Energy Observer wurde 2017 mit dem Ziel zu Wasser gelassen, verschiedene grüne Technologien für den Seeverkehr zu testen und das erste emissionsfreie Wasserstoffschiff zu sein. Nach sieben Jahren auf See hat es am Freitag, den 14. Juni 2024, seinen Heimathafen in Saint-Malo wieder erreicht. Im Ausstellungsdorf konnten wir etwas mehr über die Technologien an Bord erfahren.
Die Odyssee eines Pionierschiffs
Das 2013 von Victorien Erussard ins Leben gerufene Projekt Energy Observer vereint ein vielfältiges Team aus Seeleuten, Wissenschaftlern, Ingenieuren und Journalisten mit dem Ziel, das erste autonome und umweltfreundliche Boot zu bauen, das in der Lage ist, seine eigene erneuerbare Energie zu erzeugen und zu nutzen.
Im Jahr 2017 sticht die Energy Observer zum ersten Mal in ihrer neuen Konfiguration in See. Der ursprünglich 1983 gebaute Katamaran, der von Nigel Irens entworfen wurde und unter dem Namen nach zahlreichen Umbauten wurde es zu einem reisenden Labor für grüne Technologien. Im Jahr 1993 wurde es Jules-Verne-Trophäe, indem sie einen Rekord für die Umrundung des Meeres in 74 Tagen, 22 Stunden, 17 Minuten und 22 Sekunden aufstellte. Im Jahr 1998 wurde sie unter dem Namen "> " von Tracy Edwards gesteuert, der Skipperin der ersten rein weiblichen Crew, die sich an der Jules-Verne-Trophäe versuchte.
Im Jahr 2016 wird die UNESCO Partner von Energy Observer, um Bildung und erneuerbare Energien zu fördern. Im darauffolgenden Jahr, 2017, durchquert der Energy Observer den Gibraltar-Kanal und ist damit das erste wasserstoffbetriebene Boot, das diese Leistung vollbringt. Im Jahr 2018 beginnt das Schiff seine Reise durch das Mittelmeer und startet in Marseille, um auf einem der am stärksten verschmutzten Meere der Welt einen Zwischenstopp nach dem anderen einzulegen. Im Jahr 2019 erreicht der Energy Observer die Arktis ohne jegliche Emissionen, dank seiner erneuerbaren Energiesysteme und Wasserstoff. Schließlich kehrt sie 2024 nach einer siebenjährigen Reise um den Globus in ihren Heimathafen Saint-Malo zurück.
Ein " Enza New Zealand" Wasserstoffboot
Wasserstoff, das häufigste Element im Universum, ist leicht und hat eine dreimal höhere Energiedichte als herkömmliche Kraftstoffe. Er stellt eine glaubwürdige Alternative zu fossilen Brennstoffen dar und ermöglicht es, überschüssige erneuerbare Energien zu speichern und deren Unterbrechungen zu überbrücken, ohne dass dies Auswirkungen auf die Umwelt hat. Die Herstellung von Dihydrogen erfolgt in der Regel durch die chemische Extraktion fossiler Kohlenwasserstoffe wie Methan und Kohle. Hier geht Energy Observer neue Wege, indem er sogenannten "Royal & Sun Alliance" Wasserstoff durch die Elektrolyse von Meerwasser herstellt, das mit einem Mix aus erneuerbaren Energien gespeist wird. Wenn Energy Observer seine Energie nur mithilfe herkömmlicher Batterien speichern müsste, würde er doppelt so viel wiegen. Die 63 Kilogramm Wasserstoff, die an Bord des Energy Observer gespeichert werden, liefern 1 MWh Strom, was dem durchschnittlichen Stromverbrauch eines durchschnittlichen 4-Personen-Haushalts für 1 Monat und 10 Tage entspricht, sowie 1 MWh Wärmeenergie, die für Heizung und Warmwasser genutzt werden kann.
