Umweltfreundliche und wirtschaftliche Stromversorgung von Schiffen im Hafen

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1 Umweltfreundliche und wirtschaftliche Stromversorgung von Schiffen im Hafen Landstromversorgungssystem SIHARBOR Answers for infrastructure and cities.

2 Saubere Stromversorgung von Schiffen Für weltweite Handels- und Wirtschaftsentwicklungen sind Häfen besonders wichtig: Über 90 % des globalen Güterverkehrs laufen über die Weltmeere. Eine Herausforderung vor allem für den Umweltschutz, denn das Beladen und Löschen der Schiffe ist mit vielen Emissionen verbunden. Und da Häfen meist in dicht besiedelten Stadtgebieten liegen, sind Tausende von Menschen betroffen. Wussten Sie, dass ein Kreuzfahrtschiff (12 MVA) am Kai innerhalb von etwa acht Stunden so viele Emissionen ausstößt wie: Autos an NOx, also 1,2 t und Autos an PM (Feinstaub), also 30 kg etwa innerhalb vom gleichen Zeitraum? Schiffsemissionen belasten die Umwelt Hauptemissionsquelle sind Dieselgeneratoren zur Stromversorgung der Schiffssysteme für etwa Beleuchtung, Navigationsund Kommunikationseinrichtungen. Die Folge sind starke Luftbelastungen. Normvorschriften auf lokaler, nationaler und internationaler Ebene sollen Abhilfe schaffen. Um sie zu erfüllen, gibt es zwei Lösungswege: Die Energieerzeugung an Bord mit schadstoffarmen Kraftstoffen oder der Anschluss an die Landstromversorgung. Eine Lösung, die sich als nachhaltiger und sogar wirtschaftlicher erwiesen hat. Erfolgsmodell Landstromversorgung Eine effektive, saubere und einfache Lösung: Die Installation von über 100 Landanschluss-Systemen weltweit spricht für sich. Eine WPCI-Umfrage zeigt sogar, dass über zwei Drittel der Häfen in den nächsten zehn Jahren ein Landanschluss- System planen oder ausbauen. * ( * WPCI-Umfrage, 02/2010 unter 55 großen Häfen) Umweltbelastung durch Schiffsemissionen weltweit 2 % aller CO2-Emissionen 15 % aller Stickoxid-Emissionen 6 % aller Schwefeloxid-Emissionen (Quelle: United Nations Statistics Division, Indikatoren für die Millennium-Entwicklungsziele) 2

3 Maßnahmen für mehr Lebensqualität Emissionen von Schiffen in Häfen klar reduzieren und die Lebensqualität in Hafenumgebungen deutlich verbessern: Weltweit wurden dazu zahlreiche Vorschriften und Maßnahmen angestoßen. Europäischer Umweltschutz in Häfen Seit dem 1. Januar 2010 gilt mit der EU- Richtlinie 2005/33/EG: Der Höchstwert des Schwefelgehalts von Kraftstoffen zur Verwendung auf Schiffen, die mehr als zwei Stunden in Häfen der EU festmachen, beträgt 0,10 Gewichtsprozent. Außerdem wird die Landstromversorgung von verschiedenen Organisationen unterstützt. Auch die Europäische Kommission spricht sich in ihrer Empfehlung 2006/339/EG für diese Lösung aus und Projekte zur Landstromversorgung werden zunehmend gefördert. Emissionskontrollgebiete weltweit Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) hat verbindliche Maßnahmen zur Verbesserung der betriebstechnischen Energieeffizienz von Schiffen verabschiedet. Doch auch Maßnahmen gegen weitere Schadstoffe wie Schwefeloxid- und Stickoxidgase oder Feinstaub stehen im Fokus der IMO. Die Anlage VI zum MARPOL-Übereinkommen 73/78 im Mai 2005 regelt Grenzwerte für den Ausstoß von Schwefel- und Stickoxiden (NOx und SOx) durch Schiffsdieselmotoren. Für die sogenannten Emission Control Areas (ECA) der USA, Europas und der Ostsee gelten noch strengere Auflagen. Innerhalb der Überwachungsgebiete für Schwefelemissionen (SECA) darf im Seeverkehr der Schwefelgehalt 1,00 % m / m (Massenhundertteil) von Schiffskraftstoffen nicht überschreiten; ab dem 1. Januar 2015 gilt 0,10 % m / m. Außerhalb der SECAs ist ein Schwefelgehalt von bis zu 3,50 % m / m zulässig, der ab dem 1. Januar 2020 auf 0,50 % m / m sinkt. Aktuell wird über die Einführung von Emissionskontrollgebieten für Stickstoff (Nitrogen Emission Control Areas NECA) für Nord- und Ostsee beraten. Für die Küstengebiete Nordamerikas gelten seit dem 1. August 2012 strenge Grenzwerte für Stickoxid- und Feinstaub-Emissionen, die ab dem 1. Januar 2014 auf weitere Gebiete der amerikanischen Küste ausgeweitet werden. 3

