Induktives Laden für Schiffe: Wenn der Windpark zur Ladestation wird

Elektroschiffe gelten als eine der vielversprechendsten Antworten auf die enormen CO₂-Emissionen der Schifffahrt. Doch ein fundamentales Problem bremst ihre Verbreitung: Wer weit draußen auf dem Meer arbeitet, muss für jeden Ladevorgang oft stundenlang in den nächsten Hafen zurückfahren, was nicht selten die gesamte Akkukapazität aufzehrt. Forscher:innen aus Norwegen haben nun eine Lösung entwickelt, die das Aufladen auf offener See so einfach machen soll wie das Einsetzen einer Tasse in einen Getränkehalter.

Magnetfelder statt Metallkontakte

Das Herzstück der Neuentwicklung ist ein induktives Ladesystem, das vollständig auf physische Steckverbindungen verzichtet. Stattdessen überträgt es elektrische Energie berührungslos über ein Magnetfeld – ähnlich dem kabellosen Laden von Smartphones, jedoch in einem völlig anderen Leistungsbereich. Entwickelt wurde das System von Wissenschaftler:innen des norwegischen Forschungsinstituts SINTEF im Rahmen des Ocean-Charger-Projekts, einem Konsortium unter Führung des Schiffbauunternehmens Vard.

Der Grund für den Verzicht auf klassische Steckverbinder liegt in den extremen Bedingungen auf See: Salzwasser greift Metallkontakte innerhalb kurzer Zeit korrosiv an, Wellen und Strömungen sorgen ständig für Bewegung zwischen Schiff und Ladestation, und Feuchtigkeit kann in herkömmliche Steckdosen eindringen und Kurzschlüsse verursachen. Eine an der Ladestation montierte Spule erzeugt ein hochfrequentes Wechselmagnetfeld, das in einer entsprechenden Empfangsspule am Schiff einen Strom induziert. Und das ohne jeden direkten Kontakt zwischen den beiden Spulen. Diese sind vollständig in einem wasserdichten, salz- und algenresistenten Material gekapselt.

Fnf Megawatt aus dem Magnetfeld

Zentrales Entwicklungsziel war neben der Robustheit auch die schiere Leistungsfähigkeit. Der bisher getestete Prototyp liefert 50 Kilowatt und ist klein genug, um ihn mit einer Hand zu heben. Die Vollausführung soll hingegen fnf Megawatt übertragen – bei einem Gewicht, das mehr als fünfzigmal so hoch liegt wie das des Prototyps. Entscheidend war dabei nicht nur die elektromagnetische Auslegung der Spulen, sondern auch die Entwicklung einer intelligenten Steuerungssoftware, die Energieverluste bei der Übertragung auf ein Minimum reduziert.

Der Strom selbst wird vor der drahtlosen Übertragung mehrfach umgewandelt: von Wechselstrom zu Gleichstrom, von dort zu Hochfrequenzstrom für das Magnetfeld und schließlich an Bord wieder in eine Form, die die Schiffsbatterie aufnehmen kann. Erst wenn alle diese Schritte reibungslos ineinandergreifen, wird das schnelle Laden auf See praktikabel.

Offshore-Windparks als schwimmende Tankstellen

Die Ladeinfrastruktur soll langfristig direkt in Offshore-Windparks integriert werden. Sogenannte Offshore-Substationen (OSS) sammeln den Strom der Turbinen und stellen ihn für Schiffe bereit, ohne dass diese den Parkbereich verlassen müssen. Bei Windflauten puffern Zwischenspeicher die Versorgung, sodass ein kontinuierlicher Ladebetrieb gewährleistet bleibt. Primäre Zielgruppe sind sogenannte Service Operation Vessels – Schiffe, die Windparks warten – sowie Versorgungsschiffe der Öl- und Gasindustrie.

Das Ocean-Charger-Konsortium hat gegenüber britischen Behörden bereits erklärt, dass die Technologie kommerziell einsatzbereit ist. Langfristig plant Vard, ein Netz solcher Ladestationen entlang der gesamten norwegischen Küste aufzubauen und damit eine Ladeinfrastruktur zur See zu etablieren, die der an Land immer ähnlicher wird.

via Norwegian SciTech News