Die Reduzierung von Schadstoff-emissionen, die aus der Schifffahrt stammen, ist in Hafenstädten weltweit ein Thema. Bereits seit über zehn Jahren empfiehlt die Europäische Kommission den Hafenbehörden, durch Vorschriften, Anreize oder die Erleichterung des Zugangs dafür zu sorgen, dass Schiffe während der Liegezeit im Hafen landseitige Stromquellen nutzen. Zusätzlich hat die Europäische Kommission 2013 einen Richtlinienvorschlag „Strategie für umweltverträgliche, alternative Kraftstoffe, einschließlich der zugehörigen Infrastruktur“ erarbeitet. Demnach sollen die verkehrsbedingten Treib­hausgas-Emissionen bis 2050 um 60 % verringert werden. Für Seehäfen gewinnen deshalb Alternativen wie Elektrizität am Liegeplatz und Flüssigerdgas (LNG) während der Fahrt an Bedeutung. Gemäß Artikel 4 des Vorschlags sollen die Mitgliedsstaaten sicherstellen, dass in den meisten See- und Binnenhäfen eine landseitige Stromversorgung für Schiffe vorge­sehen wird.

Dem Rechnung tragend, hat die Hamburg Port Authority (HPA) Siemens ­beauftragt, im Kreuzfahrtterminal Hamburg Altona eine Landstromanlage zu bauen, die Kreuzfahrtschiffe jeder ­gängigen Größe und Bordnetz-Aus­legung im Hafen mit Strom versorgt. Schiffe können so die eigenen Diesel­generatoren abschalten und reduzieren damit die Schadstoff-emissionen während der Liegezeit.

Das erste europäische Landstromversorgungssystem dieser Art hat eine Leistung von 12 MVA. Ihr Herzstück ist ein Frequenzumrichter mit Steuerungs-Software, der die Frequenz des örtlichen Verteilnetzes an die des Bordnetzes angleicht. Ebenfalls zum System gehören die Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen, die Transformatoren, die Brandschutzanlage sowie die Klima- und Lüftungstechnik für das Gebäude. Die Inbetriebnahme ist für das Frühjahr 2015 geplant. Das Auftragsvolumen beläuft sich auf rund 8,5 Mio. Euro.

Das modular aufgebaute System ­bedient alle in der Schifffahrt geforderten Leistungsbereiche und ist für die weltweit gängigen Bord-Frequenzen von 50 und 60 Hz sowie alle ­erforderlichen Spannungsebenen für die Schifffahrt ausgelegt. Im 50-Hz-Bereich werden Spannungen von 6 beziehungsweise 10 kV, im 60-Hz-Bereich 6,6 beziehungsweise 11 kV bereitgestellt. Grundsätzlich wird bei der Frequenzumwandlung beispielsweise 50 Hz Wechselstrom auf 60 Hz Wechselstrom umgeformt. Dementsprechend sind bei der Landstrom­lösung zwei Umrichter durch einen Gleichspannungszwischenkreis mit­einander und jeweils mit den land- und schiffsseitigen Stromrichtertransformatoren verbunden. Das System ist somit in der Lage, nicht nur aus einem Verteilnetz heraus ein Inselnetz zu speisen, sondern auch Stromversorgungsnetze mit unterschiedlichen Parametern einander anzupassen und miteinander zu verbinden.

Auf der Schiffsseite kommt zudem ein Multilevel-Umrichter zum Einsatz, der einen sehr oberwellenfreien Wechselstromverlauf garantiert. Stromrichtertransformatoren stellen den ­Anschluss des Systems an das Versorgungsnetz her. Der schiffsseitige Transformator sorgt für die galvanische Trennung zwischen Schiffs- und Landnetz, wie es die IEC 80005-1 (mittelspannungsseitige Kabelverbindung zwischen Land und Schiff) fordert.

Schleifringe können entfallen

Über ein speziell entwickeltes Kabelzuführungssystem für Kreuzfahrtschiffe lässt sich eine flexible Verbindung zwischen Land und Schiff herstellen. Das System ist zudem selbstfahrend und kann bei Bedarf automatisch vom Schiff aus bedient werden, so dass auf der Landseite kein zusätzliches Fachpersonal erforderlich ist. Ein Betonkanal entlang der Kaimauer führt eine hochwasserbeständige Leitungskette zur Verfahrbahrkeit des Systems und ist für dieses Projekt mit einer Länge von 300 m ausgeführt. Durch die Verwendung einer Leitungskette können Kabelzuführungssysteme mit zwei Kabeltrommeln mit Schleifringen und mehreren Steckdosenkästen in der Kaianlage entfallen. Zudem ist dadurch sichergestellt, dass keine Leistungskabel und Steuerleitungen auf der Kai-Operationsfläche verlegt und somit mechanisch geschützt werden müssen. Anstatt das Kabel auf eine Trommel aufzuwickeln, ist es bei der Leitungskette in einer langen be­weglich geführten Schleife verlegt. Es gibt somit beim Verfahren keine Drehbewegung – daher sind keine Schleifringe mit ihren Nachteilen wie Korrosion oder Abbrand sowie Wartungsbedarf nötig.

Es ist nur eine 11-kV-Systemsteckverbindung erforderlich, und zwar die Steckdose im Schiff. Somit wird die landseitige Energie in einem durchgängigen Kabelsystem, ohne weitere 11-kV-Steckdosen in der Kaianlage, dem Schiff zugeführt.

Mittels eines Roboterarms werden die Stecker der Leistungskabel und der Kommunikationsverbindung schließlich wie auf einem Tablett durch die Außenluke in das Schiff gebracht. Diese Technik, die gemeinsam mit der Firma Stemmann Technik in Schüttorf entwickelt wurde, gleicht während der Stromversorgung ebenfalls den Tidenhub aus. Die Leistungskabel werden je System einzeln von dem Tablett zur Steckdose gezogen und nacheinander dort fixiert. Das Hereinziehen aller, vor der Außenwand frei hängenden Kabelsysteme   kann somit entfallen. Dadurch reduziert sich auch der Personaleinsatz auf dem Schiff.

Die Stahlplattenabdeckung des Betonkanals kann problemlos mit den geforderten Achslasten befahren werden, so dass die Kai-Operationsoberfläche während der Liegezeiten ohne Einschränkungen von Teleskopkränen, Lkw und Bussen befahrbar ist. Bei Nichtbetrieb wird das Kabelzuführungssystem in einer hochwassergeschützten Garage geparkt. Somit ist die Forderung der Hansestadt Hamburg nach einem öffentlichen Zugang von Kaianlagen für Besucher gewährleistet, wenn keine Kreuzfahrtschiffe am Terminal in Altona liegen.