Måske er smålandsøer og færger ikke det første, der falder dig ind, når du tænker på smarte teknologiske løsninger, der kan gøre vores aftryk på kloden og klimaet mindre. Men det kan du begynde på nu.

For på Ærø er en europæisk projektgruppe ved at søsætte 'Ellen', der er en ny passagerfærge, der udelukkende sejler på elektricitet.

»Det, der er specielt ved vores færge, er, at den kan sejle knap 41 kilometer, hvilket er omkring 7 gange så langt som de eksisterende elektriske færger,« fortæller Trine Heinemann til Videnskab.dk.

Hun er projektkoordinator på Ærøs kommende elfærge og har i denne uge fremlagt resultaterne af tre års arbejde på EU’s konference for forskning og innovation.

Konferencen blev afholdt i Bruxelles, hvor Videnskab.dk var til stede.

Ifølge en udenforstående forsker behøver der ikke gå mange år, før færger som Ellen har indtaget sejlruter i Skandinavien.

»I løbet af fem til ti år vil elektriske færger sprede sig naturligt til de mindre ruter i Skandinavien, efterhånden som de gamle færger skal udskiftes. Men elektrificering af hele skibsfarten, så også containerskibe og cruiseskibe sejler på el, afhænger af, at batterierne bliver mere energitætte og billigere.« 

Det siger Chresten Træholt, der er lektor ved Institut for Elektroteknologi ved DTU Elektro, til Videnskab.dk.

Læs med, og bliv klogere på den grønne færgefart.

I videoen kan du se, hvordan Ellen fungerer. 

(Video: El-færge projektet E-ferry)

Ellen er en fremtidsinvestering

Generelt er det en udfordring for store transportmidler som færger, lastbiler og fly at være elektriske, når de skal rejse over lange strækninger.

Det skyldes, at det kræver store mængder af energi lagret, som både tager plads fra anden last og kan veje rigtig meget.

Med en rækkevidde på 22 sømil er der 900 færgeruter i Europa, som principielt kunne omlægges, og så begynder det at batte på CO2-regnskabet

At få Ellen succesfuldt i pendulfart mellem Ærø og henholdsvis Fynshav og Faaborg er derfor et udtryk for den udvikling og fremtid, der går langdistancetransport i møde, siger Chresten Træholt.

»Jeg vil kalde det en fremtidsinvestering, og i min optik går dette projekt i retning af både CO2- og partikelreducering – både her og nu og i det lange løb,« udtaler Chresten Træholt til Videnskab.dk.

Nu tænker du måske: Jamen hvad venter vi på? Søsæt de elfærger!

Men så let er det selvfølgelig ikke. For udviklingen af både klimamæssige og økonomisk bæredygtige energityper har stadig en del bump at forcere på ruten. 

Ellen bruger samme batteri som din smartphone

I skroget på Ellen er der to rum, der hver indeholder 420 batterier, som i alt vejer 56 ton. Til sammenligning vejer en Tesla S-model omkring 2 ton, hvoraf batteriet udgør 600-700 kilo.

»Batterierne er det, man kalder høj-energi lithium-ionbatterier og er i sig selv ret standard,« fortæller Trine Heinemann.

Lithium-ionbatterier er også dem, du finder i din mobiltelefon, elbil og andre genstande, som kan genoplades. Det er de mange batterier, som gør Ellen i stand til at lægge hele 22 sømil bag sig på en enkelt opladning.

Det er altså ikke batterierne i sig selv, der er det nye ved Ellen, men derimod alt det omkring batterierne.

»Der, hvor vi primært har udviklet, er i forhold til sikkerhed og energitæthed. Kravene for begge dele er meget højere på færger end for biler og mobiltelefoner, hvor der slet ikke er så meget energi samlet på ét sted,« fortæller Trine Heinemann.

Spiselig airbag-skum

Energitætheden handler om at få så meget energi komprimeret i batterierne som muligt, så pladsen og vægten, der bruges på energi til at sejle, er så lille som muligt.

Men den store mængde komprimerede energi udgør også en risiko.

»I meget specielle tilfælde, hvor der både opstår fejl i systemerne og i selve cellerne i batterierne, når de oplades aflades, kan cellerne blive overophedede og blive over 1.000 grader varme,« siger Trine Heinemann.

»Det får cellerne til at åbne sig og udsende gasser, så alt omkring bliver udsat for den enorme varme, og der kan opstå ild,« forklarer hun.

