TrĂ€ge wie ein großer Dampfer

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28. Februar 2023

TrĂ€ge wie ein großer Dampfer

GrĂŒner Wasserstoff soll insbesondere dort eingesetzt werden, wo die Elektrifizierung auf anderem Wege nicht oder nur sehr schwer möglich ist – beispielsweise bei maritimen Anwendungen. Eines der grĂ¶ĂŸten Probleme der Schifffahrtindustrie ist jedoch, dass es nur wenige Hersteller gibt, die ihre Antriebskonzepte fĂŒr den Einsatz auf dem Wasser optimieren oder speziell dafĂŒr auslegen, weil die StĂŒckzahlen in diesem Wirtschaftssegment meist nicht sehr groß sind. Wie dieses Dilemma gelöst werden kann, darĂŒber wird unter anderem bei e4ships und e4ports diskutiert.

Die Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnik ist inzwischen in fast allen Technologiesparten angekommen. So wurde dieses Thema auch wĂ€hrend der SMM, der grĂ¶ĂŸten Schiffs- und Meerestechnik-Messe, die vom 3. bis 6. September 2022 in Hamburg stattgefunden hat, prĂ€sentiert und auch diskutiert. WĂ€hrend der begleitenden e4ships-Konferenz erklĂ€rte beispielsweise Achim Wehrmann, Direktor fĂŒr Schifffahrt beim Bundesministerium fĂŒr Digitales und Verkehr: „e4ships lĂ€uft mittlerweile seit 2009 und hat gezeigt, dass Brennstoffzellen fĂŒr Wasseranwendungen ĂŒberaus wichtig sind.“ Gleichzeitig betonte er: „Die Emissionen mĂŒssen in diesem Sektor deutlich sinken. Und wir mĂŒssen schneller dabei werden.”

Suche nach dem Kraftstoff von morgen

Die Hauptfrage in der Branche ist derzeit, welcher der Kraftstoff der Zukunft wird. Es ist zwar klar, dass der Abschied von den fossilen EnergietrĂ€gern wie Schweröl möglichst rasch umgesetzt werden muss – aber was kommt danach? Dr. Ralf Sören Marquardt, GeschĂ€ftsfĂŒhrer des Verbands fĂŒr Schiffbau und Meerestechnik e. V. (VSM), machte klar, dass der aktuelle Stand Ă€ußerst dĂŒster – im wörtlichen Sinne – sei, da derzeit noch dreckige Abgaswolken die Sonne verdunkelten.

Bislang setzten die Reedereien und Schiffbauer als Alternative auf LNG, aber inzwischen kommen auch Ammoniak, Methanol, LPG, Low-flash-point-Diesel sowie Wasserstoff ernsthaft infrage, wobei LPG (ebenso wie LF-Diesel) grundsĂ€tzlich erneuerbar erzeugt werden kann, allerdings noch nicht jetzt. Hermann-Josef Mammes von der Meyer Werft erklĂ€rte dazu: „Wir benötigen mehr und unterschiedliche Kraftstoffe“. Er plĂ€dierte in diesem Zusammenhang fĂŒr mehr Demonstrationsprojekte, damit die entsprechenden Technologien besser erprobt werden könnten. Dazu sagte er: „Die ernĂŒchternde Feststellung ist, dass wir in diesem Sektor lĂ€ngst noch nicht im Markthochlauf sind.“

Christian Allgeier vom BMDV erwiderte darauf, dass „Sicherheit vor Geschwindigkeit“ gehe. Seiner Meinung nach sei das bisherige Entwicklungstempo zwar nicht okay, weshalb an einer Beschleunigung gearbeitet werde. Gleichzeitig sagte er jedoch auch: „Wir wollen niemanden zurĂŒcklassen.“

Die IMO ist zu langsam

Vieles hĂ€ngt derzeit noch an den Regularien, die im Schifffahrtssektor von der International Maritime Organization (IMO), in der rund 175 Staaten mitarbeiten, erstellt werden. Kurt-Christoph von Knobelsdorff, GeschĂ€ftsfĂŒhrer der Nationalen Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie, erklĂ€rte dazu: „Derzeit sind viele Regularien in Überarbeitung, auch die fĂŒr Wasserstoff.“ Dort bemĂŒhe man sich zwar um Schnelligkeit, aber trotzdem dauere es noch jahrelang, bis sich etwas tue. Dr. Christopher Stanik, NOW-Teamleiter fĂŒr maritime Anwendungen, konkretisierte: „Die CO2-Strategie der IMO ist nicht schnell genug und steht nicht im Einklang mit den Pariser Klimazielen.“

Noch deutlicher wurde VSM-HauptgeschĂ€ftsfĂŒhrer Dr. Reinhard LĂŒken: „Wir mĂŒssen – insbesondere auf der regulatorischen Seite – sehr viel schneller werden. Wir liegen weit zurĂŒck.“ Konkret bemĂ€ngelte er, dass „zehn Jahre fĂŒr die EinfĂŒhrung des IGF-Codes fĂŒr einen Kraftstoff, den wir bereits seit Jahren in Anwendung hatten“, benötigt worden seien. Zudem forderte er eine Änderung der EU-Taxonomie, damit e-Fuels im maritimen Sektor ermöglicht wĂŒrden.

