen Energiebedarf inkl. Bordnetz und inkl. 10% Sicherheit für alle 82 Fahrten ohne Zwischenladen. Die Batteriekapazität von 294 kWh beinhalten den vollständigen Energiebedarf inkl. Bordnetz und inkl. 10% Sicherheit für alle 82 Fahrten mit Zwischenladen. (Es wird nach jeder zweiten Fahrt 5 Minuten zwischengeladen)
Rheinfähre – Gesamtkosten pro Betriebsstunde
Rheinfähre –(Wartungskosten) • Batterie: Wartungsfrei BMS, Überwachung und Diagnose per Fernüberwachung möglich • E-Motor: Wartungsfrei, regelmäßige Sichtprüfung • Antrieb: Regelmäßige Sichtprüfung, 1x im Jahr Ölwechsel Wartungen können in Regel während des Schiffsbetriebs durchgeführt werden.
Rheinfähre – (Vorteile)
• Erstes vollelektrisches Autofähre auf dem Rhein
• Vielfach bewährtes und sicheres System (“It just works”)
• Erhebliche Einsparungen von Betriebskosten (Wirtschaftlichkeit)
• Keine Emissionen von umwelt- und klimaschädlichen Schadstoffen
• Keine Rußpartikel
• Kein CO2 Ausstoß
• Kein NOx Ausstoß
• Kein SOx Ausstoß
• Deutlich geringere LärmemissionenOstseefähre – Gesamtkosten pro Betriebsstunde
Fähre Baltijsk – Erste vollelektrische russische Autofäre
Sailing profile ferry traffic
Channel Gdansk Bay to Baltiysk Bay
• 8 trips, each trip 1,6 km
a total of 12,2 km per day in low
season
• max. 25 km per day in high seasonData Sheet
Main Dimensions Capacities Electric Drive
30,00/
Length Passenger 100 Main drive 2x 150 kW
36,00 m
Breadth 9,50 m Cars 15 Main drive batteries 2x 231 kWh
Draught 1,50 m Max. permissible axle load 8 to
Depth 3,40 m Heavy single vehicle 12 to
Speed max. 13 km/h Fresh water tank 500 litre
Displacement 200 t Black water tank 600 litre
Ice-Class E/D1 (level icePerfomance • Predicted power: appx. 150 kW • Energy consumption for one trip (1,6 km): appx. 20 kWh • Energy consumption for whole day (25 km): appx. 300 kWh • Capacity for Propulsion: 2x 231 kWh (at 80%DoD) including redundancy and additional Power for driving through ice • Battery-charging after every trip with onshore power of 50,4 kW (400 V, 126 A) • Within 30 min consumed capacity of one trip can be recharged • Active propulsion during loading and unloading • Ferry is designed for ice-class E/D1 (ice thickness
Presentation to: “Emission free operated ferry services” Dordrecht, 09 July 2019
The main topic Is it possible to operate an emission free ferry system in the Drechtsteden area?
Agenda 1. State of the art battery/fuel cell 2. Current projects 3. Waterbus concept 4. Waves 5. Mooring concept
1. State of the art battery/fuel cell
Overview
• Batteries
• Usually lithium-polymer-batteries because of their high ratio of kWh/kg
• Proven and safe technology, successfully installed in 10 ships of Ampereship
• Limitations on the use for high speeds and ranges ( high weights)
• Fuel cells
• Currently only PEM fuel cells for mobile applications
• The fuel used is hydrogen, stored in gaseous or liquid form
• So far, only prototypes of ships with individual approvals
(currently 3 ships under construction)
• In the near future, only battery and fuel cell systems will be used on
zero-emission ships1. State of the art battery/fuel cell
Safety
• Batteries
• Complies with requirements of DNV GL (type approval) and
IEC 62619 (safety requirements)
• Fuel cells
• Rules and requirements of DNV GL exist
• Type approval for marine fuel cells until 20202. Current projects Overview • Passenger ferry for German Wadden Sea • Workboat (Buoy Tender) • RoPax-Ferry (Elbe)
3. Waterbus concept
Sailing profile ferry traffic for one ship
Line 20: Dordrecht to Rotterdam
• 15 trips, each trip approx. 21 km a total of 315 km per day
• max. travel time for one trip: 60 Minutes
Power request Duration Duration
[%] [%] [min]
0-10 % (66kW) 32 204
10-30 % (198kW) 27 169
30-60 % (396kW) 4 23
60-80 % (528kW) 1 7
100 % (660kW) 36 227
TOTAL 100 630
Based on given data different concepts for power systems were calculated3. Waterbus concept Current ships Selection of fast ferries currently in service: Passenger Ferry SCHIE Passenger Ferry VLIJ
3. Waterbus concept Data sheet (preliminary) Design data for preliminary investigation: Main Dimensions Capacities Electric Drive Length 25,00 m Passenger 100 Main drive 2x 330 kW Breadth 6,80 m Bicycle 30 Bow thruster 1x 30 kW Draught 1,20 m Fresh water tank 200 liter Depth 2,20 m Black water tank 200 liter Speed max. 40 km/h Board net 35 kW Displacement 45,0 t Deadweight 8,2 t
