Wasserstoff Schiffsantrieb – emissionsfreie Zukunft mariner Mobilität

Der hybride Wasserstoff-Schiffsantrieb ist eine überaus vielversprechende Lösung für einen emissionsfreien Wasserverkehr. Im Spektrum der alternativen Antriebe ist er zwar noch deutlich weniger weit verbreitet als Diesel und Gasgeneratoren. Die Entwicklung schreitet aber zu Recht mit gewaltiger Geschwindigkeit voran. Das liegt auch an diversen Forschungs- und Förderprogrammen, die Wasserstoff für den Schiffsantrieb verwendbar machen wollen. Für die Schifffahrt ist Wasserstoff damit ein aussichtsreicher Energieträger.

Mit unserer langjährigen Erfahrung im Bereich der Elektroantriebe haben wir die Entwicklung neuer Technologien stets genauestens im Blick.

Baumüller ist Partner für Werften, Systemintegratoren und Schiffseigner und auch selbst Lieferant von Komplettsystemen.

Wie funktioniert ein Wasserstoffantrieb beim Schiff?

Wasserstoff SchiffsantriebIm Wesentlichen handelt es sich beim Schiffsantrieb auf dieser Basis immer um einen Elektromotor im Antriebsstrang. Die Energie für diesen Antrieb wird z.B. in Brennstoffzellen erzeugt. Brennstoffzellen sind Energiewandler, in denen ein Brennstoff wie z.B. Wasserstoff mit einem Oxidationsmittel wie Sauerstoff reagiert. Dabei entstehen Wasser, elektrische Energie und Wärme. Die Reaktion im Inneren der sog. Brennstoffzelle für den Schiffsantrieb läuft automatisch und muss nicht künstlich herbeigeführt werden, wird aber katalysiert. Benötigt wird lediglich die laufende Zufuhr von Sauerstoff aus der Umgebung und von Wasserstoff. Dieser muss gespeichert und in Tanks auf Druck- oder Kältebasis auf dem Schiff mitgeführt werden. Alternativ zur Brennstoffzelle gibt es auch Wasserstoffmotoren. Hier funktioniert die Erzeugung der elektrischen Energie analog zu konventionellen Generatoren, die fossile Energieträger benutzen. Dabei kann der Wasserstoff als Gas oder gebunden in einer Trägerflüssigkeit (z.B. LOHC Technologie) verwendet werden.

Einsatz von Wasserstoff mit unseren Elektromotoren

Da es sich bei Wasserstoff-Schiffsantriebssystemen um einen oder mehrere Elektromotoren handelt, ist die Entwicklung für uns bei Baumüller besonders interessant. Hierbei handelt es sich um unsere Kernexpertise. Wir bauen extrem effiziente Motoren inklusive der dafür nötigen Umrichter und der entsprechenden Steuerungen. Durch unsere Möglichkeiten individuell flexibler Anpassungen an bestehende Systeme können unsere Elektromotoren auch für den Wasserstoffantrieb auf dem Schiff eingesetzt werden. Schon heute finden unsere elektrischen und hybriden Antriebe auf zahlreichen Wasserfahrzeugen Anwendung. Wir haben bereits über 80 Schiffe und Boote erfolgreich elektrifiziert.

Herausforderung Treibstoff: Transport, Lagerung, Infrastruktur

Ein großes Thema ist der Treibstoff selbst sowie dessen Lagerung und Transport. Diese Faktoren stellen große Herausforderungen dar. Im Mobilitätssektor gibt es heute mehrere praktikable Varianten der Speicherung. Zwei davon sind besonders verbreitet:

  • Druckgasspeicherung
  • FlüssiggasspeicherungAutonomes Teleskop-Aufladen via Ladekran

Wasserstoff Druckbehälter für SchiffsantriebBei der Druckgasspeicherung wird der Wasserstoff in Druckbehältern gelagert. Im Vordergrund steht dabei vor allem die Raumerfordernis der Tanks. Um zu Schweröl oder Diesel vergleichbare Reichweiten zu erreichen, muss der Wasserstoff stark komprimiert werden. Je stärker die Verdichtung, desto weniger Platz wird auch auf dem Schiff benötigt. Dies hat jedoch Grenzen. Das liegt zum einen am Druckpotenzial der Tankbauweisen und zum anderen an der Energieerfordernis für die Komprimierung.

Wasserstoff bietet für den Schiffsantrieb immenses Potenzial im Hinblick auf klimatischen Fußabdruck und Nachhaltigkeit insgesamt.

Bei maximaler Verdichtung liegt Wasserstoff in seiner flüssigen Form vor. Hier besteht also die optimale Raumeffizienz. Erforderlich sind dafür extrem niedrige Temperaturen. Bei -253 Grad Celsius verflüssigt sich das Element, es kann in Cryotanks gespeichert und sehr gut transportiert werden. Allerdings können sich sog. Abdampfverluste nicht vermeiden lassen. Das ist vor allem dann ein Problem, wenn nach der Erzeugung eine langfristigere Lagerung stattfinden soll. Idealerweise bräuchte man hierfür eine entsprechende Infrastruktur mit Erzeugung tiefkalten Flüssigwasserstoffs in den Häfen oder in Hafennähe.

Bei allen Herausforderungen lässt sich dennoch sagen: Der Fortschritt gewinnt deutlich an Fahrt. Europa und allen voran Deutschland fördert die Entwicklung und Forschung vieler mit dem Wasserstoffantrieb zusammenhängenden Technologien. Dazu gehören auch kluge und effiziente Lösungen für die Lagerung und den Transport, die aktuell mit sehr viel Nachdruck vorangetrieben werden. Die Perspektiven für den Schiffsantrieb auf dieser Basis sind folglich sehr gut.

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Stefan Krahn Global Sales Director
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Eigenschaften und Vorteile bei hybriden Wasserstoff Schiffsantriebssystemen

Der Wasserstoff-Schiffsantrieb bietet im Wesentlichen vergleichbare Vorteile, wie für andere Mobilitätsformen. Allen voran steht die Umweltfreundlichkeit. Bei der Nutzung des Antriebs entstehen keine klima- oder umweltrelevanten Emissionen. Einzig bei Erzeugung und Speicherung muss Energie verwendet werden. Diese kann jedoch aus grünen Quellen gewonnen werden. Gerade für den maritimen Schiffsverkehr ist die Nutzung von Windenergie naheliegend. Der Antrieb bietet somit perspektivisch Klimaneutralität für den Schiffsverkehr.

Weitere Vorteile sind:

  • Klimaneutralität
  • Unbegrenzte Reichweiten der Schiffe
  • Perspektiven für starke Kostensenkung in mittelfristiger Zukunft
  • Vergleichsweise sicher und unfallarm
  • Einfache Erweiterung des hybriden DC System

Ein großer Vorteil ist außerdem der kontinuierliche Betrieb ohne Ladepausen, wie sie bei reinen Elektroantrieben nötig wären. Mit der immer weiter verbesserten Möglichkeit zur Speicherung von tiefkühlem oder stark verdichtetem Wasserstoff können exzellente Reichweiten mit dem Schiffsantrieb erzielt werden. Die Tankvorgänge gehen schnell und können während des Beladens, Löschens der Fracht oder anderen Liegetätigkeiten problemlos durchgeführt werden, sobald eine entsprechende Infrastruktur besteht.

Einsatzgebiete – Eignung und Herausforderungen

Es gibt zahlreiche Einsatzgebiete für Wasserstoff Schiffsantriebe. Dazu gehören unter anderem Fähren mit fixen Anlaufpunkten. Die Erzeugung und Betankung mit dem Stoff kann so effizient gewährleistet werden. Ähnliches gilt auch für Versorgungsschiffe, wie sie beispielsweise von Energiekonzernen für Offshore-Windparks oder Bohrplattformen genutzt werden.

Wasserstoff und Brennstoffzellen: Saubere Energie für den Schiffsverkehr

Wasserstoff bietet für den Schiffsantrieb immenses Potenzial im Hinblick auf den klimatischen Fußabdruck und Nachhaltigkeit insgesamt. Dazu kommen viele weitere Vorteile, wie ein gutes Sicherheitsniveau. Als Herausforderung bleiben Erzeugung, Transport und Speicherung des Wasserstoffs. Diese sind technologisch unproblematisch, müssen jedoch wirtschaftlich gestaltet werden. Auch hier ist man auf einem guten Weg und kann perspektivisch sogar Kosten einsparen. Wir bei Baumüller verfolgen die Entwicklungen mit großer Spannung und möchten unseren Teil zur Zukunftstechnologie beitragen. Mit unseren bereits bestehenden Marine Services und der breiten Erfahrung im Bereich der Elektromotoren stehen wir bereits in den Startlöchern.

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