Batteriferje

Batteriferje er et ferjefartøy med batteridrift. Batteridrevne passasjerbåter har vært kjent siden 1880-tallet, da de første gjenladningsbare batteriene ble tilgjengelig for båtbyggerne, men disse var som regel barkasser og mindre båter med få unntak. Datidens batteriteknologi med store og tunge blysyre-batterier som væskebatterier medførte alvorlige ulemper, så det er først med de siste fremskrittene innenfor batteriteknologi siden begynnelsen på det tjueførste århundret at man har kunnet se batteridrift innført i større ferjebåter. Den første større batteriferjen i Norge er MF «Ampere», bygd og sjøsatt av Fjellstrand verft i Omastrand for rederiet Norled i 2014.

Historie

Når de første batteridrevne ferjer ble satt i trafikk er usikkert, ettersom det ikke var en tydelig grense mellom barkassebåten for fornøyelsesreise og den regulære ferjetrafikken, men de kom tidlig til Norge; De første ferjebåtene med batteridrift startet den 1. august 1894 på Vågen i Bergen. 
Jacob Trumpy stiftet Bergens Elektriske Færgeselskab A/S (BEF) den 15. mai 1894 og bad deretter om konsesjon om ferjerutetrafikk på Vågen med sine elektriske båter, som var inspirert av eksemplarer i Tyskland. Fire små lokalferjer ble satt i trafikk og ble etter en del nøling en stor suksess;  passasjerer ble registrert i 1896. Den typiske batteriferjen var liten; bare 8 meter lang og 2 meter bred med en kapasitet på 18 passasjerer med deplasement på 5,9 tonn, og var utstyrt med propell på hver ende så den ikke trengte å svinge om på ruten mellom ferjekaiene. Båten var symmetrisk utformet med elektromotoren i midten, omringet med batteriene med en samlet vekt på 1,4 tonn. 
I 1896 ble flåten utvidet til åtte ferjebåter. Ettersom ingen av ferjebåtene fikk navn, men numre som «BEF 1», skulle det med tiden lede til kallenavnet «Beffen» i hverdagslivet. Fram til 1926 hadde vågsfergene batterielektrisk drift, men de ble erstattet med bensin- og dieselmotor. Det var først i 2015 batteridriften kom tilbake med vågsferjen EF «Beffen» mellom Bradbenken og Nykirkekaien på Nordnes. 
Mens batteridriften ble avbrutt i Bergen, fortsatte den derimot i en annen skandinavisk by, Marstrand siden 1913. Det var først i 1985 den batterielektriske lokalferjen mellom Marstrand og Koön ble lagt ned, da var over åtte millioner mennesker transportert med batterifergene som var populært kalt «spärvagnen», den siste ferjen, «Hamnfärjan II» fra 1948, er bevart under dette navnet. Dette var mulig ettersom man hadde blandet drift med strømdrift om dagen og forbrenningsdrift etter kl. 17.00, og et raffinert ladesystem med strømledende stang på hver side gjort det mulig å koble til strømnettet automatisk ved havneanløp. «Hamnfärjan I» ble bygd av Marstrand Mekaniska Werkstad og satt i drift i juli 1913 med det elektriske utstyret fra ASEA. Den fortsatte fram til 1948, da den ble avløst av «Hamnfärjan II» bygget av Gösta Johansson i Kungsviken på Orust. 
Fergen fra 1948 fortsatte fram til 1985 med en last på førti batterier på to volt hver, og hadde et utseende som virker inspirert av trikkene i Göteborg med fargesettingen i lysblått, dermed kallenavnet trikken på norsk, som siden 1985 er brukt om den bevarte ferjen. Ved nedleggingen i 1985 ble ferjen reddet fra opphugging av den frivillige organisasjonen «Färjans Vänner». I 1996-1999 ble «Hamnfärjan II» restaurert så den kan bruke en moderne lading med vanlig landstrømskabel. 
De to eksemplene i Bergen og Marstrand demonstrerte fordelene med batteridrift, ettersom disse fungerte godt i skyttelbåtstjeneste hvor reiseavstanden var liten, i utlandet har man det engelske begrepet «water taxi» som kan være misledende i kontrast til ordet «ferryboat». Kommersiell ferjevirksomhet med elektriske småferjer var ikke uvanlig ved århundreskiftet til det tjuende århundret, to engelskbygde barkasser - «Water Nymph» og «Venus» ble benyttet som ferjer mellom Pettah Station og Slave Island i Colombo, Sri Lanka i 1897.
