SGG Greifensee Elektrifizierung MS-HEIMAT

Résumé

Das Projekt der Elektrifizierung des MS HEIMAT hat früh den Charakter eines Leuchtturmprojektes mit entsprechender Medienaufmerksamkeit gewonnen und konnte bis zur Realisierung des Projektes von regionaler bis auf nationale Ebene SRF (Radio) begeistern. Ausgangslage war, dass der Kurs für den Zürcher Verkehrsverbund auf der kurzen Strecke Maur Uster-Maur gute Rahmenbedingungen für den Einsatz von elektrischen Batterien bot und im Rahmen der Strategie 2050 im öffentlichen Verkehr die Möglichkeiten der Energieeffizienz, der Dekarbonisierung und des nachhaltigen Umweltschutzes gesucht wurde. Das Schiff stammt aus dem Jahre 1933 und wurde im Jahre 2017 gründlich restauriert. Die SCHIFFFAHRTS-GENOSSENSCHAFT GREIFENSEE ist eine Genossenschaft gemäss dem Obligationenrecht und somit privatrechtlich organisiert. Sie verfügt über rund 1800 aktive Genossenschafterinnen und Genossenschafter aus der Region. Sie hat u.a. mit dem ZVV eine Transportvereinbarung für den öffentlichen Verkehr auf der Strecke Maur–Uster und zurück für das ganze Jahr mit stündlichen Kursen. Eine eigentliche Verdichtung des Fahrplanes ist nach Auskunft des ZVV nicht geplant. Das Projekt hatte zum Ziel, das MS HEIMAT aus dem Jahre 1933 von Diesel- auf Elektroantrieb umzurüsten, dies im Sinne der Ressourcenschonung und im Hinblick auf Klimaneutralität. Es galt die Kosten zu optimieren und die Anpassungen am Schiff auf ein Minimum zu beschränken, die Gewichtsauslegung und weitere Faktoren zu optimieren, den Einsatzbedarf mit der Grösse der Batterien und die 4/2 Elektrifizierung des e-MS HEIMAT, Allen Fuchs, Schifffahrts-Genossenschaft Greifensee Ladezyklen in Einklang zu bringen und die Bedienbarkeit durch die Teilzeit-Schiffsführerinnen und Schiffsführer sicherzustellen und zu optimieren. Die Verlässlichkeit im Einsatz, insbesondere der Kursstrecke zwischen Maur und Uster, ist eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung. Schlussendlich soll der elektrische Antrieb eine nachhaltige Lösung mit Verbesserung der Gesamtbilanz im Naturschutzgebiet des Greifensee ermöglichen. Einstieg in das Projekt war eine kleine Machbarkeitsstudie in welcher mit Drehmomentmessungen die erforderliche Antriebskraft während der Fahrt und beim Notstopp ermittelt wurde. Anhand eines Tagesfahrprofils wurde die Energiebilanz gebildet. Es waren, inkl. Reserve von 10 kWh, 85 kWh pro Tag bereitzustellen. Auf dieser Basis gab es zwei Varianten: eine Lösung mit Nachladung während des Tages und kleinerem Energiespeicher und eine Lösung mit grösserer Batterie und dementsprechend nur Nachtladung. Die Möglichkeit mit Nachladungen während des Tages war insbesondere möglich, da der Kurs während dem ganzen Jahr im Stundentakt sichergestellt wird. Es waren Zusatzfahrten im üblichen Ausmass miteinzubeziehen. Zwingende Anforderung war, dass das bisherige Tempo von 15 km/h auf Dauer und ein Transport von 60 Personen weiterhin möglich sind. Kritische Grenze war die Hydrostabilität, da die Reserven gegenüber dem gesetzlichen Mindestmass schon vor dem Umbau gering waren. In dieser Phase wurde dennoch bewusst auf ein Engineering verzichtet und anhand der auszubauenden Gewichte und dem Gewicht des neuen Systems durch Fachleute eine Beurteilung gemacht. In der Machbarkeitsstudie wurden drei Systeme als Varianten dargelegt. Hätte man eine Engineeringphase eingeschaltet, wäre es notwendig gewesen, das System zu präjudizieren, weil die Komponenten aufeinander abgestimmt sein sollten. Damit wäre der Wettbewerb in der Ausschreibung nicht mehr möglich gewesen. Aufgrund der verhältnismässig hohen Beiträge der öffentlichen Hand wurde das Projekt als schlüsselfertige Lieferung gemäss IöVB ausgeschrieben. Wir haben in Unkenntnis der wirklichen Marktpreise die kleine Version mit Nachladungen am Tag und mit einem Motor ausgeschrieben und dabei Optionen für weitere Batterien offerieren lassen. Im Rahmen der Ausschreibung meldete sich der Mitinhaber von ZEM aus Norwegen. Er entschied sich, nicht selbst zu offerieren und suchte die Kooperation mit Shiptec AG in Luzern. Diese wiederum offerierte mit Priorität das von ZEM als Unterlieferant zu liefernde System, welches mit Ausnahme der Ladestation an Bord in einem nur leicht grösseren Boot in Norwegen schon mit Erfolg im Einsatz stand. ZEM ist heute mehrheitlich im Besitz von Volvo. Damit hat ZEM einen besseren Zugang zu Akasol als Batterielieferanten, was sich im Preis und den Lieferfristen ausgewirkt hat. Auch ist das System einfacher, weil die Batterien direkt mit dem DC-Link verbunden sind und die Steuerung etwas weniger umfassend, für unsere System aber völlig ausreichend ausgelegt ist. In der Ausschreibung obsiegte Shiptec AG mit dem Unterlieferanten ZEM aus Norwegen, insbesondere dank der wettbewerbsfähigen Preise, aber auch dank der Zertifizierung des ganzen Systems nach DNV und den Erfahrungen im Schiffbau und in der Abwicklung des Plangenehmigungsverfahrens mit dem BAV, Sektion Schifffahrt. Grossen Wert haben wir auch auf Verlässlichkeit im Einsatz und daher auch auf die Redundanz gelegt. Nach Vorliegen der Offerten hat die SGG sich entschieden, nicht die kleine oder grosse Version der Batterien zu bestellen, sondern eine Lösung mit drei Batterien und damit 99 kWh Kapazität. Dies im Interesse einer erhöhten Flexibilität im Betrieb, einer erhöhten Redundanz, weil man dann auch noch mit zwei Batterien fahren kann und dem Erhalt einer möglichst grossen Lebensdauer der Batterien. Der Zuschlag für die Bestellung erfolgte am 3. September 2021.