4 Das SIHARBOR-System bietet viele Vorteile: Schnelle und einfache Verbindungen zum Schiff über ein Kabelmanagementsystem (CMS) ohne Schleifringe Kaskadierende Leistungsmodule decken Ihren individuellen Leistungsbedarf ab Einsparen von zusätzlich qualifiziertem Personal für die Verbindung Land-Schiff Steuerung vom Schiff aus 4

5 Schiffseigner und Werften profitieren von SIHARBOR: Sichere und zuverlässige Stromversorgung Finanziell attraktive Option angesichts steigender Kraftstoffpreise Geringere Wartungskosten Bis zu 10 % günstigere Hafengebühren 5

6 SIHARBOR: Für alle Fälle hochflexibel Mit dem Landanschlusssystem SIHARBOR bietet Siemens ein modulares Konzept für die Landnetz- und die Schiffsnetz-Seite. Optimal anpassbar auf den unterschiedlichen Bedarf von Hafenbetreibern, Schiffseignern, Werften und Energieversorgungsunternehmen. SIHARBOR für jeden Leistungsbedarf Mit seinen Leistungsmodulen deckt SIHARBOR jeden Leistungsbedarf ab. Unabhängig von Topologie der Liegeplätze und Art der Stromversorgung kann es in jedem Hafen installiert werden. Und auch für alle Arten von Schiffen ist das intelligente System geeignet. SIPLINK für jedes Netz Im internationalen Seeverkehr sind rund 75 % aller Schiffe mit 60-Hz-Anlagen ausgestattet. Jedoch nur 25 % der Länder die übrigen betreiben ihre Stromnetze mit 50 Hz. Mit SIPLINK können alle Kombinationen von 50-Hz- und 60-Hz-Netzen mit allen in der Schiffsindustrie gängigen Spannungsbereichen abgedeckt werden. Kabelzuführung für schnelle Verbindungen Das Kabelzuführsystem kommt ohne Schleifringe aus (Ausnahme: Containerschiffe) für eine schnelle, einfache und flexible Land-Schiff-Verbindung. Und das ohne zusätzlich qualifiziertes Personal. SIHARBOR begrenzt die Kurzschlussleistung und verhindert so eine Überlastung der landseitigen Netze sowie der mittelspannungsseitigen Steckverbindung. Die internationalen Normen IEC / ISO / IEEE und IEC werden uneingeschränkt erfüllt. Der Landanschluss zum Schiff wird komplett vom Schiff aus gesteuert. 6

