Batterieelektrische Schifffahrt Wie 40 MWh Batteriespeicher eine Fähre antreiben sollen

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Die australische Werft Incat hat für den südamerikanischen Fährbetreiber Buquebus ein 130 m langes Elektroschiff gebaut. Die nach der uruguayischen Schauspielerin China Zorrilla benannte Fähre kombiniert einen Batteriespeicher mit mehr als 40 MWh mit acht elektrischen Wasserjet-Antrieben.

Schiffe mit Verbrennungsmotoren belasten ihre Umgebung nicht nur mit Kohlendioxid. Stickoxide, Schwefeloxide und Partikel gelangen unmittelbar dort in die Luft, wo Menschen leben oder empfindliche Ökosysteme geschützt werden sollen. Besonders sichtbar wird dieses Problem in norwegischen Fjorden: Hohe Felswände und austauscharme Wetterlagen können dazu führen, dass die Abgase großer Passagierschiffe über längere Zeit im Tal verbleiben.

Norwegen hat deshalb für seine Welterbe-Fjorde Emissionsvorgaben beschlossen. Seit Anfang 2026 gelten Null-Emissions-Anforderungen zunächst für Passagierschiffe unter 10.000 BRZ (Bruttoraumzahl). Für größere Schiffe greift die Regelung ab 2032. Betroffen sind der Nærøyfjord, Aurlandsfjord, Geirangerfjord, Sunnylvsfjord und Tafjord. Nach Angaben der norwegischen Regierung sollen die Vorschriften nicht nur die Fjorde schützen, sondern auch die Entwicklung entsprechender Schiffstechnik beschleunigen. Wo verfügbar, ist zudem Landstrom zu nutzen. Als Alternative zu vollständig emissionsfreien Antrieben lässt das Regelwerk unter bestimmten Bedingungen Biogas zu.

Eine Batterieanlage in Kraftwerksdimensionen

Welche Größenordnung batterieelektrische Schiffe inzwischen erreichen können, demonstriert die für den Betreiber Buquebus gebaute China Zorrilla. Der 130 m lange Aluminiumkatamaran soll bis zu 2.100 Passagiere einschließlich Besatzung sowie 225 Pkw zwischen Colonia del Sacramento in Uruguay und Buenos Aires befördern. Im September 2026 erreichte das Schiff Uruguay, nachdem es auf dem Halbtaucherschiff Black Marlin von der Incat-Werft im australischen Hobart nach Südamerika transportiert worden war. Die Überfahrt über den Pazifik erfolgte also nicht mit dem eigenen Elektroantrieb.

Das Energiespeichersystem stellt mehr als 40 MWh bereit. Zum Vergleich: Das entspricht der Batteriekapazität von etwa 500 Elektroautos mit jeweils 80 kWh. Nach Angaben der Werft wiegen die Batterien zusammen mehr als 250 t. Daraus ergibt sich eine grobe Energiedichte des gesamten installierten Systems von höchstens 160 Wh/kg. Neben den Zellen umfasst dieses Gewicht allerdings auch Gehäuse, elektrische Verbindungen, Kühlung und Sicherheitstechnik.

Die Batterien stammen von Corvus Energy und gehören zur Baureihe Dolphin NxtGen. Diese wurde speziell für Anwendungen entwickelt, in denen die gravimetrische und volumetrische Energiedichte eine größere Rolle spielt als bei langsam fahrenden Kurzstreckenfähren. Corvus bezeichnet die Anlage als bislang größtes Batteriesystem an Bord eines Schiffes. Die Einstufung der China Zorrilla als „größtes Elektroschiff der Welt“ beruht ebenfalls auf Herstellerangaben und bezieht sich auf batterieelektrische Schiffe. Eine unabhängige Weltrangliste existiert nicht.

Acht Antriebsstränge verteilen die Leistung

Wärtsilä liefert nicht nur einzelne Komponenten, sondern den überwiegenden Teil der elektrischen Antriebskette. Zum System gehören die Batteriemodule, das Energiemanagement, die Leistungsumrichter, die DC-Verteilung, acht Elektromotoren und die Antriebssteuerung. Jeder Motor treibt einen axialen Wasserjet des Typs WXJ1100 an.

