HANSA 04-2018

Schiffstechnik | Ship Technology
Die Brennstoffzelle passt in einen Seecontainer. In solche
kommen auch die Hilfssysteme
Die Brennstoffzelle kommt an Bord
Effizienter, sauberer, leiser: An Bord könnte Brennstoffzellentechnologie bald
erste Generatoren ersetzen – thyssenkrupp Marine Systems (TKMS) arbeitet daran
Für die Schifffahrt auf der Langstrecke
kann in Batterien noch nicht genügend
Energie gespeichert werden, darum muss
man wohl zunächst weiter auf kohlenwasserstoffbasierte
Brennstoffe zurückgreifen.
Als Alternative zum Verbrennungsmotor
wird die Brennstoffzelle in verschiedenen
Varianten bereits getestet. Während die
bekannte Polymerelektrolytbrennstoffzelle
(PEM-BZ) nur mit hochreinem Wasserstoff
arbeitet, wird bei der mit Kohlenwasserstoffen
oder Alkoholen betriebenen BZ
der Energieträger in einem katalytischen
Prozess in ein Gemisch aus Wasserstoff
und/oder Methan und CO2 »reformiert«
und der Brennstoffzelle zugeführt.
Zwar ist Wasserstoff der am besten geeignete
Brennstoff, ist jedoch begrenzt
verfügbar und stellt die höchsten Anforderungen
an die Lagerung. Als Optionen
kommen Methan, Alkohole, Gasöl
oder synthetischer Diesel in Frage. Nach
Abwägen der Vor- und Nachteile – volumetrischer
Energiegehalt, Platzbedarf,
Komplexität, Verfügbarkeit und Sicherheit
– entschied man sich im Rahmen
des Projekts »SchIBZ« bei TKMS für die
Kombination aus Hochtemperaturbrennstoffzelle
und niederschwefligem Dieselkraftstoff.
Die Vorteile einer mit Diesel betriebenen
Brennstoffzelle liegen im bestens bekannten
Umgang mit dem Kraftstoff und
der hohen intrinsischen Sicherheit. Um
heutige und zukünftige Umweltschutzgesetze
einzuhalten, kann man auf Hilfssysteme
zur Abgasreinigung verzichten,
wie sie ein Dieselgenerator bräuchte.
Als Abgas emittiert die Brennstoffzelle
hauptsächlich Wasserdampf und im Fall
Abstract: Fuel cells enter shipping
As a cleaner, more efficient and more quiet alternative, fuel cell technology holds the
potential to replace some gen sets soon. TKMS is working to make it real. As batteries
still fail to store sufficient energy, hydrocarbon based fuels continue to play a role on
the market. Fuel cell variants have been tested, though. Among the feasible fuel cell
options Thyssenkrupp Marine Systems chose high-temperature fuel cells combined
with low sulphur diesel. A 50kWe demonstration plant has been installed to a 40ft
container at an electrical efficiency of 50%, aspiring 60% and thus outperforming
conventional gen sets.
Further information: redaktion@hansa-online.de
der Verwendung von Diesel CO2. Weil
der Oxidationsprozess ohne offene Flamme
und bei Temperaturen unter 1.000°C
abläuft, entstehen weder Kohlenstoffmonoxid,
noch Stickoxide oder Ruß.
Das TKMS-Projekt ist Teil der Leuchtturminitiative
»e4ships«. TKMS wird dabei
unterstützt von DNVGL, dem Brennstoffzellenspezialisten
Sunfire, dem
Öl-Wärme-Institut (OWI), Motion Control
& Power Electronics, der Leibniz-
Universität Hannover und der Reederei
Rörd Braren.
Über 50% Wirkungsgrad
Mittlerweile ist ein 50-kWe-Demonstrator
im Testbetrieb, untergebracht in einem
40’-Container, der auch Platz für
eine 200 kWe-Anlage böte. Dazu kommt
ein Container mit Hilfssystemen wie
Luftfilter und Brandschutzanlage.
Der elektrische Wirkungsgrad des Systems
liegt bei über 50%, angestrebt werden
60%. Damit übertrifft sie konventionelle
Gensets. Um 10 kWh elektrischer
Energie zu erzeugen, benötigt die BZ
20l Kraftstoff, ein moderner Dieselgenerator
25l. Die entstehende Abwärme
(350 bis 400 °C) kann zur Warmwasseroder
Dampferzeugung genutzt werden.
Bei der getesteten Konfiguration befinden
sich ca. 45% der Brennstoffenergie
54 HANSA International Maritime Journal – 155. Jahrgang – 2018 – Nr. 4