7 SIHARBOR: In jeder Hinsicht kostensparend Rechnen Sie mit dem Landanschlusssystem SIHARBOR und mit erheblichen Kosteneinsparungen. Denn die Siemens-Lösung zur Landstromversorgung von Schiffen im Hafen ist nicht nur umweltfreundlich, sondern gleichzeitig auch besonders wirtschaftlich. Preisvergleich Strom Kraftstoff stromversorgung ct / kwh 30,0 Abhängig vom Wechselkurs US $ / 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 Landstromversorgung ist wirtschaftlich 0, kraftstoff us $ / t Sinkender Rohstoffaufwand Die Nachfrage nach Kraftstoff wird in Zukunft weltweit steigen ab 2015 sind in den ECAs schwefelarme Kraftstoffe zwingend vorgeschrieben. Dagegen können mit der Landstromversorgung von Schiffen messbare Einsparungen erzielt werden. Geringere Wartungskosten Wartungskosten für Dieselgeneratoren werden mit rund 5 US-Dollar pro MWh veranschlagt. Diese Rechnung geht auf: Das Einsparpotenzial pro Schiff beläuft sich auf bis zu US-Dollar pro Jahr. Niedrigere Hafengebühren Häfen fördern die Landstromversorgung mit attraktiven Nachlässen bei der Hafengebühr auf Basis des Umweltindexes für Seeschiffe (ESI) *. * Der von der WPCI entwickelte Umweltindex für Seeschiffe (Environmental Ship Index ESI) beruht auf dem NOx-, SOx-, PM- und CO2-Ausstoß von Schiffen und teilt die Schiffe nach ihrer Umweltleistung in Klassen ein. 7

8 SIHARBOR: Für Hafenbetreiber rundum lohnend Bezogen auf den EU-Durchschnitt für Landstromerzeugung reduziert der Einsatz von elektrischen Landanschlusssystemen den CO2-Ausstoß um durchschnittlich 50 %. Doch auch andere Umweltbelastungen können mit diesem System deutlich gesenkt werden. Geringere Emissionen Die Stromerzeugung in Kraftwerken an Land ist weniger umweltbelastend und meist in weniger besiedelten Gebieten ansässig. Ein großer Vorteil gegenüber der Energieerzeugung auf dem Schiff: Denn die Menschen der dicht besiedelten Hafenumgebungen sind den Emissionen der Schiffs-Dieselmotoren ständig ausgesetzt. Kein Lärm, keine Vibrationen Dieselgeneratoren auf den Schiffen erzeugen eine hohe Lärmbelastung bis zu 120 db werden in Motorennähe erreicht. Die Folge: Anwohner klagen häufig über Lärm und niederfrequente Vibrationen, die durch die Dieselmotoren der Generatoren erzeugt und auch über große Entfernungen hinweg übertragen werden. Die Lösung: Ein elektrischer Landanschluss, der ganz ohne dieselbetriebene Generatoren auskommt. Reduktion von Emissionen durch Landstromversorgung 54 % CO2 * 97 % NOx 90 % PM 86 % CO 55 % N2O 95 % VOC ** Im Vergleich gewinnt die Landstromversorgung klar gegenüber der Stromerzeugung durch Dieselgeneratoren. Wird der an Land erzeugte Strom komplett aus erneuerbaren Energieträgern gewonnen, können alle Emissionsarten um 100 % reduziert werden. * 45 % bei modernen Dieselmotoren ** Volatile organic compounds (Flüchtige organische Verbindungen, bzw. kohlenstoffhaltige Stoffe) 8

9 Häfen setzen auf SIHARBOR: Umweltfreundliche Energiever sorgung der Schiffe mit geringer Emissionsbelastung Minimale Betriebskosten Erschließung neuer Geschäfts felder durch Stromversorgung für Schiffe Geringere Belastung durch Lärm und Vibrationen im Hafen und der unmittelbaren Umgebung Hohe Investitionsrendite für Ihren Hafen Berechnung der Investitionsrendite (ROI) für die Landstromversorgung von Schiffen in Häfen Investitionssumme (in ) Parameter für die ROI-Berechnung: Investitionssumme Zinssatz Auslastung der Liegeplätze Gelieferte Strommenge Innerhalb von 4 Jahren erzielbare Rendite Stromkosten ab EVU Stromverkaufspreis an Schiffe JAHRE 9

