Der erfolgreiche Einsatz batterieelektrischer Fähren reicht bis in den Anfang des 20. Jahrhunderts zurück. Die Rheinfähre zwischen Bonn-Bad Godesberg und Königswinter- Niederdollendorf nahm am 08. Juli 1908 erfolgreich ihren Betrieb auf.² In der modernen vollelektrischen Fährschifffahrt ist, wie auch bei alternativen Antriebskonzepten in der Schifffahrt allgemein, Skandinavien Vorreiter. So nahm Norwegen 2015 die seit Kriegsende weltweit erste batterieelektrische Fähre „Ampere" in Betrieb; 2019 legte Dänemark mit der bislang größten batterieelektrischen Fähre „Ellen" nach.³

Fähren spielen im lokalen und (über-)regionalen Passagiertransport eine bedeutende Rolle: Allein auf den beiden Hamburger Fährlinien wurden im ersten Halbjahr 2019 knapp 5 Millionen Fahrgäste befördert, Tendenz steigend.⁴ Auf dem Bodensee nutzten im Zeitraum von April bis Juli 2019 knapp 1,2 Millionen Passagiere die dort verkehrenden zwölf Fährlinien.⁵ Die häufigsten Gründe für Fährfahrten sind Freizeit- und Urlaubsreisen. Die Nutzung im Rahmen des Arbeitsweges oder zu geschäftlichen Zwecken fällt dagegen gering aus.


Einsatz von Batteriespeichern

Das besondere Fahrprofil von Fähren legt, im Unterschied zu anderen Schiffstypen, eine Vollelektrifizierung nahe. Wo das Zusammenspiel von Distanz, Fahrplantaktung und Landstromversorgung dies erlauben, können Batterien die gesamte Energieversorgung der Schiffe übernehmen. Je länger die Fahrstrecke, desto höher ist der Bedarf an Ladedauer und Ladeleistung im Hafen.

Für seegehende Fähren ist auch der Einsatz von Brennstoffzellen eine vielversprechende Option. Entsprechende Konzepte benötigen ebenfalls Batteriespeicher zur Optimierung der Energieeffizienz, befinden sich aber noch im Forschungsstadium. Eine Vorreiterrolle spielt hierbei das neu etablierte europäische Forschungsprojekt „HySeas III" mit acht Partnern aus sechs Ländern. In seinem Rahmen soll die erste hochseefähige Fähre mit Wasserstoff-Brennstoffzellenantrieb entwickelt werden.⁶

Ein Beispiel für die Hybridisierung von herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit batterieelektrischem Antrieb bietet die schwedische Reederei Stena Line mit derzeit 14 Fähren, die während der Hafenliegezeit in Kiel sowie in vier weiteren Häfen des Routennetzwerks Landstrom beziehen. Die jährlichen Einspareffekte sind mit 13.000 t CO2 bemerkenswert.⁷ Bezieht man dies auf den durchschnittlichen CO2-Ausstoß der 2019 neu zugelassenen PKW in Deutschland von 157 g/km, so entspricht diese Einsparung rund 83 Millionen PKW-Kilometern.⁸ Zudem werden durch die Hybridisierung Stickoxid- und Partikelemissionen in den Häfen sogar vollständig vermieden.⁷


Performance-Anforderungen

Batteriespeicher in der Fährschifffahrt müssen vor allem sicher und robust sein. Wie in der Schifffahrt generell, sind Brände auf Fähren zwingend zu vermeiden, da Lösch- und Rettungsarbeiten, besonders bei seegehenden Fähren, mit größten Schwierigkeiten verbunden sind. Deshalb sollten die verwendeten Batterien geringstmögliche Risiken hinsichtlich Entflammbarkeit und Explosionsgefahr aufweisen.

Die Schnellladefähigkeit ist ein Faktor, der sich in Verbindung mit einer Landstromversorgung günstig auf die Batteriedimensionierung und die Fahrplangestaltung auswirkt: Je schneller die Batterie geladen werden kann, desto enger kann der Fahrplan getaktet bzw. desto kleiner können die Batterien bei gegebenen Lademöglichkeiten dimensioniert werden. Häufig ist im Fährbetrieb von mehreren Lade- und Entladezyklen täglich auszugehen. Die Lebensdauer der Batterien, gemessen in Ladezyklen, ist daher von zentraler Bedeutung für die Investitionssicherheit.

Mit Blick auf den Nachrüstmarkt ist zu bedenken, dass Batterien in bereits bestehende Schiffskörper integriert werden müssen. Die Minimierung des Platzbedarfs für die Speicher kann deshalb von entscheidender Bedeutung für die Realisierbarkeit sein. Dies kann das Zusammenspiel von Tiefentladefestigkeit, Schnellladefähigkeit und hoher Energiedichte leisten. Ebenso für den Nachrüstmarkt relevant sind die Anforderungen an die Umhausung: Hier entscheidet die Sicherheit des Batteriespeichers darüber, ob ein teurer explosionsgeschützter Raum entbehrlich ist.