Die Aufteilung auf acht Antriebsstränge unterscheidet sich deutlich von einer konventionellen Lösung mit wenigen großen Hauptmaschinen. Sie verteilt die Leistung auf mehrere Propulsoren und ermöglicht eine an den Katamaranrumpf angepasste Anordnung. Gleichzeitig erhöht sich die Zahl der zu regelnden Umrichter, Motoren und Kühlkreisläufe. Das Energiemanagement muss den Ladezustand der Batterie überwachen, die verfügbare Leistung verteilen und verhindern, dass einzelne Komponenten ihre thermischen oder elektrischen Grenzen überschreiten.

Wasserjets eignen sich besonders für schnelle Schiffe mit geringem Tiefgang. Da sich kein frei laufender Propeller unter dem Rumpf befindet, sind sie zudem weniger anfällig für Grundberührungen. Ob die ungewöhnliche Achtfach-Anordnung im realen Betrieb tatsächlich den angekündigten Effizienzvorteil erreicht, lässt sich bislang jedoch nicht unabhängig beurteilen. Öffentlich zugängliche Daten zur Motorleistung, zur Reisegeschwindigkeit und zum Energieverbrauch pro Überfahrt fehlen.

Der Hafen wird Teil des Antriebs

Ein elektrisches Fährschiff endet systemtechnisch nicht an der Bordwand. Zur Anlage gehören Netzanschluss, Umspanntechnik, Leistungselektronik, Ladekabel beziehungsweise automatische Kontaktierung sowie die Abstimmung mit dem Fahrplan. Bei einer Speichergröße von 40 MWh kann selbst eine Ladeleistung von mehreren Megawatt nicht mit den kurzen Ladezeiten eines Elektroautos verglichen werden.

Für den Hafen Colonia wird eine elektrische Anschlusskapazität von 15 MW genannt. Würde die vollständige Leistung dauerhaft für das Schiff zur Verfügung stehen, dauerte eine theoretische Vollladung von 40 MWh mindestens 2 Stunden und 40 Minuten. Umwandlungsverluste und eine Reduzierung der Leistung gegen Ende des Ladevorgangs sind dabei noch nicht berücksichtigt.

Im Linienbetrieb ist eine vollständige Ladung allerdings weder notwendig noch sinnvoll. Wahrscheinlicher ist ein Betrieb in einem festgelegten Ladezustandsfenster: Während der Liegezeit wird nur die Energie nachgeladen, die bei der vorherigen Überfahrt verbraucht wurde. Das reduziert die benötigte Ladezeit und kann die Batterie schonen. Voraussetzung ist, dass Fahrzeit, Liegezeit, Energieverbrauch und verfügbare Netzleistung genau aufeinander abgestimmt sind.

Gerade darin liegt eine Stärke elektrischer Fähren. Sie verkehren auf wiederkehrenden Strecken zwischen denselben Häfen. Die Ladeinfrastruktur wird deshalb nur an wenigen definierten Punkten benötigt. DNV (norwegische Klassifikations- und Prüfgesellschaft) verweist zudem darauf, dass die China Zorrilla nach ursprünglicher Planung an beiden Enden ihrer Route geladen werden soll. Dadurch lässt sich der notwendige Energiepuffer verringern – sofern auf argentinischer und uruguayischer Seite ausreichend leistungsfähige Anschlüsse entstehen.

Lokal emissionsfrei ist mehr als Klimaschutz

Der elektrische Antrieb vermeidet während der Fahrt lokale Abgasemissionen. In Häfen und engen Fjorden betrifft das neben CO₂ vor allem Stickoxide, Schwefelverbindungen und Rußpartikel. Die Klimabilanz hängt dagegen davon ab, wie der Ladestrom erzeugt wird. Stammt er überwiegend aus erneuerbaren Quellen, sinken auch die indirekten Treibhausgasemissionen deutlich. Wird mit kohlenstoffintensivem Strom geladen, verlagert sich ein Teil der Emissionen lediglich vom Schiff zum Kraftwerk.

