Sauberes Schiff. „Elektra“ soll auf der Strecke Hamburg - Berlin fahren sowie im innerstädtischen Verkehr in der Hauptstadt.

Ein sauberes Schiff Stapellauf für „Elektra“

Patricia Pätzold

Das weltweit erste emissionsfreie Schubboot für den Gütertransport, von TU-Ingenieuren entwickelt, wird jetzt gebaut.

Zuerst legen die Schiffbauer den Kiel, wenn sie ein neues Schiff bauen. Die Kiellegung ist so wichtig wie die Grundsteinlegung beim Hausbau. Noch spannender ist sie, wenn es um einen völlig neuen Schiffstypus geht, wie „Elektra“. Sie ist das erste emissionsfreie und energieeffiziente Schubboot. Bisher verpesten Güter- und Passagierschiffe die Luft mit tonnenweise Ruß und schädlichen Abgasen. Nicht so „Elektra“.

Sie fährt hybrid, mit Wasserstoff-Brennstoffzellen und E-Akkus und produziert als Abgas ausschließlich Wasserdampf. „Elektra“ ist das weltweit erste emissionsfreie Kanalschubboot, entwickelt am TU-Fachgebiet Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme. Gebaut wird sie im sachsen-anhaltinischen Derben. Dort ist ihre Kiellegung im Oktober 2019 geplant, rund ein Jahr später der Stapellauf. Fahren soll sie ab Ende 2020 auf der Strecke Berlin – Hamburg.

"Elektra" wird nur Wasser ausstoßen

Fast 140 dieselbetriebene Schubboote gibt es in Berlin und Brandenburg, dazu 120 Güterschiffe sowie mehr als 200 Fahrgastschiffe und Fähren. Außerdem queren Hunderte, die vorwiegend unter ausländischer Flagge fahren, die Hauptstadt im Transitverkehr. Sie alle blasen tonnenweise Stickstoff-, Schwefel- und Kohlendioxide in die Berliner Luft. Weltweit stößt der maritime Transportverkehr jährlich 940 Millionen Tonnen CO2 aus. „Entscheidend ist die erhebliche Stickoxid-, Ruß- und Feinstaubbelastung“, erklärt Peter Segieth, Wissenschaftler im Projekt. „Unser hybrid angetriebenes Schubboot ‚Elektra' wird nur Wasser ausstoßen.“

Übergeordnetes Projektziel sei die Beteiligung des Verkehrsträgers Binnenschiff an den klimapolitischen Zielen der Bundesrepublik. Gefördert wird das Projekt daher auch vom Bundesverkehrsministerium. „Mit ‚Elektra’ wollen wir, gemeinsam mit Partnern, vor allem mit dem großen Berliner Logistik-Dienstleister BEHALA, ein Vorbild schaffen für ein emissionsfreies Binnenschiff, insbesondere für die Fahrt in sensiblen Regionen und im Stadtverkehr“, so Fachgebietsleiter Prof. Dr.-Ing. Gerd Holbach. So soll die rund 20 Meter lange und 8,5 Meter breite „Elektra“ mit einem Tiefgang von 1,25 Metern, sogenannte Leichter, schieben, schwimmende Transporter für Stückgut, Kies, Schrott oder Kohle.

Wir wollen das hybride Energiekonzept demonstrieren

Vor allem aber soll sie „Ursus“ schieben, den ebenfalls vom Fachgebiet zusammen mit der BEHALA entwickelten Spezial-Leichter für Schwergut, der die 520 Tonnen schwere und weltweit leistungsstärkste Siemens- Gasturbine sicher und auf kürzestem Weg von einer eigens gebauten Roll-on- Roll-off-Rampe am Neuen Ufer in Moabit zum Westhafen bringt oder sogar gleich zu den Küstenhäfen für den Export.

„Mit diesem Kanalschubboot können wir erstmals dieses hybride Energiekonzept demonstrieren und das dynamische Zusammenwirken sowie die Reichweiten der Energietechnologien im laufenden Betrieb erforschen und optimieren“, so Holbach. Denn für den wirtschaftlichen Betrieb eines solchen Schiffs wird entlang der Wasserstraßen auch der Aufbau einer entsprechenden Lade- und Bunkerinfrastruktur notwendig.

Im regionalen Betrieb halten die Akkus bei einer Schublast von 1400 Tonnen derzeit etwa acht Stunden lang oder 65 Kilometer, bei einer überregionalen Fahrt kommt „Elektra“, hybrid-elektrisch mit Brennstoffzellen und Akkus angetrieben, auf eine Betriebsdauer von etwa 16 Stunden oder rund 130 Kilometer täglich. Schubkraft liefern die Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Akkus. Für die Versorgung an Bord ist zusätzlich noch eine Fotovoltaik-Anlage angeschlossen.

Ein Schiff ohne Diesel-Angst

An Wasserstoff für die Brennstoffzellen schleppt „Elektra“ sechs Bündel à 20 Flaschen mit sich. Sie beinhalten 750 Kilogramm Wasserstoff und stehen unter einem Druck von 500 bar. Ein Verbrennungsmotor ist nicht an Bord. „‚Elektra’ ist das erste Schiff ohne Angst-Diesel“, so die Wissenschaftler stolz. Nachladen könnte sie auf dem Weg nach Hamburg im Hafen von Lüneburg. Dort wird eine starke Ladestation für die Akkus stehen, ebenso wie im Westhafen Berlins und in Hamburg. Als alternativer Antrieb ist außerdem noch eine Methanol-Brennstoffzelle im Rumpf des Schiffes integriert.

In den vergangenen Jahren haben die Wissenschaftler auch viele Stunden mit Experimenten und Messungen im 200 Meter langen Schleppkanal bei der berühmten Rosa Röhre verbracht, der Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffbau der TU Berlin. In computerbasierten Simulationen und am Modell mussten hier unter anderem Wasserwiderstände ermittelt werden, um die notwendige Antriebsleistung und den tatsächlichen Energieverbrauch zu errechnen. Denn „Elektra“ muss nicht nur das eigene Gewicht durchs Wasser schieben – sie verdrängt etwa 130 Tonnen – plus einzelne Leichter, sondern sogar einen Schubverband, also mehrere aneinandergekoppelte Frachtleichter.

Ein emissionsfreies, umweltfreundliches Frachtschiff ist sowohl technisch als auch finanziell realisierbar. Das haben die TU-Wissenschaftler*innen damit nachgewiesen. Anfang Juni 2019 kam aus Straßburg die Empfehlung der CESNI, dass das Schiff auf deutschen Wasserstraßen zugelassen werden darf. Die CESNI ist der Europäische Ausschuss zur Ausarbeitung technischer Standards für die Binnenschifffahrt. Jetzt kann also endlich, unter Leitung des TU-Fachgebiets, gebaut werden.

Eine Option für den globalen Schiffsverkehr

Und nicht nur der Güterschifffahrt gibt die Forschung zu hybriden Schiffsantrieben Hoffnung im Kampf gegen die Umweltbelastung. Gerd Holbach: „Mit ‚Elektra’ haben wir eine Blaupause geschaffen, die auch den Bau von Fracht-, Arbeits-, Fähr- bis hin zu Flusskreuzfahrtschiffen revolutionieren kann. Es bestehen sogar gute Chancen, den Schiffsverkehr global zukünftig emissionsfrei zu gestalten – inklusive der Herstellung der benötigten Energie.“

„Elektra“ im Video

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