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Brennstoffzellen-Werk in Kiel

Foto: Frank Behling

Das neue Fertigungszentrum für Brennstoffzellen soll in Kiel im Sommer seinen Betrieb aufnehmen. Die Anlage ist Teil eines Expansionsprogramms der Werft ThyssenKrupp Marine Systems (TKMS). Die neue Fertigung soll die Werften der TKMS-Gruppe unabhängiger von Zulieferern wie Siemens machen.

Neben den U-Booten sollen die in Kiel produzierten Brennstoffzellen auch in zivilen Projekten zum Einsatz kommen. Die Werft prüft einen Einsatz der Kieler Brennstoffzellen für Flusskreuzfahrer. Diese Schiffe eignen sich besonders gut, da die hier erforderlichen Leistungsmengen nicht so groß wie bei Hochseeschiffen sind.

Die Werft hat dabei ein Konzept entwickelt, das den Einsatz der Brennstoffzellen in Kombination mit einem Reformer und Batterien geworden. So sind pro Flussschiff in einem Entwurf sechs Brennstoffzellen mit einer Leistung von je 100 Kilowatt Leistung geplant.

Mit 600 Kilowatt könnte beispielsweise bei einem Longship-Typ von Viking River Cruises bereits der gesamte Strom während der Hafenliegezeit erzeugt werden. Die Longships haben derzeit für die Stromerzeugung an Bord vier Caterpillar-Dieselgeneratoren. Dabei sind je zwei Diesel mit 383 Kilowatt für die Stromerzeugung in den Häfen im Einsatz, während die Fahrmotoren jeweils 994 Kilowatt Leistung liefern.


Longships von Viking, Fotos: Frank Behling


Das Konzept der Kieler Werft sieht den Einbau modularer Pakete in Flussschiffe vor, die je nach Schiffstyp zusammengestellt werden. Weitere Zielgruppen für die Brennstoffzellen aus Kiel sind Arbeitsschiffe, Hafenfähren und autonome Systeme. Die Brennstoffzellen-Konzepte haben sich im Marineschiffbau bei über 20 U-Booten bereits bewährt.

Die größte deutsche Werft bietet dabei ihr Know-how als Systemintegrator an. „Hier profitieren wir von unserer Erfahrung im Marineschiffbau“, so Werftvorstand Oliver Burkhard. Die U-Bootbrennstoffzelle ist inzwischen in Kiel Standard und wird weiter optimiert.

In Kiel investiert die Werft fast 250 Millionen Euro in den Ausbau ihrer Fertigung für U-Boote und die Brennstoffzellen. Darüber hinaus ist die Werft seit dem Herbst Eigentümerin des Werftstandorts Wismar der MV Werften.


Foto: Frank Behling

Am Standort in Wismar arbeitet die Werft mit der Meyer Werft an der Fertigstellung des Kreuzfahrtschiffes Global Dream. TKMS unterstütze dabei die Meyer Werft, die bei dem Projekt Global Dream die Federführung habe. „Der Bau von Kreuzfahrtschiffen ist für uns kein Thema“, so Burkhard. Die Kooperation mit Teilen der Branche aber schon.

Im Kreuzfahrtsektor wird die Brennstoffzelle immer wichtiger. Die neue MSC World Europa hat bereits einen Demonstrator an Bord. Die AIDAnova ist ebenfalls mit einer Brennstoffzelle unterwegs und sammelt erste Erfahrungen. 2024 sollen weitere Projekte mit Brennstoffzellen folgen.

Für den Antrieb eignen sich die Brennstoffzellen bislang aber nur bei Schiffen im Hafenbereich oder im militärischen Sektor, wenn die zu bewegende Masse nicht zu groß wird. Bei U-Booten waren Brennstoffzellen deshalb bereits vor 30 Jahren eingebaut worden. Ein U-Boot mit 2000 Tonnen Verdrängung bewegt sich auf Schleichfahrt sehr leise und langsam. Bei einem Kampfschiff mit 10000 Tonnen Verdrängung und ständig wechselnden Fahrtstufen setzen Militärs auch weiterhin auf Dieselmotoren oder Gasturbinen mit entsprechenden Leistungsreserven für die schnelle Beschleunigung. FB

MSC setzt auf Brennstoffzelle mit hoher Leistung

Es ist passiert. Das Wettrennen um die erste Brennstoffzelle im Einsatz auf einem Kreuzfahrtschiff hat MSC Cruises gewonnen. An Bord der neuen MSC World Europa startete am 26. Oktober auch die erste einsatzbereite Brennstoffzelle eines Kreuzfahrtschiffes.