De elektriske vågsfergene i Bergen var ikke de eneste med batteridrift i Norge på 1900-tallet. Det var en interesse for batteridrift etter den første verdenskrigens slutt, som blant annet manifesterte seg i lokalferjen «Framnæs 2», som etter at den ble levert i 1921 ble brukt på ferjesambandet mellom Framnæs Mek. Verksted og Sandefjord sentrum. Den var en stor passasjerferje på 20,7 meter lengde og 5,3 meter i bredde med propell i hver ende og en vekt på 84 tonn, som var bygd av Framnes Mek. Verksted og overtatt av Huk A/S. Under kallenavnet «Grålusa» var ferjen med sin kapasitet på 180 passasjerer i virksomhet fram til ferjesambandet ble nedlagt i 1957. Den var også i vinteroverfart selv i ekstreme isforhold, da kunne reisetiden, som vanligvis var på seks minutter, være på flere timer. Dette førte til innsettelse av råoljemotor i 1934.
Fornøyelsesbåter kunne settes inn i ordinær ferjevirksomhet under spesielle forhold som på innsjøen Königsee i Tyskland, hvor prinsregent Luitpold av Bayern i 1909 nedla et forbud mot forbrenningsmotor for å ha en atmosfære av stillhet i de maleriske omgivelsene. Dette skulle i senere tid tiltrekke seg turister og reisende, prinsregenten mente motorstøy kunne skremme bort viltet. Dermed startet de elektriske båtenes historie på innsjøen som fremdeles er ikke over, ettersom de klassiske og attraktive ferjebåtene med «Akkumulator» i spissen fortsetter å ferdes på den stille innsjøen. Som den første av de batteridrevne ferjene har «Akkumulator» en rekkevidde på 100 km med sine 12 batterier. Fra 1920 til 1960 var 16 andre ferjebåter inkludert «Berchtesgaden» fra 1937 på 19 meter lengde med kapasitet på 93 passasjerer, tilføyet den elektriske flåten på Königsee.
Større ferjefartøyer med batteridrift var ikke ukjent på begynnelsen på 1900-tallet, en vag opplysning erklærte at et skip på 28,4 meter lengde ble bygd og sjøsatt i 1904 på elven Thames i London etter arkitekt Will Sargeants designutkast. Den hadde en kapasitet på 350 passasjerer. Dette ble overgått av den tyske elvefergen lansert av Elektrische Rheinfähre Godesberg-Niederdollendorf GmbH i Duisburg i 1908 med en lengde på 30 meter og 9,5 m i bredde, og fungerte som en ordinær ferje med unntak av sitt driftssystem, som besto av 160 akkumulatorbatterier som leverte strøm til to elektromotorer. Ferjen så en lang karriere mellom Godesberg (Bonn) og Niederdollendorf (Königswinter) fram til ødeleggelsen for hender på tyske militære den 8. mars 1945. I løpet av karrieren ble batteriene skiftet ut flere ganger, og det var merkbart at effekten ble større etter hvert som nyere og bedre batterier ble satt, i 1929 var effekten forstørret til 50 %.
Etter krigens slutt i 1945 var de elektriske fergene blitt en severdighet i seg selv, som sett på flere tyske innsjøer. I etterkrigstiden var flåten på Königsee økt til 26 ferjebåter med en samlet kapasitet på 1,870 passasjerer, som transporterte over 800 000 hvert år. To båter ble overført til Rursee i Eifelfjellene, to andre til Titisee i Schwarzwald, tre til Maschsee i Hannover og 9 til Bundesgartenschau i Kassel. De to første moderne ferjebåter som ble bygd var «Emma» og «Netta» på Leeds og Liverpoolkanalen i Storbritannia i 1985. De ble brukt som turistbåter i 25 år siden starten. Men disse inspirerte fram et forsøk i Venezia på en vaporetto, en lokalferje som fungerer som en slags buss i den italienske byen. Den første batteridrevne vaporetto elettrico under navnet «E1» ble presentert i 1989. Den var en stor ferjebåt på 23 meter lengde og 4,6 meter med plass for 210 passasjerer, med blysyrebatterier på til sammen 9 tonn i båten med samlet vekt på 25 tonn. Den var i prøvedrift i ett år. 
