Umweltschonender Bordstrom für Schiffe

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Bessere Luft durch Einsatz von Brennstoffzellen

Die durch die Schifffahrt entstehenden Schadstoffe und Klimagase deutlich zu reduzieren, ist das Ziel des neuen Forschungsprojekts „MultiSchIBZ“. Ein Konsortium unter der Leitung der thyssenkrupp Marine Systems GmbH entwickelt ein Brennstoffzellensystem zur alternativen Stromerzeugung auf Schiffen. Damit können auch beim Einsatz fossiler Brennstoffe die Effizienz der Anlagen verbessert und Emissionen vermieden werden – sowohl im Liegebetrieb in Häfen und in der Binnenschifffahrt als auch auf hoher See. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie fast geräuschfrei betrieben werden und sich damit leichter in das Umfeld einpassen.

Die Routen und Häfen für Fracht- und Kreuzfahrtschiffe liegen oft in der Nähe zu Stadtzentren. Ihre Versorgung mit Strom und Wärme auch im Liegebetrieb wird heute mit Dieselmotoren, Gasturbinen und Kesselanlagen realisiert. Verwendet werden bisher Dieselkraftstoff und Gasöle. Die daraus resultierenden Schadstoffemissionen, wie Ruß und Stickoxide, belasten die Luftqualität der Innenstädte zusätzlich, insbesondere in den Umweltzonen.

Zur Lösung dieses Problems sollen in „MultiSchIBZ“ zwei Prototypen praxistauglicher Brennstoffzellensysteme bis zur technischen Reife entwickelt werden. Das System basiert auf SOFC-Brennstoffzellen, die mit schwefelarmem Dieselkraftstoff oder verflüssigtem Erdgas (Liquid Natural Gas, LNG) als Energieträger betrieben werden können. Dazu wird der fossile Kraftstoff durch einen Brenngaserzeuger in ein wasserstoffreiches Gas für den Betrieb der Brennstoffzellen gewandelt. Dadurch ist gegenüber konventionellen Antrieben mit Schiffsdiesel als Kraftstoff eine Reduzierung der Emissionen im Umfang von jeweils 99 % bei Stickoxiden und Feinstaub sowie mehr als 25 % bei Kohlendioxid zu erwarten. Für die Entwicklung der technischen Komponenten kann auf die Ergebnisse und Anlagen aus zwei Vorläuferprojekten zurückgegriffen werden. Ziel ist es, die vorhandenen und bereits im Labor getesteten Komponenten zu optimieren, sie für den Betrieb mit LNG weiterzuentwickeln sowie für den Bau und Betrieb von Pilotanlagen mit größerer Leistung zu skalieren.

In die Systementwicklung sind auch die OWI Oel-Waerme-Institut gGmbH und die TEC4FUELS GmbH als Projektpartner eingebunden. Das OWI bringt sein Know-how in der Wandlung flüssiger Energieträger ein und ist für die Weiterentwicklung des Brenngaserzeugers, der Heißgasrezirkulation und des thermischen Startkonzepts des Gesamtsystems zuständig. TEC4FUELS ist als Dienstleister in den Bereichen Testing und Engineering für die Entwicklung einer Online-Sensorik und einer forcierten Testmethode für die jeweiligen Betriebsstoffe sowie Materialuntersuchungen verantwortlich, die die Wechselwirkungen mit den kraftstoffführenden Komponenten berücksichtigt.

Nach der Entwicklungsphase ist im Projekt eine Demonstrationsphase vorgesehen, in der mehrere Brennstoffzellen-APU´s auf Schiffen im realen Betrieb getestet werden sollen.

Koordiniert durch:
Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW)

Gefördert durch:
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NIP)

Tec4Fuels ist ein Kompetenzzentrum für konventionelle und alternative Brenn-, Kraft-, Treib- und Schmierstoffe (Fuels) und deren Anwendung in bestehenden und neuen Technologien. Tec4Fuels erbringt Dienstleistungen in der Forschung und Entwicklung von technischen Komponenten und Produkten, Systemen und Energieträgern sowie deren Anwendung im Energiemarkt für Fuels. Dies umfasst die Entwicklung und Durchführung von realitätsnahen Hardware-in-the-Loop (HiL) -Prüfverfahren zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit und Leistung von Anwendungstechnologien und Kraftstoffen. Das Ziel der Untersuchungen ist in der Regel die Optimierung der Betriebssicherheit und Lebensdauer technischer Komponenten und Systeme.

TEC4FUELS unterstützt seine Kunden auf folgenden Gebieten:
– Test- und Prüfverfahren
Entwicklung spezieller HiL-Systeme und Durchführung von HiL-Prüfverfahren zur Qualitätssicherung technischer Komponenten sowie konventioneller und alternativer Brenn-, Kraft-, Treib- und Schmierstoffe
– Kraftstoff-Check für Netzersatzanlagen
Überwachung der Qualität von Kraftstoffvorräten in Netzersatzanlagen (Notstromaggregaten) zur Erhaltung der Verfügbarkeit und Betriebssicherheit
– Technisches Consulting
Beratung in grundlegenden Fragen des Innovationsmanagements über die Vor-, Konzept- und Serienentwicklung bis hin zum Aftersales

Kontakt
TEC4FUELS GmbH
Michael Ehring
Kaiserstr. 100
52134 Herzogenrath
02407/ 55830-15
michael.ehring@tec4fuels.com
http://www.tecfuels.com

Bildquelle: thyssenkrupp Marine Systems GmbH