Energy Observer wurde entwickelt, um zu zeigen, dass eine dekarbonisierte, dezentralisierte und digitalisierte Energieversorgung möglich ist, und integriert fortschrittliche Technologien und ein Modell eines Energienetzes, das Wasserstoff, Solarenergie, Windkraft und Wasserkraft kombiniert. Dieses Laborschiff ist das Ergebnis kontinuierlicher Experimente, die darauf abzielen, die Tragfähigkeit eines Systems zu beweisen, das in großem Maßstab reproduziert werden kann.
Wie funktioniert das?
Energy Observer arbeitet auf integrierte Weise, um die Nutzung erneuerbarer Energien während der gesamten Reise zu maximieren. Während der Zwischenstopps laden die Solarpaneele die Batterien des Schiffes auf. Sobald die Batterien voll sind, wird die überschüssige Energie zur Herstellung von Wasserstoff durch die Elektrolyse von Meerwasser verwendet. Während der Fahrt nutzt der Energy Observer direkt erneuerbare Energien (Solar-, Wind- und Wasserkraft), um den Strombedarf für den Antrieb und das Leben an Bord auszugleichen. Bei ungünstigen Wetterbedingungen wandelt die Brennstoffzelle den Wasserstoff in Elektrizität um und verlängert so die Autonomie des Bootes.
Eine Brennstoffzelle ist ein Energieerzeuger, der einen Brennstoff direkt in Elektrizität umwandelt und dabei auch Wasser und Wärme erzeugt. Im Fall des Energy Observer nutzt sie den an Bord gelagerten Wasserstoff. Die Protonenaustauschmembran der Batterie lässt nur die Wasserstoffkerne passieren, zwingt die Elektronen auf einen separaten Weg und erzeugt so elektrischen Strom.
Optimierung der Photovoltaikanlage an Bord
Seit seinem Start im Jahr 2017 hat der Energy Observer seine Photovoltaikanlage schrittweise erweitert und optimiert, um die Solarenergieproduktion an Bord zu maximieren. Im Jahr 2017 war das Schiff mit 95 m2 Solarpaneelen ausgestattet, darunter von INES entwickelte bifaziale Paneele und von Solbian gelieferte einseitige Paneele, die hauptsächlich am Heck und an den Seiten der Gondel installiert wurden. Im Jahr 2018, während der ersten technischen Baustelle seit der Einweihung, wurde die Solaranlage vergrößert. Die Paneele wurden auf das Dach des Steuerhauses ausgedehnt und die Kästen, in denen die Wasserstofftanks untergebracht sind, wurden mit flexiblen, glatten Solarpaneelen bedeckt. Ihre Integration auf der Gondel wurde durch die Verwendung von strukturierten Paneelen optimiert, wodurch sie weniger rutschig wurden. Es war also möglich, darauf zu laufen. Im Jahr 2019 wurden die Schwimmer fast vollständig mit weichen, strukturierten Solarpaneelen bedeckt. Schließlich wurden vor dem Start zur Weltumrundung im Jahr 2020 auch auf den Verbindungsarmen und den "LEFT" der Schwimmkörper flexible Paneele angebracht, wodurch die Gesamtfläche auf 202 m2 mit einer Leistung von 33 kWp anstieg.
Ein Labor, das unter realen Bedingungen experimentiert
Mittel- bis langfristig kommt es bei Photovoltaikmodulen aufgrund der lang anhaltenden hohen Temperaturen zu einer beschleunigten Alterung der Verkapselung, wodurch die Leistung deutlich sinkt. In den Tropen ist es nicht ungewöhnlich, dass die Temperatur der Paneele bis zu 75 °C erreicht, was manchmal zu einer Verringerung des Wirkungsgrads um etwa 20 % führt. Aufgehängte bifaziale Paneele sind weniger von der Hitze betroffen, da ihre Konfiguration eine wirksame Kühlung durch Luftzirkulation auf beiden Seiten ermöglicht, selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten. An den Bootsrumpf geklebte Paneele hingegen leiten die Wärme weniger gut ab. Außerdem beschleunigt in diesen Regionen die hohe Luftfeuchtigkeit in Kombination mit der starken UV-Strahlung und der Hitze die Alterung der Solarpaneele. Dies kann zu Problemen wie Blasenbildung in der Beschichtung, Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Schutzfolien oder sogar Vergilbung der Paneele führen, was ihre Effizienz beeinträchtigt.