3. Waterbus concept Overview of concepts • Concept 1 – Full battery powered Battery capacity corresponds to total consumption for one day • Concept 2 – Full battery powered Battery capacity corresponds to total consumption for one trip • Concept 3 – Fuel cell powered Total required power is generated by fuel cell system. Tank capacity corresponds to total consumption for one day
3. Waterbus Concept Concept 1 – Full battery powered (capacity for one day) • Predicted max. power requirement: appx. 660 kW • Energy consumption for whole day: appx. 3.500 kWh • Capacity for Propulsion: 2x 2.190 kWh (at 80% DoD) • Battery-charging over night (9 h) with onshore power of 390 kW • Weight of propulsion batteries: appx. 41 to • Design life: >10 Years Because of required battery capacity and weight the concept cannot be realized under realistic conditions DoD: depth of discharge
3. Waterbus Concept Concept 2 – Full battery powered (capacity for one trip) • Predicted max. power requirement: appx. 660 kW • Energy consumption for one trip: appx. 230 kWh • Capacity for Propulsion: 2x 330 kWh (at 80% DoD) • Battery-charging after every trip (appx. 15 min) with onshore power of 950kW • Weight of propulsion batteries: appx. 5 to • Design life: >10 Years Concept can be presented under realistic conditions Exchangeable battery pack should be considered and discussed
3. Waterbus Concept Concept 3 – Fuel Cell powered • Predicted max. power requirement: appx. 660 kW (at 70% MCR) • Power of fuel cell system 940 kW plus 40 kWh propulsion battery • Energy consumption for one day: appx. 265 kg of LH2 (Liquid Hydrogen) • Tank capacity: appx. 300 kg of LH2 • Bunkering every day • Weight of batteries, fuel cell system and tank system: appx. 5 to • Lifetime (>35.000 h): 10 Years (after that residual power of 80%) Concept can be presented under realistic conditions LH2 infrastructure should be inspected MCR: maximum continuous rating
3. Waterbus Concept
Results
System Power/Capacity C-Rate System weight Number Charge-/Refueling Lifetime
[-] [kW/kWh] [-] [kg] [1/d] [a]
Concept 1 Battery 4.380 1 41.000 1 >10*
Concept 2 Battery 660 3 5.300 15 >10*
Concept 3a Fuel cell GH2 940 - 7.600 1 10*
Concept 3b Fuel cell LH2 940 - 5.000 1 10*
Based on preliminary investigation concept 2 and 3b offer a possible
solution for an emission-free propulsion
GH2: gaseous hydrogen
LH2: liquid hydrogen
* Calculated lifetime3. Waterbus Concept
Results
Power prediction Reduction of speed leads to
700
600
• Less propulsion power,
500
charge time, weight and costs
Power in kW
400
• Longer lifetime with same
300
battery capacity
200
100 • Less H2 consumption, smaller
0
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
FC components, less bunker
Speed in km/h intervals and costs
Example:
Reduction of max. speed to 30 km/h leads to a 40% reduction of the required power4. Waves
Numerical determination of ship wash
Under the given conditions, the requirements regarding wave heights
can be met
Result 20 km/h Deep water Result 40 km/h Deep water
Shallow water (8m) Shallow water (8m)5. Mooring Concept • Switchable permanent magnets are used for mooring
Coming back to the main topic Is it possible to operate an emission free ferry system in the Drechtsteden area?
The answer to the main topic
Ongoing Project:
1 x 150 PAX Passenger ship, (Netherlands)
• Catamaran aluminum hull • Max. Speed ca. 36 km/h
• Accessible for disabled (incl. toilet) • Area of application Baltic Sea
• Length 32.00 m / Width 8.00 m
• Draught ca. 1.20 m
• 2 x Electric Engines with each 80 kW
• Battery capacity 700 kWh
• 75 Solar modules with each 327 W
and a total power of ca. 22.5 kWp
• Service speed ca. 30 km/hOngoing Project:
1 x 120 PAX Passenger ship, (Ger)
• Catamaran aluminum hull
• Accessible for disabled (incl. toilet)
• Length 26.00 m / Width 6.50 m
• 2 x Electric Engines with each 45 kW
• 66 Solar modules with each 345 W
and a total power of ca. 22.7 kWp
• Draught ca. 1.00 m
• Service speed ca. 10 km/h
• Max. Speed ca. 15 km/hOngoing Project: 1 x 220 PAX Passenger ship, (It) Vaporetto • Monohull • Fully electric drive system Main Dimensions Length: ca. 24,00 m Breadth: ca. 4,20 m Depth: ca. 1,75 m Draught: ca. 1,30 m Fix point: 2,90 m Service Speed: 18,00 km/h Passenger: max. 220 People Service area: Zone 4 (Venice)
Ongoing Project:
1 x 80 PAX Passenger ship, (Ger)
Projekt Personenfähre Deutschland
21 x 6 m
Tiefgang 0,95 m
2 x 37 kW
Speed 10 (15) km/h
80 + 1 PersonenSie können auch lesen