Et kølesystem holder batteriernes temperatur nede, men i nødstilfælde har holdet bag Ellen fået udviklet en ny form for skum, der virker ligesom en airbag og lægger sig rundt om batteriernes cellerne og køler dem, så varmen ikke spredes.

Skummen er tilmed så 'ren', at den faktisk kan spises. 

Er batterier nu også den rigtige løsning?

Udfordringerne med energitæthed og sikkerhed kan måske få dig til at spørge, om Ellen virkelig er den rigtige løsning for en grøn omstilling af færgetransporten. Det er nemlig ikke kun en udfordring for passagerfærger, men alt fra biler, busser, lastbiler, skibe og fly.

Ifølge Chresten Træholt afhænger batteriernes fremtid som grøn løsning meget af, hvad der sker på batterifronten.

»Batterierne er i rivende udvikling. Det er svært at forudsige, hvor pris og teknologi er om bare et par år, om der er sket et gennembrud,« fortæller Chresten Træholt. 

»En dag skal batterierne nok kunne klare de helt store containerskibe, men indtil da er der måske også brug for andre løsninger som hybridmotorer eller brændselsceller,« siger han.

For Chresten Træholt betyder det, at der slet ikke er tvivl om, at elektrificering er vejen frem, men om det bliver batterierne i skroget på Ellen, der først knækker koden til tung langdistancetransport, er ikke til at sige.

Brændselsceller: En bedre løsning?

Derfor kan det give mening at se på andre muligheder end batterier, og ifølge Henrik Lund Frandsen, der er seniorforsker ved Institut for Energikonvertering ved DTU, er der også fremtid i en anden elektrisk løsning kaldet brændselscelleteknologi.

»Den korte forklaring er, at hvis man ser på energitætheden, så er den noget højere i brændslerne til brændselsceller end i batterier,« siger Henrik Lund Frandsen.

Brændselsceller minder meget om batterier, fordi de også leverer elektricitet til en elmotor.

Forskellen er, at der kan være meget mere energi på mindre plads og med lavere vægt i brændstofferne, når man bruger brændselsceller.

Der findes to typer brændselsceller, der umiddelbart anses for at være egnede til skibsfart: Lavtemperatur- og højtemperaturbrændselsceller.

»Lavtemperaturbrændselsceller er lidt mere udviklede og bruges allerede til biler, gaffeltrucks og droner. Men man skal bruge platin i dem, og det er en begrænset ressource,« siger Henrik Lund Frandsen.

Derudover skal hydrogenen være meget ren, når man bruger lavtemperaturbrændselsceller, for ellers mister de deres virkningsevne hurtigt og vil til sidst ikke kunne anvendes. 

»Højtemperaturbrændselsceller kan derimod tage en vifte af forskellige brændsler. De futter det hele af og kunne være et rigtig godt bud til store fartøjer som containerskibe,« fortæller han.

Dyrere end fossile brændstoffer

Det lyder jo meget godt, men der er selvfølgelig et stort 'men' – og ikke mindst en god grund til, at vi ikke allerede har taget denne løsning i brug: Det er endnu for dyrt!

»Vi bruger ikke brændselsceller på grund af prisen. Groft sagt er olie nærmest gratis at pumpe op af jorden, og når energi er så billig, er konkurrencen for brændselsceller hård. Teknologien skal udvikles mere, vi skal bruge den til mere, og flere enheder produceres, før den bliver prismæssig fornuftig,« siger Henrik Lund Frandsen.

Det betyder, at det er billigere for de store virksomheder, der lever af at transportere passagerer eller containere, at sejle på eksempelvis diesel end at investere i brændselsceller.

Derfor mener Henrik Lund Frandsen, at det handler om politisk regulering, der skal få transportvirksomhederne til at se sig om efter andre løsninger end fossile brændstoffer.

»Transport til vands bliver først elektrisk, den dag man politisk sætter en grænse for, hvor meget CO2 skibsindustrien må udlede. Indtil da kommer brændselsceller ikke til at konkurrere med almindelige motorer,« siger han.

Denne pointe vinder genklang hos Chresten Træholt, for økonomi og politik spiller også en stor rolle for batteriernes udbredelse.

»I sidste ende er jeg sikker på, at el bliver den primære energikilde til alle typer transport. Men om det bliver hybrider, batterier eller brændselsceller afhænger af prisen, hurtigheden af de teknologiske gennembrud og politisk regulering,« udtaler han.