Pionjärprojektet i Öresund uppgraderat – med världens största färjebatteri 

2022-11-04 06:00  

Elkonverteringen av färjan Tycho Brahe, som kör mellan Helsingborg och Helsingör, kantades till en början av problem. Nu har batteriet bytts ut mot ett nytt och större – och många lärdomar har dragits. 

Det är en vacker och stilla höstdag på ett glittrande Öresund. Tycho Brahe, en av rederiet Forseas fem färjor som trafikerar sträckan mellan Helsingborg och Helsingör, är på väg att kasta loss. 

En robotarm i ett litet hus på kaj börjar röra på sig. Den greppar tag i kontakten som ansluter två rejäla elkablar till färjan och kopplar loss den. Kontakten förs in i robotens lilla hus i väntan på nästa laddinjektion. Fram tills nyss överförde kontakten el till färjans batteri med en svindlade effekt, 10 MW. Det är mer än hela Helsingör med sina cirka 50 000 invånare använder. Tack vare den respektingivande spänningen om 10 000 volt så blir kabeldimensionerna hanterbara. 

Den 111 meter långa Tycho Brahe kastar loss och påbörjar den 20 minuter långa överfarten till Helsingör. Men ur skorstenarna syns ingen rök och de för färjor karakteristiska lågfrekventa vibrationerna saknas helt, eftersom de fyra dieselgeneratorerna är avstängda. 

I stället drivs färjan framåt av elen som lagrats i det splitter nya batteriet placerat i ett plåthus på taket. Dan Esmarch Pedersen, senior kapten på Tycho Brahe, öppnar dörren till huset. Här står cylindriska litiumjonceller från LG monterade i moduler och pack av Corvus Energy, i långa rader. 

Cellerna är cylindriska och tillverkade av LG Chem. Corvus Energy har satt ihop dem till batteripack. Foto: Johan Kristensson

705 024 battericeller

Totalt kommer här snart att finnas 705 024 små battericeller, bara något större än AA-batterier (ett par batteripack har fortfarande inte kommit på plats). Den sammanlagda energilagringskapaciteten uppgår till 6 400 kWh. Som jämförelse brukar elbilsbatterier vara mellan 50 och 100 kWh.  

Tycho Brahe invigdes som elfärja redan i november 2018 med hjälp av ett batteri om 4 160 kWh. ABB skötte integreringen. Tillsammans med systerfartyget Aurora var de under flera år världens största batterifärjor, en titel som sedan i fjol övertagits av den 139 meter långa norska färjan Bastö Electric.  

Men driftsättningen gick inte som den skulle. Projektet kantades till en början av problem och färjan fick i perioder köras på diesel i stället, vilket fick somliga att ifrågasätta om batteritekniken var redo för så här tunga applikationer.

Till höger syns ett av kraftelektronikhusen, till vänster ett av batterihusen som står på Tycho Brahes tak. Batterihuset är högre på grund av luftkylningen av batterierna. Foto: Johan Kristensson

Fel laddspänning

Henrik Hansen, senior maskinchef, berättar att problemen framför allt handlade om två saker. Dels var programvaran som sköter laddningen inte tillräckligt bra. När cellerna nådde en viss spänning så sänktes inte laddspänningen tillräckligt, vilket fick dem att degraderas mycket snabbare än först tänkt. Livslängden var beräknad till fem år men redan i maj 2021 påbörjades arbetet med att byta ut batteriet. 

Det andra problemet var laddrobotarna, en i varje hamn, som stundtals inte samarbetade alls. De guidas av en laser som läser av reflektorer monterade på fartyget. Henrik Hansen berättar hur solinstrålningen vid vissa givna tidpunkter störde lasern så att laddning omöjliggjordes.  

– Det överraskade mig personligen hur svårt det var att få robotarna att fungera. De finns ju överallt i industrin, även betydligt större än de vi har. Men i fabrikerna arbetar de i skyddad miljö. Här är det ju sol och regn och blåst som ställer till det.  

Tvivlade ni någonsin på att ni skulle få det att fungera? 

– Nej. Det är ju bara mekanik, allt kan lösas. Roboten kan verka enkel men den ska snacka med en massa andra saker. Det har varit ett stort jobb att få den att köra, säger Henrik Hansen.  

Ni tänkte aldrig att nu struntar vi i det här med batterier, och fortsätter att köra på diesel i stället? 

– Nej. Med Aurora funkade det ju från början. Hittills i år är vi uppe i över 90 procent eldrift med Aurora. Och vi fortsätter att förbättra små saker hela tiden, säger han.

Färjan kan laddas i Helsingör såväl som i Helsingborg. De laserstyrda laddrobotarna bor i varsitt litet hus, här visas Tycho Brahes robot i Helsingborg. Foto: Johan Kristensson

Auroras batteri förskonat

Aurora är Tycho Brahes systerfartyg som fick eldrift ungefär ett halvår senare när programvaruproblemen huvudsakligen var lösta. Därmed har fartygets batteri förskonats betydligt.  

Varför når ni inte 100 procent? 

– Vi behöver underhålla både robot och färja med jämna mellanrum, då går vi över till diesel. Och ibland missar roboten ett laddtillfälle.  