Allerede på 1970-tallet var den elektriske ferjen «oppdaget», da man vil ha forurensningsfrie passasjerbåter, og franskmennene var meget tidlig ut med «Watt Eau», en trimaran på 11 meters lengde med plass for 24 passasjerer i 1976. Den ble sammen med tre andre ferjer av den samme typen satt på den store kunstige innsjøen Lac du Der-Chantecoq ved Marne. Fransk media omtalte «Wau Eau» som Le Premier Bus Français à Propulsion Electrique, «den første franske elektriske flytende bussen» Det samme skjedde på andre innsjøer, blant annet ble en ferjebåt (13 m lengde) under navnet «La Perle de Verdun» med kapasitet for 60 passasjerer sendt til Sainte Croix-innsjøen i 1987. Det neste skrittet kom i 1995 da båtsverftet Ruban Blau leverte en liten båt av typen bateaux omnibus (båtbuss, water bus på engelsk) til Nantes. «Zelec» var den første elektriske bateaux omnibus med elektrisk drift i Frankrike på hundre år. Den ble etterfulgt med den større «Voguelec» med plass for 17 passasjerer.
De elektriske passasjerbåtene var i ferd med å svinge seg oppover mot slutten på det tjuende århundret, etter hvert som interessen steg i land etter land. Men det var sjelden at de ble satt inn i regulær ferjevirksomhet, ettersom de ofte ble hyret ut for midlertidige tjenester. Unikheten med elektrisk drift gjorde disse båtene til turistattraksjoner, og dermed ble de behandlet sådan. Utviklingen stoppet dels opp da alternative drivmetoder som hydrogendrift og solcelledrift fanget oppmerksomheten ved århundreskiftet, men batteriteknologien hadde tatt et viktig skritt fremover med litium-ion batteriet.
Gjennombruddet kom i Kina. I 2009 skapte OCD Marines direktør Xavier de Montgos historie da den første kinesiskbygde båten med batteridrift, «Ecocano», var levert til Azur Cruises for kanalturer i byen Sète, Frankrike. Båten, som er liten med en lengde på 10 meter, er verdens første passasjerbåt med litium-ion batteridrift. OCD Marine hadde etablert seg i Kina hvor de siden åpnet båtsverft i Dalian, og «Ecocano» brukes som mal for forbedrede og større varianter med kapasitet på opptil 150 passasjerer. Minst et dusin ferjebåter ble bygd i Dalian. Dessuten var nye lademetoder utviklet, noe som tillot hurtiglading slik at man kunne redusere tappingen i den daglige driften. 
Den første batteridrevne ferjen med avanserte batterier og hurtiglading er den svenske M/V «Movitz» som ble satt i trafikk i august 2014 mellom Solnastrand og Gamla Stan i Stockholm. «Movitz», som er en ombygd pendelferge på 23 meter lengde, fikk en batteripakke som består av nikkel-metallhydridbatterier på 180 kWh som tillot hurtiglading, og dermed kunne man redusere vekten på batteriene. I ett og et halvt år ble den stockholmske fergen hos rederiet Green City Ferries studert av ferjeoperatører fra hele verden, som la merke til erfaringene som ble høstet med helelektrisk drift basert på batteri. 
I denne perioden skulle interessen i batterifergen eksplodere, først og fremst i Norge hvor den første større bilferjen på batteridrift i historien ble utviklet; «Ampère». Den ble satt i trafikk i mai 2015 mellom Lavik og Oppedal i Sognefjorden. Som et 80 meter langt fartøy er «Ampere» det første større skip med batteridrift. Den har to elektriske motorer på 450 kW med strøm hentet fra batteripakken på ti tonn med litium-ion-batterier med en total ytelse på 1000 kWh. Her har man tatt i bruk hurtiglading for å opprettholde ferjesambandet, som har 36 avganger hver dag på den seks kilometer lange strekningen. Men en mye mindre ferje stjal plassen som den første ferje for biltransport fra «Ampere», allerede i august 2013 ble ferjesambandet Mjånes - Hisarøy åpnet med kabelferjen «Hisarøy», som er batteridrevet.

