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EU fördert CHEK-Projekt: Mit Wind und Wasserstoff-Antrieb auf grünem Kurs

Die integrierte Nutzung von Schlüsseltechnologien zur Dekarbonisierung der Schifffahrt ist das Ziel eines noch in diesem Frühjahr startenden finnischen Projekts, das die EU mit 10 Mio. Euro aus ihrem Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 fördert. An dem Projekt „deCarbonizing sHipping by Enabling Key technology symbiosis on real vessel concept designs“ (CHEK) beteiligen sich in einem Konsortium unter Führung der Universität Vaasa neben dem finnischen Projektpartner Wärtsilä auch Lloyd’s Register, Deltamarin, Hasytec Electronics, Climeon, BAR Technologies, Silverstream Technologies, die World Maritim University und die Reedereien MSC Cruises sowie Cargill Ocean Transportation.

In einem ganzheitlichen Ansatz zur Reduzierung der negativen Umweltauswirkungen der Schifffahrt sollen alle Technologien zur Verbesserung des Umweltschutzes und der Effizienz – von der Optimierung des Schiffsentwurfes bis zu sauberen bzw. synthetischen Kraftstoffen – kombiniert werden. Dazu gehören u.a. der Einsatz von Wasserstoff, Windkraft, Batterien, Wärmerückgewinnung, Luftschmierung und eine neue Anti-Fouling-Technologie sowie betriebliche Aspekte wie z. B. die optimale Routenplanung.

Foto: Wärtsilä Corporation

Vorgesehen ist zunächst der Entwurf von zwei Konzeptschiffen. Dabei geht es zum einen um „ein Kreuzfahrtschiff der Zukunft“, das von einem von Wärtsilä entwickelten und mit Wasserstoff zu betreibenden Motor angetrieben wird, und zum anderen um einen Massengutfrachter der mit Segeltechnik für die Nutzung von Windenergie ausgelegt wird. Die Beteiligten schätzen, dass durch die Kombination neuer und innovativer Technologien die Treibhausgas-Emissionen um 99 Prozent gesenkt und Energieeinsparungen von bis zu 50 Prozent erreicht werden können, während die CO2-Emissionen um mehr als 95 Prozent reduziert werden könnten. Mehrere Schlüsseltechnologien sollen in der Praxis auf in Fahrt befindlichen Schiffen demonstriert werden. Das könnte bereits Anfang nächsten Jahres der Fall sein, wenn der derzeit in China in der Ausrüstung befindliche Ro/Pax- Fährschiffneubau Viking Glory für die finnische Viking Line in Fahrt kommt, an deren Konzeption und Ausstattung mehrere CHEK-Projektpartner, wie z. B. Deltamarin, Wärtsilä und Climeon, beteiligt waren.

Aufgrund der neuen Konstruktions-Methodik sollen die den beiden Konzeptschiffen gewonnenen Erkenntnisse auch für andere Schiffstypen wie Fährschiffe, Stückgutfrachter, Containerschiffe und Tanker nutzbar sein. Das Projekt soll auch der Vorbereitung auf künftige Szenarien dienen und Faktoren analysieren, die Auswirkungen auf das Entwicklungspotenzial einer Dekarbonisierung der Schifffahrt haben, wie z. B. die derzeitige Infrastruktur.

Foto: Wärtsilä Corporation

Der finnische Technologiekonzern Wärtsilä sieht sich in einer Schlüsselrolle für das Projekt. Außer mit der Entwicklung und Erprobung des Wasserstoffmotors wird er mit der Systemintegration für beide Schiffe einschließlich der Hybridisierung, Energiespeicherung und Landstromanschluss, der Entwicklung eines modularen kraftstoff-flexiblen Antriebsstrangs für niedrigen Brennstoffverbrauch und optimale Effizienz, Implementierung eines neuartigen en Rudersystems, dem sogenannten „gate rudder“ mit zwei Tor-förmig über dem Propeller angeordneten Ruderblättern, für eine verbesserte Manövrierfähigkeit und verbesserte Effizienz sowie mit einem die jeweilige Windsituation und aktuelle Windprognosen berücksichtigenden Routenoptimierungssystem für den windunterstützten Bulker zur Umsetzung der Projektziele beitragen. Dabei kann das Unternehmen u.a. auf seine fortgeschrittene Erforschung künftiger sauberer Kraftstoffe und Erfahrungen in der Entwicklung von Schiffsmotorentechnologie und Versorgungssystemen für eine breite Palette von Kraftstoffen wie LNG und LPG sowie flüchtige organische Verbindungen sowie die Erforschung von Kraftstoffen wie Bio- und synthetischem LNG, Ammoniak, Methanol, Biodiesel sowie Wasserstoff setzen. „Es gibt keine silberne Kugel, um die Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen. Es muß eine Reihe paralleler Wege eingeschlagen werden, und das tun wir hier gemeinsam mit unseren Partnern. Was das Projekt so spannend macht, ist, daß wir das was getan werden kann, weiter ausdehnen“, so der bei Wärtsilä für Forschung und Technologie-Entwicklung verantwortliche Direktor Jonas Ekeman. JPM

