An einem frischen Herbstmorgen fährt ein 46 Fuß langes kommerzielles Fischerboot in die kalten Gewässer von Sitka, Alaska, und schaltet den Dieselmotor ab. In diesem Moment nahezu Stille erwacht ein Elektromotor zum Leben. Dieser Moment markiert einen grundlegenden Wandel für die kommerzielle Fischereiindustrie kleiner Boote in Sitka: ein Übergang zur energieeffizienten kommerziellen Fischerei, angetrieben durch emissionsarme und emissionsfreie Antriebssysteme.
Modellierungen und Analysen von NREL-Transportforschern zeigten, dass ein kleines kommerzielles Fischereifahrzeug namens I Gotta mit einem Hybrid-Batterie-Diesel-System nachgerüstet werden könnte. Das Boot wird als eines der ersten emissionsarmen Fischereifahrzeuge, die jemals in Alaska eingesetzt wurden, Geschichte schreiben. Foto von Eric Jordan über NREL.
Das fragliche Boot, ein kleiner kommerzieller Lachsschlepper namens „I Gotta“, wird als eines der ersten emissionsarmen Fischereifahrzeuge, die jemals in Alaska eingesetzt wurden, Geschichte schreiben. Mithilfe eines einzigartigen Parallel-Hybrid-Batterie-Diesel-Systems kann das Boot mit seinem Dieselmotor mit voller Geschwindigkeit fahren und beim Angeln auf einen batterieelektrischen Motor umschalten. Auf diese Weise kann I Gotta-Kapitän Eric Jordan den Treibstoffverbrauch des Bootes um 80 % senken.
Die Hybridisierung des Schiffes erforderte ein Dorf – und mehrere Jahre Zusammenarbeit. Das Projekt begann, als die Sitka-basierte Alaska Longline Fishermen’s Association (ALFA) beantragte Unterstützung bei der Energy Transitions Initiative Partnership Project (ETIPP) des US-Energieministeriums (DOE) Bewertung der Optionen für die Hybridisierung von Fischereifahrzeugen. ETIPP hat die Vereinigung mit Nutzfahrzeugforschern des National Renewable Energy Laboratory (NREL) und der Sandia National Laboratories zusammengebracht. Und die Nachrüstung von I Gotta wurde mit Zuschüssen von AgWest Farm Credit und Acme Seafoods finanziert.
Die Ziele der Partnerschaft gehen jedoch weit über die Hybridisierung eines einzelnen Fischerboots hinaus: ALFA möchte Dekarbonisierungsbemühungen in der gesamten Flotte – und darüber hinaus – anregen.
Auf dem Weg zu einem emissionsärmeren Betrieb
Die Umstellung auf eine emissionsärmere Fischerei habe nur langsam begonnen – aber nicht aus mangelndem Interesse, sagte Linda Behnken, Geschäftsführerin von ALFA.
„Wir sind hier in der Regel führend im Klima- und Umweltbereich“, sagte Benkhen, der die in Sitka ansässige ALFA-Genossenschaft mit mehr als 160 kommerziellen Kleinbootfischern leitet, die sich alle dafür einsetzen, den Lachsfang für zukünftige Generationen aufrechtzuerhalten. „Unsere Fischer sind sehr daran interessiert, ihre Treibhausgasemissionen und ihre Treibstoffkosten zu reduzieren.“
Aber, so Behnken, können kleine Fischer nicht das Risiko eingehen, frühe Anwender einer neuen Technologie zu sein, wenn diese ihre Fangsaison gefährden könnte, selbst wenn hohe Treibstoffkosten bis zu 30 % ihres Umsatzes verschlingen.
Um das Risiko etwas aus der Gleichung zu nehmen, bewarb sich Behnken um den Beitritt zu ETIPP, einem Netzwerk regionaler Organisationen und nationaler DOE-Labors, das abgelegenen Gemeinden und Inselgemeinden dabei hilft, ihre Energiesysteme auf erneuerbare Optionen umzustellen.