Hybriddrift

Dieselelektrisk drift har eksistert i lang tid, og konseptet er basert på dieselkraft overført til elektrisk kraft. Et nytt hybridkonsept oppstår med batteridrift ettersom man kan bruke dieselmaskineri side om side med batteridrift. Batteriassistanse vil være viktig for utslippsfri ferdsel i havneområder, men også under manøvrering i kystfarvann for å oppnå besparinger i dieselforbruk og større energieffektivitet. Dermed kan man bruke batteridrift lenge etter de faktiske grenser var sprengt, ved å satse på hydriddrift der begge drivmetoder gikk sammen. Slike fartøyer kalles på svensk batterihybridfartygar. Enten lades batteriene opp med hjelp av dieseldrevne generatorer, eller med ekstern strøm fra landanlegg siden sommeren 2017.
Den første fergen med batterihybriddrift i Norge er MF «Folgefonn» som ble ombygd i 2012-2014 og satt i drift med en lik stor batterilast som den helelektriske «Ampere», med den samme effekten; 1 MWh. I september 2017 ble fergen ombygd på nytt hvor dieselmotorene blir overflødig som ladekilde for batteriene som dermed kan være fulladet etter hver stopp under den daglige driften. De blir redusert til rollen som assistansemotor. «Folgefonn» er likevel ikke den første ladbare hybridfergen i verden, denne æren gikk til MF «Hornstind» for fergesambandet Tjøtta-Forvik den 4. juli 2017. Denne fergen kan ombygges til helelektrisk drift en gang i fremtiden. Dette vekte meget stor interesse annetsteds ettersom ferjerederier vil ha besparing i drivstoffkostnader og dermed så på batteriassistanse som en meget god løsning.
Scandlines var først ut i 2014 ved å ombygge sine ferger mellom Rødby og Puttgarden. Det danske ferjerederiet, som har de største batterielektriske fergene hittil, MF «Aurora» (bygget av Tangen Verft i Kragerø i 1991) og MF «Tyco Brahe» siden 2017, med en batteripakke på 4 MWh i effekt, har fire ferger med hybriddrift med batteripakker på 2,6 MWh. Disse fire jernbanefergene mellom Danmark og Tyskland - M/F «Prinsesse Benedikte», M/F «Deutschland», M/F «Schleswig-Holstein» og M/F «Prins Richard» - er 142 meter lange og 24 meter brede med kapasitet på 118 meter togspor, 364 personbiler og 900 eller 1140 passasjerer.
Det svenske ferjerederiet Stena Line valgte å ombygge en av sine store havgående bilferjer, den kombinerte frakt- og passasjerfergen «Stena Jutlandica» for hydriddrift. En container som rommet en batteripakke på 1MWh ble installert på værdekket like over akterporten i våren 2018. Siden har dette store batterihybridfartøyet gjennomført sin første sommersesong, og erfaringene med batteridrift var bedre enn forventet. Rederiet la opp en plan i batteriprosjektet delt i flere trinn. I trinn 1 vil man bare ha batteridrift for å erstatte dieselgeneratorer ment for manøvrering til og fra fergekaiene. I trinn 2 vil to av de fire hovedmaskinene koples med batteridrift, så Stena Jutlandica vil kjøre på elektrisk kraft innenskjærs fram til Vinga fyrtårn 10 sjømil ut. I trinn 3 vil alle fire hovedmaskinene være koblet til batteriene. 
Planen har et langt tidsperspektiv, men det avhenger av resultatene som oppstår underveis i prosjektet som er å sette inn batteridrift på fergesambandet mellom Frederikshavn i Danmark og Göteborg i Sverige. Man håper på elektrisk kraft på opptil 50 sjømil. Stena Line planlegger hybriddrift på fremtidige ferjer og har dermed store forventninger til det unike prosjektet. Trinn 1 er allerede overstått.
Den norske konkurrenten Color Line var ikke sen til å følge etter svenskene. Sandefjord-Strømstad ferjeforbindelsen vil få en ny ferje i året 2019 under navnet «MS Color Hybrid» som vil ha plug-in ladesystem med bruk av strømkabel og ladegeneratorer for ladning om bord. Den vil bli verdens største hybridskip som et nybygd skip, med en lengde på 160 meter og en kapasitet for 500 biler og 2000 passasjerer. Den vil ha en batteripakke på 4,7 MWh og kan dermed seile 3,2 nautiske mil kun på strøm. To separate rom avdeles for batteripakken, som vil ha en samlet vekt på 65 tonn. Med dette vil man ha null-utslipp innenskjærs på vei ut fra Sandefjord og tilbake som forlangt av myndighetene.