Darüber hinaus können Elektromotoren Vibrationen und Maschinengeräusche reduzieren. Bei höheren Geschwindigkeiten bleiben jedoch Strömungs-, Wasserjet- und Wellengeräusche bestehen. Auch Wellenschlag, Eingriffe durch Hafenanlagen, Antifouling-Beschichtungen und sonstige Umweltwirkungen der Schifffahrt verschwinden durch den Austausch des Antriebs nicht. „Emissionsfrei“ beschreibt daher zunächst den Betrieb ohne direkte Abgasemissionen und nicht ein Schiff ohne jede Umweltwirkung.

Für Fjorde ist die lokale Wirkung dennoch besonders relevant. Ein großes Schiff stößt seine Abgase nicht auf offener See aus, sondern teilweise wenige hundert Meter von Ortschaften, Berghängen und Schutzgebieten entfernt. Ein batterieelektrischer Antrieb beseitigt diese Quelle während der Fahrt vollständig. Auch ein Hybridantrieb bringt diesen Vorteil nur dann, wenn der Verbrennungsmotor innerhalb der geschützten Zone tatsächlich abgeschaltet bleibt.

Fähren sind der realistische Einstieg

Die China Zorrilla bedeutet nicht, dass künftig auch Containerschiffe mit riesigen Batterien Ozeane überqueren werden. Die Energiedichte flüssiger Kraftstoffe liegt weiterhin um Größenordnungen über der eines Batteriesystems. Mit zunehmender Strecke wächst der Energiespeicher, dessen Masse wiederum den Verbrauch des Schiffes erhöht. Dieser Zusammenhang setzt rein batterieelektrischen Hochseeschiffen enge Grenzen.

Das aussichtsreichste Einsatzgebiet sind deshalb zunächst Fähren, Ausflugsschiffe, Hafenfahrzeuge und andere Schiffe mit planbaren Routen. Dort können Betreiber die erforderliche Reichweite begrenzen, häufig nachladen und die Infrastruktur intensiv auslasten. Leichte Aluminiumrümpfe, hydrodynamisch optimierte Formen und effizientere Propulsoren werden dabei ebenso wichtig wie Fortschritte bei den Batteriezellen. Jede eingesparte Kilowattstunde reduziert Speichermasse, Ladeleistung und Investitionskosten zugleich.

Für längere Strecken dürften hybride Konzepte dominieren. Batterien können Hafenaufenthalte und Fahrten durch Schutzgebiete abdecken, Lastspitzen aufnehmen und Verbrennungsmotoren in günstigeren Betriebspunkten halten. Ergänzend kommen Brennstoffzellen, Biokraftstoffe, Methanol oder andere Energieträger infrage. Welches Konzept wirtschaftlich und ökologisch überzeugt, hängt stärker vom Streckenprofil als von der Größe des Schiffes allein ab.

Die nächsten Bewährungsproben finden im Betrieb statt

Die China Zorrilla muss zeigen, ob das Gesamtsystem aus Schiff, Batterie, Ladeanlage und Stromnetz einen zuverlässigen Linienbetrieb ermöglicht. Noch fehlen veröffentlichte Angaben zur nutzbaren Batteriekapazität, Ladeleistung, Überfahrtsdauer, Geschwindigkeit, Energiereserve und zum realen Verbrauch. Ebenso offen sind die Alterung der mehr als 40 MWh großen Batterieanlage und die Kosten eines späteren Austauschs. Erst die Betriebsdaten werden zeigen, wie viel der installierten Kapazität täglich genutzt wird und wie stark sich hohe Ladeleistungen auf Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit auswirken.

Für feste Verbindungen über kurze und mittlere Distanzen ist die technische Richtung dennoch plausibel. Elektrische Fähren können große Personenzahlen transportieren, während sie Häfen, Küstenstädte und sensible Naturräume von direkten Abgasemissionen entlasten. Norwegens Fjorde zeigen, warum diese Eigenschaft weit über einen Größenrekord hinausgeht. (mr)

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