Typischerweise unterstützt ETIPP Landgemeinden. „Aber ich dachte: ‚Nun, wir sind eine Gemeinschaft von Fischerbooten. Mal sehen, ob sie uns dabei unterstützen würden, die Energieeffizienz in unserer Flotte voranzutreiben“, sagte Behnken.
ALFA wurde 2021 in das Programm aufgenommen und ETIPP brachte die Fischereigenossenschaft mit NREL-Transportforschern zusammen, die auf technische Unterstützung bei der Dekarbonisierung von Nutzfahrzeugen spezialisiert sind.
Sie standen vor der Frage: Welche Technologien würden einem kleinen Fischerboot helfen, seine Treibstoffabhängigkeit zu reduzieren, ohne Einbußen bei Geschwindigkeit oder Reichweite hinnehmen zu müssen?
Anhand jahrelanger Betriebsdaten der ALFA-Flotte prüfte das NREL-Forschungsteam mögliche Lösungen.
„Wir haben darüber nachgedacht, das Boot mit Kraftstoffen der nächsten Generation wie Wasserstoff zu betreiben, und wir haben auch vollständig batterieelektrische Szenarien und die dafür erforderliche Ladeinfrastruktur in Betracht gezogen“, sagte Michael Lammert vom NREL, ein Forscher für die Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen und Projektleiter Hauptermittler. „Nachdem wir uns die Daten angesehen, die Modelle erstellt und die Analyse durchgeführt hatten, wurde klar, dass ein Plug-in-Hybridmodell der richtige Weg für dieses Boot war.“
Gemeinsam haben NREL-Forscher und ALFA-Projektpartner das Transfluid-Hybridantriebssystem ausgewählt, das es I Gotta ermöglicht, zwischen einem Dieselmotor für Höchstgeschwindigkeiten und einem batterieelektrischen Motor zu wechseln, um durch bevorzugte Angelplätze zu fahren. Der Strom für den Betrieb des Bootes wird aus den Staudämmen von Sitka stammen, was bedeutet, dass er zu 100 % aus erneuerbaren Quellen stammt und somit die Treibhausgasemissionen des Bootes erheblich reduziert. Darüber hinaus wird das Hybridsystem von I Gotta „intelligent“ sein – das heißt, es wird in der Lage sein, die Nutzung von Motor und Motor zu optimieren – und das Boot wird mit Datenloggern ausgestattet sein, um die tatsächlich erreichte Kraftstoffeffizienz zu messen.
Jede dieser Investitionen wird den Fischern von ALFA dabei helfen, den Weg zu emissionsärmeren Betrieben einzuschlagen.
Emissionsarme und emissionsfreie Betriebe breiten sich in ganz Alaska aus
Später in diesem Jahr wird ALFA einen Vertrag mit örtlichen Bootsbauern abschließen, um I Gotta mit seinem Hybridsystem nachzurüsten. Aber die Arbeit wird hier nicht aufhören. Die erneute Finanzierung durch das DOE-Büro für Energieeffizienz und erneuerbare Energien wird es ALFA ermöglichen, nicht nur ein, sondern drei neuartige Antriebssysteme zu testen, die unterschiedliche Fortbewegungsarten von Fischerbooten berücksichtigen.
Das erste, ein serielles Hybridsystem, wird Fischerbooten die Flexibilität geben, kurze oder lange Strecken zurückzulegen und gleichzeitig den Dieselkraftstoffverbrauch zu minimieren. Das Seriensystem verwendet einen Elektromotor, um den Propeller bei allen Bootsgeschwindigkeiten anzutreiben, und eine Batterie, um den Motor anzutreiben, sodass Boote ihre typischen 10- bis 20-Meilen-Routen mit batterieelektrischem Antrieb zurücklegen können. Diese Batterien können an einem Dock mithilfe der zu 100 % erneuerbaren Wasserkraftwerke von Sitka aufgeladen werden. In dem seltenen Fall, dass Kapitäne für eine längere Reise Hunderte von Kilometern zurücklegen müssen, können sie die Batterien des Bootes mit einem Dieselgenerator an Bord aufladen.
