Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/katamaran-energy-observer-kaffee-zu-kochen-heisst-zwei-minuten-spaeter-anzukommen-1905-141166.html    Veröffentlicht: 10.05.2019 12:05    Kurz-URL: https://glm.io/141166

Katamaran Energy Observer

Kaffee zu kochen heißt, zwei Minuten später anzukommen

Schiffe müssen keine Dreckschleudern sein: Victorien Erussard und Jérôme Delafosse haben ein Boot konstruiert, das ohne fossilen Treibstoff auskommt. Es kann sogar auf hoher See selbst Treibstoff aus Meerwasser gewinnen. Auf ihrer Tour um die Welt wirbt die Energy Observer für erneuerbare Energien.

In sechs Jahren und 101 Stopps um die Welt: Der Katamaran Energy Observer besucht auf seiner mehrjährigen Tour rund um die Welt an diesem Wochenende den Hafengeburtstag in Hamburg. Die Hansestadt ist der 36. Hafen, den das Schiff, das vollständig energieautark ist und keine Schadstoffe emittiert, anläuft.

Die Energy Observer ist ein gut 30,5 Meter langer und knapp 13 Meter breiter Katamaran. Seit Juni 2017 ist das Boot in doppelter Mission unterwegs: Zum einen möchten Skipper Victorien Erussard und Expeditionsleiter Jérôme Delafosse zeigen, dass Wasserstoff und andere erneuerbare Energien verlässlich genug funktionieren, um mit ihnen als Antrieb die Ozeane zu überqueren. Zum anderen wollen sie Projekte besuchen und vernetzen, die sich mit Nachhaltigkeit und Entwicklung beschäftigen.

Gebaut wurde das Boot 1983 in Kanada für Hochseerennen. 1984 schaffte die Formule Tag, wie der Katamaran damals hieß, als erstes Segelboot mehr als 500 Seemeilen (926 Kilometer) in 24 Stunden. 1994 holte sich Peter Blake mit dem Boot, jetzt unter dem Namen Enza New Zealand, die Trophée Jules Verne für die schnellste Nonstop-Weltumsegelung. Der Neuseeländer brauchte 74 Tage, 22 Stunden, 17 Minuten und 22 Sekunden für die Umrundung des Globus.

Seit seinem Umbau zum sauberen Schiff ist der Katamaran deutlich gemächlicher unterwegs: Fünf Knoten schaffte die Energy Observer bislang mit ihrem elektrischen Antrieb - zwei Elektromotoren, die von Akkus, einer Brennstoffzelle und 168 Quadratmetern Solarmodulen mit Strom versorgt werden. Strom, der nicht unmittelbar für den Antrieb, die Bordsysteme oder die Bedürfnisse der Mannschaft benötigt wird, wird gespeichert. Als Kurzzeitspeicher hat das Schiff Akkus mit einer Speicherkapazität von etwa 100 Kilowattstunden (kWh) an Bord.

Der Wasserstoff für die Brennstoffzelle wird an Bord gewonnen: Meerwasser wird entsalzt und zwei Mal entmineralisiert. Anschließend wird das Wasser per Elektrolyse in seine Bestandteile gespalten, der Wasserstoff verdichtet und mit einem Druck von 350 bar in zwei Tanks gespeichert. Sie haben jeweils ein Volumen von 322 Litern. Insgesamt speichern sie 62 Kilo Wasserstoff, was einer Kapazität von 2 Megawattstunden (MWh) entspricht. Das reicht, um das Boot tagelang mit Energie zu versorgen.

Daneben gibt es noch einen thermischen Speicher an Bord: Der Elektrolyseur, der Konverter und die Brennstoffzelle emittieren Abwärme. Diese nutzen die Franzosen zum Heizen der Kabinen. Vergleichbar der Heizung in einem Auto werde Luft erwärmt, um die Messe und die Kabinen der sechs Besatzungsmitglieder zu heizen, erzählt Systemingenieur Hugo Devedeux im Gespräch mit Golem.de. Zudem werde mit der Abwärme warmes Wasser erzeugt, das in einem Tank gespeichert werde.