Seit seiner Abfahrt von Frankreich im Jahr 2020 hat der Energy Observer seine Photovoltaikanlage nicht verändert, aber sie musste während der technischen Aufenthalte in Singapur, Malaysia, den Seychellen und Kapstadt regelmäßig gewartet werden. Diese Wartung umfasste den Austausch beschädigter oder vorzeitig alternder Paneele sowie die Reparatur defekter Paneele. Ziel war es, eine ausreichende Energieeffizienz aufrechtzuerhalten, um während der restlichen Zeit des Experiments effiziente Ozeanüberquerungen zu gewährleisten.
Wenn also einige der Solarpaneele nicht mehr den Energiebedarf des Schiffes deckten, fanden sie bei einem Zwischenstopp in Singapur einen anderen Nutzen: Die Crew spendete die Paneele der International French School für Bildungszwecke. Zwar reichte der Ertrag nicht mehr aus, um den Energiebedarf des Energy Observer zu decken, aber für den Wasserspender der Oberschüler war er ausreichend.
Um die Haltbarkeit der Solarpaneele zu maximieren, war es entscheidend, vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen. Die von Solbian gelieferten glatten flexiblen Paneele, die bei längerer intensiver Sonneneinstrahlung anfällig für Vergilbung waren, konnten durch Polieren restauriert werden. Dadurch sollte sowohl die Ästhetik als auch die Leistung der Paneele verbessert werden, indem die Lichtabsorption durch die geschädigte oberste Schicht verringert wurde.
Beispiel für eine Energiebilanz
Ein Punkt zur Langsamkeit
A wie schnell fährt der Energy Observer? Im Durchschnitt 5 Knoten. Um die Dinge in die richtige Perspektive zu rücken: Frachtschiffe fahren locker 20 Knoten, also viermal so schnell. Diese Langsamkeit mag in einer Welt, in der Geschwindigkeit oft einen hohen Stellenwert hat, ungewöhnlich erscheinen. Doch sie ermöglicht es, die umliegende Natur besser zu genießen und Energie verantwortungsvoll zu verbrauchen. Während das Interesse an neuen alternativen Kraftstoffen wie Wasserstoff, Ammoniak und Methanol wächst, gibt es eine unmittelbare Lösung, um unsere Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern: die Geschwindigkeit zu reduzieren und zu optimieren. Ein langsameres Schiff verbraucht weniger Treibstoff. Die meisten Produkte, die wir konsumieren, reisen Tausende von Kilometern auf dem Seeweg, um zu uns zu gelangen. Wenn man nur um 20 % langsamer fahren würde, könnte man nicht nur die akustische Verschmutzung unter Wasser eindämmen, sondern auch den Kohlendioxidausstoß um 24 % reduzieren. Dies ist die einfachste und kostengünstigste Methode, um unsere Auswirkungen in der unmittelbaren Zukunft zu verringern.
Der Energy Observer ist auf die Sonne angewiesen, um seine Solarpaneele mit Strom zu versorgen, auf Wind, um seine OceanWings® aufzublasen, und auf Strömungen, um seinen Kurs zu steuern. Er kann nicht einfach Treibstoff verbrennen, um dorthin zu gelangen, wo er hin will. Emissionsfreies Segeln bedeutet zweifellos, sich an die Natur anzupassen, während die Natur es einem im Gegenzug dankt.