Textes supplémentaires

Publikationen / Ergebnisse

Projektziele

Es geht um den Umbau des Antriebes eines bestehenden Schiffes der SGG im Sinne der Ressourcenschonung und im Hinblick auf Klimaneutralität. Das Projekt soll ein Leuchtturmprojekt werden. Es gilt die Kosten zu optimieren und die Anpassungen am Schiff auf ein Minimum zu beschränken, die Gewichtsauslegung und weitere Faktoren zu optimieren, den Einsatzbedarf mit der Grösse der Batterien und die Ladezyklen in Einklang zu bringen und die Bedienbarkeit durch die Teilzeit-Schiffsführerinnen und Schiffsführer zu optimieren. Die Verlässlichkeit im Einsatz im Rahmen der heutigen Aktivitäten der SGG, insbesondere der Kursstrecke zwischen Maur und Uster, ist eine wichtige Voraussetzung für die Realisierung. Das BAV ist zurzeiteit daran, die Anforderungen an Plangenehmigungen für Elektrifizierungen zu konkretisieren. Das Projekt kann hierzu einen Beitrag für kleinere Schiffe leisten. Schlussendlich soll der elektrische Antrieb eine nachhaltige Lösung mit Verbesserung der Gesamtbilanz im Naturschutzgebiet des Greifensee ermöglichen. Dabei geniessen die Kunden das leisere Fahren und das Fehlen des Dieselrauches. Beim Betrieb sind die Risiken für das Seewasser beim Tanken von Diesel eliminiert. Die CO2-Einsparung liegt bei 10 t p.a. Auf 20 Jahre (minimale Systemlebenszeit) ergibt das 200 t weniger CO2. Die Projektziele wurden wie nachfolgend dargelegt wird, allesamt erreicht.