In diesem Jahr neu hinzugekommen sind Segel, die allerdings mit konventionellen Segeln nicht viel zu tun haben. Die Oceanwings, die von dem französischen Unternehmen VPLP Design gebaut wurden, sind steife Flügel, die aus jeweils zwei Segmenten bestehen. Bei ihnen können Verwindung und Wölbung verändert sowie beide Hälften gegeneinander verstellt werden, damit die Wings möglichst effizient vom Wind angeströmt werden. Vorbild waren die High-Tech-Segel, die die Boote im letzten America's Cup auf schwindelerregende Geschwindigkeiten beschleunigten. Mit den beiden jeweils nur 31,5 Quadratmeter großen Oceanwings soll die Energy Observer eine Geschwindigkeit von 13 Knoten, umgerechnet 24 Kilometer pro Stunde, erreichen.

"Das ist eine gute Kombination von elektrischem Antrieb, Windantrieb mit den Oceanwings und mit den Photovoltaik-Paneels", sagt Erussard, Initiator des Projekts und Kapitän der Energy Observer. Bedenken wegen des Speichermediums Wasserstoff und der Brennstoffzelle hat er nicht: "Wir haben keine Angst vor dem System. Wir haben keine Angst vor dem Wasserstoff."

Ein Ziel des Projekts sei, das Boot jedes Jahr in jeder Hinsicht zu verbessern, erzählt Devedeux.

Wasserstoff auf hoher See

"Das bedeutet, wir nehmen alles, was nicht funktioniert hat, weg und installieren etwas Neues", sagt Devedeux weiter. Zu dem, was nicht funktionierte, gehörten beispielsweise die Windturbinen auf den beiden Schwimmern des Katamarans. Die seien zwar ganz nützlich gewesen, wenn das Schiff stilllag, aber nicht, wenn es in Bewegung war. Auch der Kite, der bei Wind als Hilfsantrieb gesetzt wurde, verschwand.

Er war nicht effizient genug, zugleich aber recht aufwendig in der Bedienung. Bei einem Schiff, auf dem alles auf Effizienz getrimmt wird, verwundert es nicht weiter, dass ein solches System abgebaut wurde.

Ganz anders sind da die neuen Segel: Sie erfordern nur wenig Aufmerksamkeit, sorgen aber für ordentlich Vortrieb. Sie werden auf Knopfdruck gesetzt und dann automatisch nach dem Wind ausgerichtet, um das Schiff möglichst energieeffizient an sein Ziel zu steuern.

Wie effizient der Antrieb wirklich ist, wird sich wohl erst im Laufe des Sommers, auf der Tour durch Nordeuropa zeigen. In Hamburg konnte die Besatzung noch nicht viel sagen: Die Oceanwings wurden erst vor einigen Tagen installiert, die Fahrt von Amsterdam nach Hamburg war die erste mit dem Windantrieb. Obwohl der Wind nur mit 5 Knoten wehte, habe der Energieverbrauch um 60 Prozent gesenkt werden können, erzählen die Franzosen. Normalerweise hätte die Fahrt etwa 33 kWh benötigt. Es seien aber nur 12 kWh gewesen.

Die Oceanwings sollen aber nicht nur für Vortrieb sorgen. Sie ermöglichen auch die Produktion von Wasserstoff während der Fahrt. Sowohl für die Aufbereitung des Meerwassers als auch für die Elektrolyse wird Strom benötigt. Solarzellen, Brennstoffzelle und Akku sind aber nicht leistungsfähig genug, um Strom dafür und für die Motoren zu liefern. Das bedeutet: Um Wasserstoff zu gewinnen, musste die Energy Observer stillliegen.