En överfart kräver ungefär 1 000 kWh. Med Tycho Brahes nya och större batteri – som är världens största på en högfrekvent färja – kan fartyget alltså segla ungefär tre gånger fram och tillbaka. Det nya batteriet har dubbelt så lång beräknad livstid som det gamla, tio år jämfört med fem. De utbytta batterimoduler som fortfarande har hälsan i behåll har sparats undan för att kunna användas i reserv till Aurora. 

Mycket detaljerad information för batterierna kan visas. Här syns att batterihälsan (state of health) är 100 procent för samtliga batterier – precis som det ska vara eftersom de är helt nya. Foto: Johan Kristensson

77 procents verkningsgrad

Verkningsgraden vid batteridrift är helt överlägsen. Forsea har mätt upp 77 procent för Aurora, räknat från att elenergin kommer ombord tills att den blir till rörelseenergi i propellrarna. Vad verkningsgraden vid dieseldrift blir vet Henrik Hansen inte, men för endast dieselgeneratorna ligger den på cirka 35 procent så slutresultatet blir långt under hälften jämfört med eldrift. 

Restvärmen från drivlinan används dessutom till att värma upp utrymmena ombord.  

– Vintertid brukar jag därför säga att verkningsgraden är 100 procent, säger Henrik Hansen men påpekar att detsamma inte gäller sommartid eftersom en del värme då behöver kylas bort. 

Driftskostnaden jämfört med diesel vågar däremot Henrik Hansen och Dan Esmarch Pedersen inte säga något om på rak arm. 

– Investeringskostnaden är ju enorm för batteriet. Men underhållskostnaden är låg. Vi ser över anläggningen en gång per år och kontroller batterihälsan. Men jag vet inte vad vi har för elavtal så jag kan inte säga vad driftskostnaden blir, säger Henrik Hansen.

Henrik Hansen framför manöverpanelen i ett av batterihusen. Foto: Johan Kristensson

Minskar utsläpp med 70 procent

Forsea trycker i stället hårdast på miljö- och klimatförbättringar som den största vinsten. Vid full batteridrift av två färjor minskar rederiets totala utsläpp av koldioxid med minst 70 procent årligen, vilket motsvarar cirka 26 000 ton. 

Att det blev just Aurora och Tycho Brahe som konverterades beror på att de från början var dieselelektriska, det vill säga de har dieselgeneratorer som driver elmotorer som i sin tur driver de fyra roderpropellrarna. 

Näst står på tur står Hamlet, där propelleraxlarna drivs direkt av dieselmotorerna. En elkonvertering innebär alltså ett betydligt större ingrepp jämfört med Tycho Brahe och Aurora. Men kring 2025 ska även Hamlet gå på el, som planen ser ut just nu. De två kvarvarande och äldsta färjorna Mercandia IV och Mercandia VIII kommer dock inte att konverteras.

Att konvertera systerfartyget Hamlet till batteridrift är inte lika enkelt som för Tycho Brahe och Aurora, eftersom Hamlet inte är dieselelektrisk. Men kring 2025 är det nog gjort, säger Dan Esmarch Pedersen. Foto: Johan Kristensson

Pionjärprojekt

Att utrusta Aurora och Tycho Brahe har varit pionjärprojekt även internationellt. Mycket har hänt sedan projektet drog igång och att göra samma sak idag hade varit betydligt enklare. 

– Vi hade ju ingen att fråga! Alla möjliga typer av beslut skulle fattas. Myndigheterna visste inte heller hur det skulle funka, säger Dan Esmarch Pedersen. 

– Det fanns inget regelverk för hur batterier skulle hanteras på fartyg till exempel, vilket det gör nu. Det krävdes ett helt team av navigatörer, batteris- och brandspecialister samt maskinmästare som till slut kom överens om ett jättedokument, säger Henrik Hansen.

Intresset från branschen har också varit stort. Över 3 000 personer har besökt färjorna för att kolla in hur de fungerar. Med tiden har det också poppat upp allt fler liknande projekt, konstaterar Henrik Hansen. 

Vad säger passagerarna? 

– De är glada över att kunna segla grönt. Många stannar också upp på landgången för att kolla på när roboten kopplar in laddkontakten, säger Henrik Hansen.

Studie: Landström har störst potential att sänka utsläpp 

Koldioxidutsläppen från den europeiska färjetrafiken kan minskas med ungefär 50 procent, motsvarande 826 000 ton, med redan beprövad teknik, enligt en studie av Siemens Energy och Bellona publicerad i augusti 2022

Störst andel av denna besparing, 54 procent, får man genom att ansluta färjorna till landström när de ligger i hamn. Att införa hybriddrift står för 27 procent och batteridrift 19 procent. Beräkningen grundar sig på vilka rutter som redan idag kan elektrifieras med tillgänglig teknik. 

Potentialen är störst i Storbritannien, Tyskland, Italien och Grekland – länder som är tungt beroende av färjetrafik och som tillsammans står för 35 procent av Europas samlade utsläpp för denna sektor. 

Utvecklingen har kommit längst i Norge som redan 2015 införde världens första batteridrivna färja Ampere och sedan dess sjösatt ett 70-tal elektriska färjor. 

Resterande hälft av koldioxidutsläppen från färjetrafiken i Europa, som uppstår på längre rutter än batteridriften klarar av, kan tacklas med till exempel vätgas, ammoniak, biobränslen och koldioxidinfångning. 

Johan Kristensson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt