Brennstoffzellen-Einsatz in der Schifffahrt

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Brennstoffzellen-Einsatz in der Schifffahrt

Brennstoffzellen erobern immer mehr Anwendungsbereiche. So wird bereits auch der Einsatz auf Schiffen vorangetrieben. Nachdem ein außenluftunabhängiger Antrieb für U-Boote schon Serienreife erreicht hat, arbeitet man nun verstärkt an einer umweltfreundlichen und komfortablen Stromversorgung für Überwasserschiffe.

Für Aufsehen sorgte vergangenen Sommer die HDW (Howaldtswerke-Deutsche Werft), als sie das weltweit erste serienreife U-Boot ("U 31")mit außenluftunabhängigem Brennstoffzellen-Antrieb in die See-Erprobung schickte. In der norwegischen Nordsee wurde es auf Herz und Nieren geprüft. Im kommenden Herbst soll das Boot offiziell in Dienst gestellt werden. Doch schon jetzt findet die Technik international Anerkennung und wird auf U-Booten für die Marinen Deutschlands, Italiens, Griechenlands und Süd-Koreas eingebaut.

Im "U 31" kommen PEM-Brennstoffzellen-Module (Polymer-Elektrolyt-Membran) von Siemens zum Einsatz. Die Brennstoffversorgung erfolgt direkt mit Wasserstoff und Sauerstoff. Der Wasserstoff wird in Metallhydridspeichern und der Sauerstoff als Flüssiggas außerhalb des Druckkörpers gelagert. Bei HDW betont man die Vorteile des neuen Antriebs: "Die Boote können jetzt mehrere Wochen unter Wasser fahren. Darüber hinaus erzeugt die Brennstoffzelle weder Geräusche noch Abgas-Wärme. Damit ist das Unterseeboot faktisch nicht zu orten." Energie für lange Tauchfahrten - dieser Vorteil erschließt weitere Unterwasseranwendungen, wie Prof. Dr. Angelika Heinzel, Leiterin des ZBT (Zentrum für Brennstoffzellentechnik), erklärt: "Tauchfahrzeuge für die Tiefsee oder Messstationen unter Wasser könnten die nächsten Anwendungen sein."

Experten erwarten, dass sich Ende dieses Jahrzehnts auch im Überseebereich für die Brennstoffzelle ein Markt eröffnet, besonders in ökologisch sensiblen Regionen. "Was kann besser sein, als ein Schiff mit einem Antrieb, der nur Wasser emittiert?" fragt Heinzel. Die Machbarkeit wurde vielfach bewiesen, zum Beispiel im vergangenen Oktober mit einem Wassertaxi in der Bucht von San Francisco, angetrieben von einem "Power-X" Hybridsystem mit Brennstoffzellen von Anuvu. Auch MTU Friedrichshafen lieferte im Herbst mit der 12-Meter-Segelyacht "No. 1" auf dem Bodensee eine eindrucksvolle Demonstration. "Die No. 1 lässt die Vision des schadstofffreien Fahrens auf dem Wasser Realität werden", so Geschäftsführer Dr. Rolf A. Hanssen. Die Yacht ist mit Wasserstofftanks und dem Brennstoffzellen-Antrieb "CoolCell" ausgerüstet. Dieser besteht aus vier PEM-Brennstoffzellen-Modulen von Ballard Power Systems mit einer elektrischen Leistung von 4,8 kW sowie neun Bleibatterien. Zusammen liefert das System eine Dauerleistung von 4 kW und eine Spitzenleistung von 20 kW. Dies reicht für die Bordstromversorgung, für die Manövrierung im Hafen und den Antrieb bei Flaute. Die Sicherheit sowohl des Antriebs als auch der gesamten Segelyacht wurden vom Germanischen Lloyd geprüft und zertifiziert.

Erste Anwendungen bei Handelsschiffen liegen in der Deckung des Bordstrombedarfs. Besonders in stark schadstoffbelasteten Häfen kommen die Umweltvorteile voll zum Tragen. Zudem erhöht der vibrations- und geräuschfreie Betrieb auf Passagierschiffen den Komfort und bringt Vorteile auf Forschungsschiffen. Die im September 2002 gegründete HFCS (HDW - Fuel Cell Systems) wird ab Frühjahr 2005 eine Brennstoffzellen-Demonstrationsanlage mit 160 kW für Seeversuche zur Verfügung stellen, berichtet Geschäftsführer Gunter Sattler: "Es konnten die Firmen Siemens als Lieferant der Brennstoffzelle und der Germanische Lloyd für die sicherheitstechnischen Konzepte und die Abnahme der Komplettanlage gewonnen werden." In einem 20-Fuß-Seecontainer werden dafür neben vier mit Wasserstoff betriebene PEM-Brennstoffzellen-Module von je 40 kW auch alle notwendigen verfahrens- und elektrotechnischen Systeme integriert.

Für die Kraftstoffversorgung prädestiniert sind Containerschiffe, die Wasserstoff transportieren. Für die Mehrzahl der Schiffe richtet sich das Augenmerk derzeit aus logistischen Gründen auf Dieselkraftstoff. Hier laufen Untersuchungen an Reformern, die aus dem Diesel geeigneten Wasserstoff für PEM-Brennstoffzellen gewinnen. Eine weitere Lösung hat MTU Friedrichshafen mit seiner "CoCell" aufgezeigt. Sie kombiniert PEM- mit MCFC-Technik (Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen). Die bei höheren Temperaturen arbeitende MCFC kommt mit vielen Brennstoffen zurecht, die Kohlenwasserstoffe enthalten. Aufbereitete Diesel-Gase könnten bei diesem Konzept von der MCFC verarbeitet, ihr wasserstoffreiches Abgas der PEM zugeführt werden.

Die H2Expo 2004 wird als weltweiter Branchentreff über den technologischen Entwicklungsstand und neue Projekte informieren. Zum vierten Mal treffen sich vom 15. bis 17. September 2004 in Hamburg auf der 4. Internationalen Fachmesse für Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologien Experten aus aller Welt.

Quelle: Hamburg Messe GmbH

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