Marquardt sagte zum Thema IMO: „Das Ziel ist richtig, aber die Maßnahmen sind nicht ehrgeizig genug. Wir brauchen mehr Vertrauen und weniger Widerstand .“ Hier gebe es eine „lange Liste ungelöster Probleme“. Solange diese Rahmenbedingungen nicht festgelegt worden seien, bestehe die Herausforderung, dass man Schiffe bauen mĂŒsse, ohne feste Vorschriften zu haben, die sich zudem noch stĂ€ndig Ă€ndern könnten. VSM-GeschĂ€ftsfĂŒhrer LĂŒken erklĂ€rte dazu: „Indem wir weiterhin wie bisher eine Aufgabe nach der anderen lösen, kommen wir heute nicht schnell genug voran. Wir mĂŒssen beschleunigen. Wir mĂŒssen das in weniger als zehn Jahren hinbekommen – und zwar alles parallel. Geld mag gerade nicht das Problem sein, wir brauchen vielmehr eine bessere Koordination.“

Bingbing Song von der International Maritime Organization erklÀrte, die IMO warte nicht ab, aber die Tatsache, dass die Institution mit so vielen verschiedenen LÀndern und weiteren Akteuren zusammenarbeite, bedeute unweigerlich, dass der Abstimmungsprozesse extrem langwierig sei.

Zero Emission am Kai

Neben Schiffen geht es auch um HĂ€fen. Um beispielsweise die Landstromversorgung nachhaltiger zu gestalten, gibt es seit 2021 das Netzwerk e4ports, das sich neben anderem um Konzepte fĂŒr die Energieversorgung von HĂ€fen sowie die Umsetzung europĂ€ischer Richtlinien kĂŒmmert. So soll unter anderem dazu beigetragen werden, dass HĂ€fen zu nachhaltigen Verkehrsknotenpunkten werden. Da sie nicht nur Logistikzentren, sondern auch Industriegebiete und damit auch immer Energiesenken sind, bilden sie einen großen Hebel zur Realisierung der Energiewende.

Im Mittelpunkt steht dabei, wie die Energieversorgung, insbesondere großer Schiffe, in den HĂ€fen erfolgt. Da aus EmissionsschutzgrĂŒnden der Betrieb der Schiffsdieselaggregate seit einigen Jahren mit empfindlichen GebĂŒhren belegt wird, muss die Stromversorgung von Landseite gewĂ€hrleistet werden. HierfĂŒr gibt es verschiedene AnsĂ€tze.

Mobile Landstromlösungen sind bei Energiebedarfen von ĂŒber 1,5 MW allerdings in der Regel nicht geeignet, da sich die Kosten auf rund 50 Cent pro kWh summieren können. In diesem hohen Leistungssegment kommen daher eher stationĂ€re Lösungen in Frage. Mobile Lösungen wie Batterielösungen oder Container mit alternativen Kraftstoffen seien eher geeignet „fĂŒr kleinere HĂ€fen oder in Hafenteilen mit geringerer Auslastung“ – wichtigster Faktor sei eine „möglichst hohe Auslastung der Anlagen, um diese wirtschaftlich einsetzen zu können“. Zu diesem Ergebnis kommt die Studie „Technologische Möglichkeiten und Voraussetzungen mobiler Landstromversorgung“, die wĂ€hrend der e4ports-Konferenz vorgestellt wurde.

Im Veranstaltungssektor sind derartige Container-Lösungen bereits weitestgehend etabliert, im maritimen Einsatz sind sie allerdings noch recht neu. Wasserstofflösungen gibt es hingegen bislang noch nicht, mit der Ausnahme eines Anwendungsbeispiels von GP Joule, die einen H2-Container auf dem Rock-Festival Wacken erprobt haben.

Neben der Stromversorgung der Schiffe in HĂ€fen geht es auch um die Energieversorgung der Fahrzeuge auf dem HafengelĂ€nde. Ein Drittel der CO2-Einsparung kann dort allein ĂŒber die Elektrifizierung sowie die Automatisierung erfolgen, zwei Drittel ĂŒber alternative Kraftstoffe. Allerdings werden Lösungen fĂŒr Hafenfahrzeuge mit Wasserstoff als Alternative wohl erst in fĂŒnf oder zehn Jahren vorhanden sein, weshalb jetzt bei der Neuanschaffung von GerĂ€ten in vielen FĂ€llen noch konventionelle Technologie zum Einsatz kommen wird. Perspektivisch steht dann aber die weitere Elektrifizierung beziehungsweise auch der Erwerb von H2-Systemen an.