10 SIHARBOR: All-in-one mit bewährten Komponenten Das durchgängige und modulare Anschlusssystem bietet ein abgestimmtes Konzept mit Komponenten für die Landstromversorgung. Optimal angepasst: SIPLINK-Umrichter SIPLINK (Siemens Multifunctional Power Link) ermöglicht die elektrische Verbindung von Schiffs- und Landnetz mit unterschiedlichen Frequenzen. Flexibel geführt: Kabelmanagementsystem (CMS) Die Kabelmanagementsysteme für unterschiedliche Schiffstypen können am Kai platziert werden und gleichen den Tidenhub automatisch aus. Alle landseitigen Kabelzuführungssysteme kommen ohne Schleifringe aus, die aufgrund aggressiver Einsatzbedingungen in Seehäfen zu Betriebsstörungen führen können. Die Steuerung kann vom Schiff aus erfolgen. Komfortabel verbunden: Steckverbindungen Die Landstromversorgung erfolgt über eine sichere Steckverbindung mit integrierten Anschlussbuchsen für Glasfaserkabel. Stecker und Buchsen für die Landstromversorgung sind nach IEC für 6,6 kv und 11 kv Übergabespannung ausgeführt dem geeigneten Spannungsbereich für Schiffe mit 300 kw Leistungsaufnahme. Sicher angeschlossen: Transformatoren Stromrichtertransformatoren stellen den Anschluss des SIPLINK an das Versorgungsnetz her. Der schiffsseitige Transformator sorgt für die galvanische Trennung zwischen Schiffs- und Landnetz, wie in der IEC gefordert. Zuverlässig temperiert: Kühlanlage Das SIPLINK-System ist wassergekühlt. Je nach Anwendung wird der Wärmetauscher als Wasser-Luft-Austauscher (Außenaufstellung) oder als Wasser-Wasser-Austauscher ausgelegt. Dabei werden auch die Anforderungen an den Schallschutz berücksichtigt. Passend konzipiert: Schaltanlagen Die Schaltanlagen können sowohl luftals auch gasisoliert ausgeführt werden. Aus Platz- und Wartungsgründen kommen bevorzugt gasisolierte Schaltanlagen zum Einsatz. 10

11 Exakt kontrolliert: Bedien- und Beobachtungssysteme Die Komponenten des SIPLINK-Systems haben eine dezentrale Steuereinheit mit Bedien- und Diagnosemöglichkeiten. Ein übergeordneter SIMATIC S7 Controller mit Operator Panel überwacht zentral den Zustand der Anlage und zeigt alle Betriebs-, Warn- und Stördaten an. Alle Daten können über genormte Bussysteme an übergeordnete Steuer- / Leitsysteme übergeben werden. Platzsparend gebaut: Containerstation Das System kann in bestehende Technikräume installiert werden, doch der Trend geht zu flexibel aufstellbaren Systemlösungen als Container oder Fertigstationen: inklusive Umrichter, Schaltanlage sowie Transformatoren. Dabei sind die Komponenten fertig montiert und bereits funktionsgetestet. Eine platz- und kostenoptimierte Lösung, die gleichzeitig optimale Sicherheit, Effizienz und Zuverlässigkeit bietet. Funktionsmodell der landseitigen Strom versorgung von Schiffen Mehr Details zur Funktion unter: 11

