Dimensionering och utvärdering av energiförsörjningssystem för eldriven färja på sträckan Göteborg-Fredrikshamn

Abstract

Abstract The electrification of the maritime sector plays a critical role in reducing emissions from transportation. This study evaluates the suitability of the energy systems, batteries and fuel cells for powering an electric ferry operating on the route Gothenburg - Frederikshavn. The evaluation is based on the key factors energy consumption, cost, and environmental impact. Additionally, the study examines the extent to which solar panels can contribute to the vessel’s energy supply. The study is based on the RoPax ferry Stena Jutlandica and is conducted through literature studies, expert interviews, and technical calculations based on real operational data. The study is limited to these three energy systems and does not include simulations or comparison with fossil-based systems. Two types of batteries, fuel cells and solar panels are compared and the result shows that LFP-batteries offers lower energy consumption, cost and environmental impact while Solid Oxide Fuel Cells with ammonia as fuel source have the advantage of energy capacity. Solar panels can provide a limited share compared to the other energy systems. Therefore they are not suitable as the primary propulsion source but can serve as a complementary system, contributing to the hotel load. In summary, the study shows that LFP-batteries, due to their energy consumption and cost is the most advantageous energy system for an electric ferry on the route Gothenburg–Frederikshavn. Furthermore, solar panels can contribute with energy to partially cover the hotel load. To reduce charging power, an energy system containing both batteries and fuel cells could be an interesting alternative for further investigation.

Sammandrag Elektrifieringen av den marina sektorn är ett viktigt steg för att minska utsläppen från transportsektorn. Denna studie utvärderar vilket av energiförsörjningssystemen batterier och bränsleceller som är bäst lämpat för en eldriven färja på rutten Göteborg-Fredrikshamn, utifrån energiförbrukning, miljöpåverkan och kostnad. Det görs också en undersökning angående i vilken utsträckning solceller kan bidra med energi. Studien utgår från RoPax-färjan Stena Jutlandica och bygger på litteraturstudier, expertintervjuer och tekniska beräkningar baserat på verklig driftdata. Studien är avgränsad till att jämföra batterier och bränsleceller och omfattar inte simuleringar eller jämförelse med fossilbaserade system. Två typer av batterier, bränsleceller och solceller jämförs och resultatet visar att LFPbatterier erbjuder lägre energiförbrukning, kostnad och miljöpåverkan medan fastoxidbränsleceller med ammoniak som bränsle är fördelaktigt vad gäller energikapacitet. Solceller kan endast bidra med en liten mängd energi i förhållande till de andra energiförsörjningssystemen. Därför lämpar det sig inte som huvudsaklig framdriftskälla, utan endast som ett bidrag till hotellasten. Sammanfattningsvis visar studien att LFP-batterier med sin energiförbrukning och kostnad är det mest fördelaktiga energiförsörjningssystemet för en eldriven färja på sträckan Göteborg-Fredrikshamn. Dessutom kan solceller bidra med energi för att delvis täcka hotellasten. För att hålla nere på laddningseffekten kan ett energiförsörjningssystem bestående av en kombination av batterier och bränsleceller vara ett intressant alternativ för vidare undersökning.