Hurtigbåt

Batteridriftens største ulempe er energitappingen, som vil øke i møte med økt motstand. Dermed er batteridrevne båter best egnet i lav hastighet hvor vannfriksjonen mot skroget ikke vil bli for stor. En typisk hurtigbåt vil ha en gjennomsnittlig hastighet på 40 km/t eller 22 knop og høyere. Bilferjen «Ampere» har katamaranskrog for å kunne ha minimal vannmotstand under drift. Batteriene blir raskere utladet jo raskere man kjøre på vannet, så rekkevidden krympes meget drastisk. 
Ennå er interessen for elektriske hurtigferger (hurtigbåt i norsk) sterk, så man har deretter en rekke prosjekter på gang i november 2018. Prosjektet som er kommet lengst, er den svenske «AirEl» utviklet av rederiet BB Green City Ferries som tester batteridrevne ferjefartøyer (BB står for Battery-powered Boats) i høsten 2016. Hurtigbåten, som ble bygd i Riga og utstyrt av selskapet Eschandia Marine, er basert på et norsk patent av Ulf Tudem, ASV (air supported vessel) som vil si en kunstig luftpute skapt under skroget. Med dette håper BB Green på at man vil eliminere 30-40 % av vannmotstanden og dermed kan man sette inn en batteripakke som ikke er for tung. Dermed oppnådde «AirEl» 28 knop under prøvedriften i 2016, men med en rekkevidde på bare 14 nautiske mil.
Denne typen som het «luftassistert batteridreven hurtigferje» har ikke lokket til seg potensielle kunder utover allmenn oppmerksomhet, ettersom BB Green Ferries var kjent for lange forsinkelser og innkjøringsproblemer med sine batteridrevne båter. «AirEl» ble sendt ut på rundkjøring blant annet til Norge hvor det vakte oppsikt som et meget avansert fartøy med karbonfiberskrog på bare syv tonn og sin hastighet opptil 30 knop i våren 2018. Echandia Marine inngikk avtale med Norled om å overta fergeforbindelsen mellom Rolfsbukta på Fornebu og Langkaia i Oslo sentrum fra 1. mai 2019 med to ferjer basert på «AirEl» som et prøveprosjekt på egne ansvar. Enchandia Marine måtte utsette åpningen av ferjen fram til våren 2020.
EU sponser et utviklingsprogram under prosjektnavnet TrAM i januar 2018 med henblikk på at en elektrisk hurtigbåt med kapasitet for 150 passasjerer vil være tilgjengelig for fergesambandet Stavanger-Hommersåk i 2022. Den vil være basert på «Urban Water Shuttle»-konseptet omkring en katamaran. En studie utarbeidet på vegne av NOx-fondet i januar 2017 viser at bare relative korte hurtigbåtruter under 10 nautiske mil kan bli batterielektrisk eller hybride.
Den første kontrakten på en hurtigbåt med batterihybriddrift ble inngått mellom Norled og GS Marine i Gursken i november 2017. Den enslige hybridbåten vil bli levert og klargjort for kommersiell drift i januar 2019, sammen med sin søsterbåt som er tilrettelagt for hybriddrift. Disse to katamaraner i karbon med størrelse på 24 m x 7 m er beregnet på fartssegmentet mellom 15 og 25 knop. Hybridbåten vil enten være i dieselmekanisk mode, batterielektrisk mode og hybrid mode som et typisk batterihybridfartøy.

Førerløse ferge

Autonome fergebåter er under utvikling hvor man vil basere seg på batteridrift. Den førerløse og selvgående fergen vil bli ferdig utviklet som et resultat av Autoferry-prosjektet hos NTNU i Trondheim. Den skal kunne ta minimum 12 passasjerer og det er planer om at den førerløse fergen vil krysse kanalen i Trondheim mellom Ravnkloa og Vestre kanalhavn. Den kan lades i dokkingstasjonene i løpet av dagen. I mellomtiden er prototypen i skala 1:2 på 5 meters lengde tatt i bruk for å teste navigasjonssystemet og annet for å sørge for en trygg overgang.
I 2018 blir prototypeferjen «MiliAmpére» som verdens første selvgående ferge gjort tilgjengelig for publikum. Det er andre førerløse ferjer, men disse er som regel kabelferger som kan fungerer liksom en horisontal heis. Det beste eksemplet må være kabelferjen på Espevær i Bømlo i Hordaland, hvor man bare trengte å putte en mynt i myntautomaten for å få den til å bevege seg over sundet.