Die Festeoxid-Brennstoffzelle (SOFC) wird mit Flüssigerdgas als Energieträger betrieben und hat laut Reederei eine Leistung von 150 Kilowatt. Das Konzept wurde von der Werft Chantiers de l’Atlantique, der Reederei sowie Partnern wie Shell oder Bloom Energy entwickelt.

Linden Coppel, Director of Sustainability bei MSC Cruises, Foto: Frank Behling

Bei der Brennstoffzelle an Bord der MSC World Europa handelt es sich aber um einen sogenannten Demonstrator, der das Bordnetz unterstützen soll. „So kann zum Beispiel der Yacht Club an Bord sowie die Beleuchtung mit Strom versorgt werden“, sagte Linden Coppel, Director of Sustainability bei MSC Cruises.

Die Erfahrungswerte beim Betrieb dieser Brennstoffzelle sollen bereits 2024 und 2025 in die Konzeption für größere Vorhaben einfließen. So ist der Einsatz von SOFC-Brennstoffzellen in den Neubauten Explora V und Explora VI mit einer Leistung von sechs Megawatt geplant. Dabei kann neben LNG auch Methanol eingesetzt werden.

Die beiden Explora-Schiffe aus dem Neubauprogramm von MSC Cruises bekommen außerdem einen Wasserstofftank, mit dem auch eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEM) betrieben werden kann. Die PEM-Zellen kommen bereits bei U-Booten zum Einsatz.


Animationder EXPLORA V von Explora Journeys, Abbildung: Explora Journeys

„Unser Ziel ist es, dass diese Schiffe dann während der Liegezeit in den Häfen komplett emissionsfrei betrieben werden können. Damit kommen wir der Klimaneutralität ein großes Stück näher“, so Coppel bei der Präsentation an Bord der MSC World Europa.

Für den Antrieb wird die Brennstoffzellen-Technologie aber auch in Erwägung gezogen, neben den so genannten Bio- oder E-Fuels. Um ein Schiff der Größe der MSC World Europa zu bewegen, bedarf es noch der Energie aus fünf Wärtsilä-Dualfuel-Motoren des Typs 14V 46DF. Nur mit diesen Verbrennungsmotoren kann derzeit die notwendige Energie für den Antrieb der großen elektrischen Fahrmotoren erzeugt werden.

„Wir setzen uns für eine emissionsfreie Zukunft ein. Deshalb investieren wir in die Entwicklung von kohlenstoffarmen Kraftstoffen und Lösungen, die die Dekarbonisierung der Schifffahrt beschleunigen werden“, so Coppel. Dabei spielt ein Mix aus Brennstoffzelle und Verbrennungsmotor mit Bio-Fuel eine zentrale Rolle.

„Die MSC World Europa wird unser bisher effizientestes Schiff sein und uns helfen, Umwelttechnologien für die Zukunft unserer Flotte zu erproben und zu verbessern. Mit diesem Projekt stärken wir auch die Partnerschaften mit Technologieanbietern, Energieunternehmen, Hochschulen und Regulierungsbehörden“, so Coppel.

Das Ziel ist der klimaneutrale Schiffsbetrieb bis spätestens 2050. In Teilbereichen wird er auch schon 2040 angepeilt.

Auch die Meyer Werft arbeitet mit Reedereien an dem Einbau von Brennstoffzellen. So wird gerade ein Demonstrator auf der AIDAnova vorbereitet. Die Meyer Werft ist bereits seit 2016 mit einer Brennstoffzelle auf der Fähre Mariella auf der Ostsee aktiv.

Vorreiter der Werften bei Brennstoffzellen ist aber ThyssenKrupp Marine Systems (Tkms). Die Kieler Werft hatte bereits 1988 den Einbau von Brennstoffzellen in U-Boote erfolgreich vollzogen. Die deutsche Marine hat derzeit sechs U-Boote mit Brennstoffzellen als Energieerzeuger im Einsatz. Weitere U-Boote mit dieser Technologie hat Tkms an Israel, Griechenland, Portugal und Italien geliefert. In Kiel entsteht gerade außerdem eine Fabrik für die neue Generation von Brennstoffzellen bei Tkms.

Zu den Interessenten für diese neuen Brennstoffzellen aus Kiel gehören auch Projekte aus der Kreuzfahrt. Das Werk soll 2023 den Betrieb aufnehmen. FB