ALFA wird außerdem ein vollständig batterieelektrisches System für Marikulturschiffe testen, die Fische, Schalentiere und Wasserpflanzen züchten. Diese Schiffe bleiben im Umkreis von 10 Meilen von der Küste und folgen regelmäßigen Transitplänen, sodass sie für eine vollständige Elektrifizierung in Frage kommen. Am wichtigsten ist, dass ALFA durch die Umstellung dieser Schiffe auf einen emissionsfreien Betrieb das Risiko von Kraftstoffaustritten in Küstennähe oder in der Nähe gefährdeter Wasserarten eliminiert.
Schließlich wird ALFA ein zusätzliches Parallelhybridsystem wie das für „I Gotta“ ausgewählte System bewerten, um seine Wirksamkeit unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu demonstrieren.
Am wichtigsten ist, dass örtliche Bootsbauer die Installationen für jedes Schiff übernehmen und den Sitkanern dabei helfen, zu lernen, wie man emissionsarme und emissionsfreie Systeme installiert und wartet. ALFA plant umfangreiche Outreach-, Schulungs- und Bildungsangebote, um die Sitka-Gemeinschaft mit Möglichkeiten vertraut zu machen, sich an den Bemühungen zu beteiligen und die Fischereiflotte auf das Projekt aufmerksam zu machen.
Dies alles ist Teil der Vision von Behnken: lokales Fachwissen für emissionsarme Antriebssysteme aufzubauen, das Risiko neuer Technologien zu verringern und die Hindernisse für eine umfassende Dekarbonisierung des Meeresraums zu beseitigen.
„Jedem, der hier oben angelt, liegt das Meer und sein Erbe für die nächste Generation von Fischern und den Menschen, die in diesen Küstengemeinden leben, sehr am Herzen“, sagte Behnken. „Dies ist nicht nur eine Möglichkeit, seinen Lebensunterhalt zu verdienen – es ist eine Lebenseinstellung. Und dies ist eine Möglichkeit, unser tiefes Engagement für den Ozean zu würdigen und in dem, was wir tun, besser zu werden.“
Die Gemeinde Sitka, sagte Behnken, sei der richtige Ort, um mit dieser Arbeit zu beginnen. Sie plant aber auch, dass sich die Arbeit auf die gesamte maritime Gemeinschaft auswirkt.
„Unser Ziel ist es, die Dekarbonisierung in mehr Flotten voranzutreiben“, sagte sie. „Wir hoffen, ein Beispiel zu geben, indem wir diesen Weg gehen und zeigen, wie es geht.“ Wir bauen hier in Sitka lokale Kapazitäten auf, weil wir wissen, dass die Lektionen, die wir hier lernen, auch anderswo angewendet werden können. Und wir hoffen wirklich, dass sie es tun werden.“
Lerne mehr über NRELs nachhaltige Transport- und Mobilitätsforschung und sein besonderer Fokus auf die Dekarbonisierung von Nutzfahrzeugen. Und abonnieren Sie den vierteljährlichen Transport- und Mobilitätsforschungs-Newsletter von NREL, Sustainable Mobility Matters, um über die neuesten Nachrichten auf dem Laufenden zu bleiben.
Von Anna Squires, NREL.
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall eingeführt, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwer zu entscheiden, was wir dahinter platzieren sollten. Theoretisch bleiben Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter einer Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben daher beschlossen, unsere aufzugeben.
Leider ist das Mediengeschäft immer noch ein hartes, mörderisches Geschäft mit geringen Margen. Es ist eine nie endende olympische Herausforderung, über Wasser zu bleiben oder vielleicht sogar – keuchen – wachsen. Also …