Gotland

Med Almedalsveckan i full gång passar det kanske med en diskussion om hur ett Gotland skulle klara sig utan olja. Nedanstående är ett gästinlägg av Tommy Walfridsson, civilingenjör inom energiteknik.

I twitterdiskussion med Johan Ehrenberg (Egen el & ETC) föreslog Johan att Gotlandsfärjan kunde utföras batteridriven och med solceller, samt möjligen med segel. Det skulle vara görbart utan att öka överfartstiden och därmed minska bekvämligheten jämfört med att flyga, som ansågs helt förkastligt miljömässigt.

En del åker till Almedalen med flyg för att diskutera bla miljöfrågor. Man får vara glad att han inte tog helikopter https://t.co/wkhQl5gDLT

— JohanEhrenberg (@JohanEhrenberg) July 2, 2016

@TommyWalfridson @johanenfeldt Lyckligtvis har du nog fel. Det är klart det går att färdas klimatsmart med båt. Men det krävs utv o satsning

— JohanEhrenberg (@JohanEhrenberg) July 2, 2016

Självklart @JohanEhrenberg, jag seglar varje sommar! Det går fysikaliskt inte i 30 kn. Jo, om väsentligt sänkt lastkapacitet @johanenfeldt

— (((T.Walfridson))) (@TommyWalfridson) July 2, 2016

@TommyWalfridson @johanenfeldt såg ett fantastiskt projekt ned segel av solceller o elmotor för containerfartyg. Allt gott är dyrt i början.

— JohanEhrenberg (@JohanEhrenberg) July 2, 2016

Har dykt ned i detta och ser att färjan svårligen kan utföras med batteridrift, utan att tumma på just bekvämligheten. Färjorna går fort, överfarten tar ca 3 timmar, med en fart på knappt 30 knop och drar därför väldigt mycket olja!

Hittade Trafikverkets ypperliga rapport “Långsiktigt hållbar linjesjöfart till Gotland 2015-2030”, som berättar precis hur mycket bunkerolja Gotlandsfärjorna drar per år, nämligen 55000 ton. Med 2815 enkelresor per år blir det 19,7 ton (20,6 m3) bunkerolja per enkelresa. Jag skattar verkningsgraden på stora marina motorer till ca 50%, vilket betyder att går åt ca 110 MWh drivenergi per överfart (räknat på bunkeroljans 11,4 kWh/kg). Att få en totalverkningsgrad på över 80% för batteridrift torde vara svårt, det betyder att det krävs ca 140 MWh el att ladda batterierna med. För att precis klara en överresa, alltså inte tur och retur.

Enligt Destination Gotland är färjorna i hamn knappt två timmar mitt i sommaren innan de går tillbaka igen. Det betyder att kortaste laddtiden för batteriladdningen är just så lång. Med 140 MWh elenergi att trycka in i batterier på 2 h måste alltså batterierna laddas med en kontinuerlig effekt på 70 MW. Den fastlandskabel som försörjer Gotland med ström nu är dimensionerad för 130 MW, dvs mer än halva kapaciteten skulle krävas för att snabbladda färjan. En klar flaskhals! Eftersom planer finns att byta sjökabeln (till 500 MW), så kan man utgå ifrån att det inte går snabbladda färjor med dagen elnät i alla fall. För övrigt är en Tesla Supercharger på måttliga 120 kW, det krävs alltså 600 Superchargers för att ladda färjan, men den biten löser säkert ABB galant (om de får frågan)

Den bästa batteritekniken är Li-ion (används i de flesta elbilar), den väger naket ca 5 kg/kWh. Tyvärr tillkommer kablage, paketering och montering. Eftersom det är mycket höga effekter så krävs det kraftiga doningar här, vi kan nog räkna med minst 50% vikt till på kablage, paketering och monteringssystem (totalt ca 0,13 kWh/kg, ca 1% av bunkeroljans). Det betyder att batterisystemet kommer väga 1050 ton. Då kommer man över i “snitt”. Tyvärr inte vid hård motvind och grov sjö, då får man ankra upp halvvägs. Nej så kan vi inte ha det, dubbel kapacitet får det bli, det borde räcka! Eller, ja just det, batterier degraderas, vi får nog räkna med att köra dem till de har tappat 30%. Låt se, då är vi uppe på en batterisystemvikt på ca 3000 ton! M/S Visby har en maximal lastkapacitet på 5200 ton. Batterierna mer än halverar alltså lastkapaciteten. Visst vi kan säkert ta bort några hundra ton förbränningsmotor, men det gör ju inte mycket i sammanhanget.

Nej, ersätta förbänningsmotorer med batteridrift på färjor är väldigt svårt, om man inte ska offra något väsentligt, men går naturligtvis på så korta sträckor som t.ex. Helsingborg-Helsingør

Går inte in på solceller, med de effekter som krävs blir det bara symboliskt med solceller

Segel? Lite väl väderberoende, men visst många turer kan man få hjälp av dem. Påverkar dock inte batterimängden alls, måste ju dimensioneras för värsta scenariot. Dessutom kan det luta lite kanske. Bekvämlighet?

Vad har vi då för alternativ:

1) Sänka hastigheten. Halverad hastighet sänker energianvändningen till ca 25%. Förbättrar väsentligt möjligheterna med batteridrift, men 6 h överfart, kanske inte riktigt det vi förväntar oss när vi byter till förnybart. Och inte alls Johans framtidsutsikt

2) Separera frakttrafiken från persontrafiken. Kör man den tunga frakten långsamt, så kan man köra persontrafiken snabbt på lätta flerskrovsbåtar, antagligen utan att behöva minska hastigheten. Fast det är klart, det blir ju lite påverkan på dagliga livet och turismen när man inte kan ta med egen bil och packning enkelt. Bekvämlighet?

Andra förnybara alternativ:

@TommyWalfridson @johanenfeldt Om du ska driva helt på batteri blir det nog svårt idag. Men en mix av egen el, vätgas o laddning kanske?

— JohanEhrenberg (@JohanEhrenberg) July 3, 2016

1) Bränslecell! Check, när färdigutvecklat. Uncheck. Än så länge dessutom dyrt, mycket dyrt.

a) Metanol kan enkelt lagras på färja, tar lite mer plats, men fullt rimligt och möjligt. Snabb och enkel “laddning”

b) Vätgas värre, för att få med tillräckligt mycket krävs högtryckt vätgas. Tar mycket plats trots det, antagligen svårt. Säkerhet kinkigt, men kan vi köra med LPG så borde det går köra med vätgas.

2) Förbränningsmotor! Allt färdigt! Biobränsle! Frågan är om vi, när oljan börjar sina, tycker att det är OK att supa bort så mycket på varje överfart. Tveksamt, tyvärr. Vi vill nog sälja så mycket som möjligt till tyskarna et.al.

För övrigt tittade Trafikverkets rapport enbart på drift med bunkerolja eller LPG, alltså inget av det som behandlats i detta inlägg. Det finns natuligtvis anledning till det.

Tommy Walfridson

Civilingenjör Energiteknik