12 SIHARBOR: Alle Anforderungen aus einer Hand Mit SIHARBOR sichern Sie sich alle Vorteile der Landstromversorgung. Genau auf Ihre Anforderungen abgestimmt. Und mit einem Partner, der Ihnen alle Leistungen aus einer Hand liefern kann, von Anfang an. Siemens bietet Ihnen eine Komplettlösung für Ihre Landstromversorgung und unterstützt Sie bei der Planung und Realisierung von der ersten Idee bis zur Inbetriebnahme und zum Systemtest. Unsere Service-Teams sind in 150 Ländern präsent, um Sie schnell zu unterstützen. Siemens bietet alle Leistungen aus einer Hand einschließlich Fertig stationen für den Anschluss an das Versorgungsnetz, Mittelund Niederspannungsschaltanlagen, Kabelzu führungssystemen und Automations system, sodass Schnittstellenprobleme entfallen. Alle Komponenten sind standardisiert und stammen aus dem bewährten Siemens-Portfolio. Aus einer Hand entlang der gesamten Wertschöpfungskette Mit SIHARBOR bieten wir eine komplette Lösung zur Landstromversorgung von Schiffen im Hafen. Dank unserer umfassenden Technologiekompetenz und globalen Präsenz sind wir immer in der Nähe unserer Kunden mit umfassendem Service und innovativen Produkten, die den aktuellen Standards entsprechen. Engineering Topologie Projektmanagement Integration Installation und Inbetriebnahme Support 12

13 Referenzen Bauen Sie auf Erfahrung und Kompetenz: SIHARBOR ist die bewährte Lösung für Ihre Landstromversorgung von der ersten Idee bis zur Inbetriebnahme. Flensburger Schiffbaugesellschaft Hafen Lübeck: TransAtlantic Anforderungen: Landanschluss für die Werftstromversorgung von Schiffen mit unterschied lichen Spannungen (400 V / 50 Hz, 440 V / 60 Hz, 690 V / 60 Hz) aus dem 50-Hz-Werksnetz Umrichterleistung 1 MVA Kein Platzbedarf für Aufstellung Erprobung der Bordnetzgeneratoren mit Rückspeisung in das Werftnetz Max. Schalldruckpegel 45 db(a) in 65 m Entfernung Lösung: Kompakte und flexible Containerlösung mit komplettem Einbau aller Komponenten, aufgeständert in 8 m Höhe Resultat: Komplett integrierte Lösung aus einer Hand Geringere Emissionswerte Geringere Belastung durch Lärm und Vibrationen in der unmittelbaren Umgebung Zuverlässige und sichere Stromver sorgung der Schiffe Energiekosteneinsparung während der Generatortests Anforderungen: Landanschluss für die drei Papierfährschiffe TransPaper, TransPulp und Trans Timber der finnischen Schifffahrtslinie TransAtlantic mit 400 V / 50-Hz-Bordnetzen Die Schiffe wurden in Finnland bereits für den Landanschluss vorgerüstet und haben ein Kabelzuführungssystem mit Stecker, eine Steuerung für den Ankoppelprozess und einen Transformator an Bord Lösung: SIHARBOR-Paket mit 6,0-kV-Schaltanlage mit kompletter Integration aller Komponenten in einem Container Anschluss an das Landnetz an der Kaikante Resultat: Komplett integrierte Lösung aus einer Hand Geringere Emissionswerte Geringere Belastung durch Lärm und Vibrationen in der unmittelbaren Umgebung Zuverlässige und sichere Stromver sorgung der Schiffe 13

14 Herausgeber und Copyright 2013 Siemens AG Wittelsbacherplatz München, Deutschland Siemens AG Infrastructure & Cities Sector Low and Medium Voltage Division Medium Voltage & Systems Mozartstr. 31 C Erlangen Deutschland Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: Fax: (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) support.ic@siemens.com Low and Medium Voltage Division Bestellnummer: IC1000-G100-A103 Gedruckt in Deutschland HL WS Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. In diesem Dokument genannte Handelsmarken und Warenzeichen sind Eigentum der Siemens AG bzw. ihrer Beteiligungsgesellschaften oder der jeweiligen Inhaber. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglich keiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.