Umweltfrage

Eine Frage, die nur andiskutiert, aber wĂ€hrend der e4ships-Veranstaltung nicht beantwortet wurde, war, ob Kreuzfahrtschiffe tatsĂ€chlich notwendig sind. Ist es wirklich erforderlich, dass schwimmende StĂ€dte in ehemals unberĂŒhrte Natur vordringen, oder wĂ€re hier eine Umorientierung wĂŒnschenswert?

H2-betriebene Passagierboote

Auch auf der WindEnergy, die Ende September ebenfalls auf dem Hamburger MessegelĂ€nde stattfand (s. S. 10), war etwas aus dem maritimen Sektor zu sehen: Und zwar die Hydrocat 48, das erste wasserstoffbetriebene Crew-Transferboot. Im Mai 2022 hatte CMB.TECH, ein belgisches Unternehmen, das Sondermaschinen und Schiffe umrĂŒstet, gemeinsam mit Windcat Workboats vermeldet, das Crew Transfer Vessel (CTV) sei nach den erfolgreich verlaufenen Tests sofort betriebsbereit, um Mitarbeiter:innen zu ihren ArbeitsplĂ€tzen in Offshore-Windparks zu befördern.

In der Hydrocat 48 kommt ein Dual-Fuel-Motor von MAN zum Einsatz, der von CMB.TECH mit einem H2-Einspritzsystem ausgestattet wurde. 2017 hatten die Belgier bereits ein erstes Passagierboot auf Wasserstoff umgerĂŒstet. Diese daraus resultierende Technologie wurde nun in ein Windcat MK 3.5 eingebaut, ohne dass es signifikante Leistungsverluste oder Einbußen bei der ZuverlĂ€ssigkeit gebe, erklĂ€rte Frank Wiebe von der FRS Windcat Offshore Logistics GmbH gegenĂŒber HZwei.

„Dieses Schiff bietet der Industrie eine kosteneffiziente Lösung, um die Emissionen von Serviceschiffen, die heute in jedem Windpark eingesetzt werden können, deutlich zu reduzieren. Diese Lösung kann als Sprungbrett zu vollstĂ€ndig wasserstoffbetriebenen CTV betrachtet werden. Indem wir mit Dual-Fuel-Verbrennungsmotoren beginnen, können wir die Wasserstofftechnik in der Branche einsatzfĂ€hig machen und die weitere Entwicklung der Technologie, der Vorschriften, der Lieferkette usw. in Gang setzen.“

Willem Van Der Wel, GeschĂ€ftsfĂŒhrer Windcat Workboats

„Die Eignung dieser Technologie fĂŒr ein CTV liegt vor allem darin, dass vorhandene Dieselmotoren verwendet werden können. Es sind keine grundlegenden Änderungen an der Hauptmaschine erforderlich, was nicht nur bedeutet, dass Wartung und Reparatur einfach bleiben, sondern auch, dass der Motor leicht und ohne Änderungen wieder auf Dieselkraftstoff umgestellt werden kann. Selbst wenn kein Wasserstoff verfĂŒgbar ist, kann das Schiff weiterhin mit herkömmlichem Kraftstoff betrieben werden, was diese Lösung zu einer sehr robusten und zuverlĂ€ssigen fĂŒr die Offshore-Windindustrie macht.  [
] Bei den ersten Projekten zur Dual-Fuel-Technologie konnten wir eine Verringerung der CO2-Emissionen um bis zu 80 Prozent feststelle.“

Roy Campe, GeschĂ€ftsfĂŒhrer CMB.TECH

Eins der ersten H2-Schiffe war die Hydroville, die seit drei Jahren in Antwerpen fÀhrt. 2021 kam unter anderem noch die Hydrobingo hinzu. Mittlerweile sind insgesamt vier weitere Schiffe bestellt worden, so Wiebe. Und seit Oktober 2022 ist auch Volvo Penta, ein auf Schiffsantriebe spezialisiertes Tochterunternehmen der Volvo Group, Kooperationspartner.

Literatur:

Ninnemann, Jan, u. a., Mobile Landstromversorgung – Technologische Möglichkeiten und Voraussetzungen, NOW, Sept. 2022

Autor: Sven Geitmann

Abb. 2: Die Hydrocat 48 mit H2-Antrieb

Quelle: CMT.Tech

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