Emissionsfrei zwischen Oslo und Kopenhagen pendeln

„Europa Seaways“ lautet der Arbeitsname für einen Fährschiff-Neubau, der ab 2027 zu emissionsfreien Rundreisen zwischen den skandinavischen Metropolen Kopenhagen und Oslo zum Einsatz kommen soll. Für die Realisierung des Projekts hat die dänische Reederei DFDS zusammen mit dem dänischen Schiffsdesigner Knud E. Hansen, der britischen Klassifikationsgesellschaft Lloyd’s Register, Danish Ship Finance und dem schwedischen ABB-Konzern sowie weiteren Partnern wie Ballard Power Systems Europe, Hexagon Purus, sowie Ørsted Fördermittel aus dem EU-Innovationsfonds beantragt.

Der 199,9 m lange, 32 m breite und max. 6,70 m tiefgehende Neubau wird für die Beförderung von 1800 Gästen ausgelegt und soll über 2500 Spurmeter für 380 Pkw oder 120 Lkw/Trailer bzw. eine entsprechende Kombination beider Fahrzeugarten verfügen. Für die Energieversorgung des elektrischen Antriebs kommen PEM-Brennstoffzellen mit einer Leistung von 23 MW zum Einbau. Die Entwurfs-Geschwindigkeit liegt bei 21 kn. Die Kapazität der Wasserstofftanks wird mit 44 t angegeben. Das reicht für eine 48-stündige Kopenhagen-Rundreise über Frederikshavn und Oslo aus.

Der Betrieb des Neubaus soll mit „Grünem Wasserstoff“ erfolgen, der mit Strom aus einem Offshore-Windenergieanlagenfeld vor Bornholm von einer im Großraum Kopenhagen geplanten Elektrolyse-Anlage produziert wird, an der auch DFDS beteiligt ist. Untersucht wird auch, wie eine Integration der Anlage in das lokale Energiesystem in Kopenhagen möglich ist, wo auch die Bebunkerung des Schiffes erfolgt. Durch den dadurch möglichen emissionsfreien Betrieb des Schiffes können nach Angaben der Beteiligten 64000t CO2 pro Jahr eingespart werden.

Animation: Knud E. Hansen

Bisher gibt es keine Fähren dieser Art in der Welt. „Die größten Brennstoffzellensysteme produzieren heute nur 1-5 MW, und die Entwicklung derart großer Brennstoffzellenanlagen für eine elektrische Fähre ist eine herausfordernde Aufgabe. Wir können nur in Partnerschaften mit Unternehmen erfolgreich sein, die gemeinsam führendes Know-how in den Bereichen Design, Genehmigung, Bau, Finanzierung und Betrieb innovativer Schiffe bieten können“, sagt Torben Carlsen, CEO von DFDS. Gemeinsam wolle man lernen, wie diese Kraftstofftypen und -technologien kommerziell rentabel gemacht werden können. Das sei der Schlüssel für einen Übergang der Industrie zur Klimaneutralität und auch das Endziel des DFDS-Klimaplans.

„Damit die maritime Industrie die IMO-2050-Klimaziel-Ambitionen erreichen kann, muss sie auf kohlenstofffreie Kraftstoffe umstellen. Des ist ein komplizierter Weg, nicht nur in technologischer Hinsicht, sondern auch in Bezug auf die Infrastruktur. Die Partner des DFDS-Projekts sind Branchenführer in ihren jeweiligen Bereichen, vom Null-Kohlenstoff-Energieunternehmen über Brennstoffspeicher- bis hin zu Brennstoffzellenanbietern. Diese Zusammenarbeit, die von Experten des Maritime Decarbonisation Hub (MDH) unterstützt wird, wird dazu beitragen, eine Reihe unbeantworteter Fragen zu lösen. Wir werden dazu beitragen, eine sorgfältige Risikominimierung dieses wasserstoffbetriebenen Ro-Pax-Schiffsdesigns zu gewährleisten, einschließlich der Sicherheitsbewertung der gesamten Lieferkette“, sagt Charles Haskell, Decarbonisation Manager bei Lloyd’s Register of Shipping. Auch Anders Nordstram, Vizepräsident und Chef der Wasserstoffaktivitäten von Ørsted misst erneuerbarem Wasserstoff und anderen nachhaltigen Kraftstoffen eine entscheidende Bedeutung bei der Dekarbonisierung des Seeverkehrssektors zur Erreichung der Klimaziele bei: Dieses Projekt ist ein weiterer Beweis für das große Potenzial der Produktion erneuerbaren Wasserstoffs, die durch den kontinuierlichen Ausbau von Offshore-Wind ermöglicht wird.“ JPM