Das ändert sich jetzt. Wenn der Wind das Schiff antreibt, müssen die Motoren nicht laufen. Also steht Strom für die Wasserstofferzeugung zur Verfügung. Der muss aber auch nicht von der Brennstoffzelle oder den Akkus kommen. Wenn das Schiff segelt, werden die Motoren in ihrer Funktion umgedreht: Die Strömung versetzt die Propeller in Rotation, und der Elektromotor wird zum elektrischen Generator, der Strom für die Meerwasserentsalzungsanlage und den Elektrolyseur liefert.

Welchem System mehr Bedeutung zukommt, hängt von der Position der Energy Observer ab. Im Mittelmeer lieferte sie an einem sonnigen Mittag etwa 18 Kilowatt. Ende April in Hamburg sind es etwa 15. Das liege nicht nur daran, dass sich immer wieder Wolken vor die Sonne schieben, erklärt Devedeux, sondern auch an der Ausrichtung der Module. Denn die stehen nicht schräg, sondern liegen flach. So früh im Jahr stehe die Sonne aber noch tief, so dass der Einfallswinkel des Lichts ungünstig sei. Wenn es dann in Richtung der niedrigen Breiten nahe dem Äquator geht, dürften die Zellen mehr Leistung liefern. Die Spitzenleistung liegt bei 28,5 kW. Auf der bevorstehenden Tour nach Skandinavien werden sie wohl eine weniger wichtige Rolle spielen. "Auf der Nordeuropa-Tour werden wir mehr Wind als Sonne haben", sagt Erussard.

Vor jeder Etappe werde festgelegt, wie viel Energie für die Fahrt zur Verfügung stehe, um sicherzustellen, dass sie ihr Ziel erreichen, erzählt Expeditionsleiter Delafosse im Gespräch mit Golem.de. Kaffee zu kochen, könnte deshalb bedeuten, dass das Boot etwas langsamer werde und das Ziel etwas später erreiche - nicht viel, vielleicht zwei Minuten, aber es sei bemerkbar. "Selbst wenn man kein Ingenieur ist und nichts mit Energie zu tun hat, versteht man den Energieverbrauch, bemerkt man, was man braucht."

Der neuartige Antrieb erfordert schließlich eine Navigation, die nicht nur darauf ausgerichtet ist, den Zielhafen auf möglichst kurzem Weg zu erreichen.

Der direkte Weg ist nicht der effizienteste

Gesteuert wird das Schiff von einem komplexen Computersystem. Auf einem großen Bildschirm in der Messe lassen sich die aktuellen Energiewerte ablesen: Welches System liefert aktuell Leistung? Welches nimmt Leistung auf? Wie viel? Wie ist der Füllstand der Wasserstofftanks, wie der Ladestand der Akkus? Auf Unterseiten können die Besatzungsmitglieder Details über die verschiedenen Systeme und ihren Status abrufen.

Es errechnet aber auch den Kurs für das Schiff. Entscheidend ist dabei nicht unbedingt der kürzeste Weg zum Ziel, sondern der energieeffizienteste. Clean Energy Route nennt Devedeux, der an der Entwicklung des System mitarbeitet, diese Art der Navigation. Die Software wertet Wetterdaten aus und wählt einen Kurs, auf dem es viel Wind oder viel Sonne gibt. "Sie kombiniert die Eigenschaften des Schiffs und die Eigenschaften von Solar- und Windenergie, so dass wir unseren Kurs anpassen können, damit wir effizienter und schneller ankommen, aber trotzdem weniger Energie verbrauchen oder mehr Energie produzieren."

Die Software werde zwar für die Energy Observer entwickelt, sagt Devedeux. Sie soll aber später auch für andere Schiffe vermarktet werden, die mit Energie aus erneuerbaren Quellen unterwegs sind, etwa mit Flettner-Rotoren.