Abstract

Ausgangslage für die Elektrifizierung des MS HEIMAT waren die besonders geeigneten Einsatzverhältnisse auf der ZVV-Strecke Maur-Uster-Maur und die Möglichkeit, nur noch die Hälfte der Energie und zudem erneuerbare Energie einzusetzen. Der Umbau des Schiffes von 1933 ermöglicht eine nachhaltige Weiterverwendung des im Jahre 2017 totalrevidierten Schiffes. Die Schifffahrts-Genossenschaft Greifensee ist eine Genossenschaft mit 1800 Genossenschafterinnen und Genossenschaftern. Sie betreibt seit 1890 die Schifffahrt auf dem naturgeschützten Greifensee. Ziel war es, die Umrüstung auf Elektroantrieb als Leuchtturmprojekt zu realisieren und dabei eine schlüsselfertige Lösung durch erfahrene Schiffsbauunternehmen zu realisieren. Die Machbarkeitsanalyse zeigte, dass ein Tagesbedarf von 85 kWh Energie und eine Batteriegrösse von rund 70 kWh mit Nachladungen während des Tages oder eine Batterie mit rund 135 kWh mit nur Nachtladung möglich war. Es war neben dieser Auslegung auch auf die Einhaltung der hydrostatischen Stabilität zu achten, da das Schiff schon vor dem Umbau keine wesentlichen Reserven an Freibord und Krängung aufwies. Die öffentliche Ausschreibung führte aufgrund von günstigeren und einfacheren Offerten von anderen Lieferanten zu einem bisher in den Machbarkeitsstudien nicht verfolgten System von ZEM, Norwegen, als Unterlieferant von Shiptec AG, Luzern. Es sind drei Batterien mit Lithium-Ionen-Zellen (NMC), Akazem mit insgesamt 99 kWh Kapazität und maritimer Zulassung verbaut. Der industrielle Elektromotor weist eine Leistung von 40 kW und ein Drehmoment von 620 Nm aus und ist ebenfalls wie die übrigen Komponenten des Systems maritim zertifiziert. Es wurde eine schlüsselfertige Lieferung mit guter Qualität bestellt. Das Plangenehmigungsverfahren verlief ohne wesentliche Probleme. Die Planung dauerte 3,5 Monate, die Realisierung ebenfalls 3,5 Monate. Die Kosten für die Elektrifizierung inkl. einer nachträglich beschlossenen Photovoltaikanlage betrugen rund CHF 865'000.- inkl. MWSt. Neben Eigenleistungen trugen finanzielle Beiträge des Programmes Energiestrategie 2050 öV des Bundes, des Gemeinnützigen Fonds des Kantons Zürich, Beiträge von Städten und Gemeinden des Bezirkes Uster und private Spenden und Sponsorenleistungen zum Projekt bei. Die für die Amortisationen zu beachtende technische Lebensdauer liegt für die Hauptbatterien inkl Batteriemanagement bei 10 Jahren, für das Steuerungssystem bei 20 Jahren und für die übrigen Leistungen inkl. Anpassungen des Schiffes bei 30 Jahren. Das Projekt konnte in der geplanten Zeit, im Rahmen des Kostenvoranschlages realisiert werden und erfüllt die Aufgabe nach den üblichen Anfangsschwierigkeiten ohne Einschränkung vollumfänglich.

Détails du projet

Office de recherche
BAV
Statut du projet
Abgeschlossen
Type de projet
Forschungsprojekt
Date de début
2021-04-28
Date de fin
2023-12-30
Coûts totaux approuvés
CHF 260000.00
Section
Defaultbereich VM-Import BAV
Domaine politique NABS
Verkehrssysteme

Labels

ESöV 2050 Fahrzeuge Schiff