Ziel sei, dass der Steuermann gewisse Parameter für die Navigation vorgebe - etwa den Zielhafen, wann das Schiff dort eintreffen soll, welche Antriebe an Bord installiert sind -, und die Software errechne den effizientesten Kurs, der aber nicht der kürzeste sein muss. Das gelte übrigens auch für konventionelle Schiffe, die, wenn sie gegen den Wind fahren, deutlich mehr Treibstoff benötigen und entsprechend mehr Schadstoffe wie Kohlendioxid, Stickoxide, Feinstaub und Ruß emittieren.

Diese Schadstoffemissionen der Schifffahrt waren es, die Erussard auf die Idee brachten, ein Schiff zu bauen, das keinerlei Schadstoffe emittiert. Der Kapitän der Energy Observer fuhr fünf Jahre lang als Offizier auf Handels- und Kreuzfahrtschiffen. Er kennt also die "Giftfabriken" aus direkter Anschauung. Sein Schiff sollte sauber sein und energieautark. So entstand die Energy Observer, das erste Schiff mit Wasserstoffantrieb, das zudem in der Lage ist, an Bord Wasserstoff zu gewinnen.

Mit einer Fahrt rund um die Welt wollen Erussard und Delafosse zeigen, dass ein solches Schiff mit heutiger Technik gebaut werden kann. Seit Juni 2017 ist die Energy Observer unterwegs. Mehr als 10.000 Seemeilen hat sie zurückgelegt, rund 20.000 Kilometer. Start war in Saint-Malo in Frankreich. Von dort ging es entlang der französischen Atlantikküste über Portugal nach Spanien. Im vergangenen Jahr tourte das Schiff durch das Mittelmeer und besuchte unter anderem Griechenland und Israel.

In diesem Jahr steht Nordeuropa auf dem Plan. Start war wieder in Saint-Malo. Von Hamburg aus geht es über Kopenhagen, Stockholm und Helsinki nach St. Petersburg. Durch den Weißmeer-Ostsee-Kanal führt die Reise nach Murmansk, und dann über das Nordkap nach Spitzbergen, wo die Auswirkungen des Klimawandels laut Delafosse heute schon besonders gut zu sehen sind. Nach mehreren Stopps in Norwegen, zuletzt in Bergen, überquert die Energy Observer die Nordsee zu den Orkney-Inseln und dann über Aberdeen nach London, wo das Schiff im Oktober ankommen soll.

Energy Observer fährt zu den Olympischen Spielen nach Tokio

Viel Zeit für Umbauten bleibt nicht: Schon im Januar wird die Energy Observer zu ihrer nächsten Reise aufbrechen. Ziel ist Fernost, im Sommer des kommenden Jahres soll sie zu den Olympischen Spielen nach Tokio fahren. Japan stellt seine Energieversorgung gerade auf Wasserstoff um. Einer der Partner des Projekts ist Toyota. Der Konzern baut unter anderem den Brennstoffzellen-Pkw Mirai und ist einer der großen Akteure bei der Wasserstoff-Initiative.

Zuerst wird das Boot den Senegal anlaufen, dann den Atlantik überqueren und durch den Panamakanal den Pazifik erreichen. Über Hawaii geht es dann nach Japan. 2021 geht es in umgekehrter Richtung über den Pazifik zur amerikanischen Westküste. Im Jahr darauf stehen Mittelamerika und die Ostküste der USA auf dem Programm.

Unterwegs besuchen die Franzosen unterschiedliche Projekte, die sich ebenso wie Energy Observer dafür engagieren, die Welt zu verbessern. "Wir wollen zeigen, dass alles zusammenhängt. Das ist nicht nur ein Problem der Energie, ein Problem der Biodiversität, der Geschlechtergleichheit, des Zugangs zu Bildung. Wir werden die Probleme der Menschheit nur lösen, wenn wir zusammenarbeiten", sagt Delafosse.  (wp)


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