Das Offshore-Versorgungsschiff »Viking Energy« wird im Rahmen des Projects ShipFC mit einer 2-MW-Ammoniak-Brennstoffzelle ausgestattet. Ziel sind 20-MW-Brennstoffzellenlösungen für Hochseeschiffe.
[ds_preview]Das Interesse an ammoniakbetriebenen Brennstoffzellen für den maritimen Sek[ds_preview]tor wächst, aber die Akteure zögerten bisher, sich auf Investitionen in Großsysteme festzulegen. Jetzt will das Projekt ShipFC, das vom EU-Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 im Rahmen des Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) gefördert wird, einen Platz für Ammoniak in der Zukunft der Hochseeschifffahrt sichern.
Im Rahmen des Projekts wird das Offshore-Versorgungsschiff »Viking Energy« das Eidesvik gehört und im Auftrag des Energiekonzerns Equinor betrieben wird, mit einer 2-MW-Ammoniak-Brennstoffzelle ausgestattet, so dass es mindestens 3.000 Stunden pro Jahr mit sauberem Brennstoff betrieben werden kann. Nach Abschluss dieser Phase wird das Projekt auf die Qualifizierung von 20-MW-Brennstoffzellenlösungen für Hochseeschiffe ausgedehnt.
»Das ultimative Ziel des Projekts ist es, die Machbarkeit von Ammoniak-Brennstoffzellen für Hochseeschiffe und lange Seereisen zu demonstrieren«, sagt Michail Cheliotis, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der University of Strathclyde, dem Hauptpartner des Projekts. »Wenn die erste Phase des Projekts abgeschlossen ist, fängt der Spaß erst richtig an.«
»Der große Unterschied im Projektumfang macht ShipFC viel interessanter als nur eine Replikation der ›Viking Energy‹«, sagt Cheliotis. »Die Ähnlichkeiten enden im Grunde beim Ammoniak, denn ein 20-MW-Kraftwerk stellt deutlich andere Anforderungen.« Dennoch sei die Skalierung des Projekts angesichts des Vorwissens sowohl über Brennstoffzellen als auch über Ammoniak als Energieträger »durchaus in Reichweite«. Das Projekt wird drei Replikator-Schiffstypen in Betracht ziehen, darunter ein Massengutfrachter, ein Offshore-Bauschiff und ein Containerschiff.
Das technische und wirtschaftliche Wissen, das im Pilotprojekt »Viking Energy« entwickelt wurde, wird in eine breitere Analyse von Ammoniak im maritimen Sektor und in den Vergleich mit anderen alternativen Kraftstoffen einfließen.
Ammoniak stelle gewisse technische Herausforderungen, aber obwohl es korrosiv sei, spreche bei der Abwägung zwischen Ammoniak und Wasserstoff vieles für ersteres, sagt Cheliotis. »Es ist weniger explosiv, erfordert weniger komplexe Lager- und Transportlösungen und es ist ein bekanntes Produkt aus der Industrie. Basierend auf dieser Erfahrung können die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen eingebaut werden.«
Die Erfahrung mit gasförmigen Brennstoffen werde ein wichtiger Baustein sein, fügt er hinzu: »Wir haben gesehen, dass flüssiges Ammoniak im Handling ähnlich wie Flüssiggas ist. Die Industrie hat einen hohen Reifegrad und eine ausgezeichnete Erfolgsbilanz im Umgang mit LNG und LPG, und diese Erfahrung ist der Beweis, dass es sicher gemacht werden kann.«
Alle Schritte in Betracht ziehen
ShipFC wird die Ammoniak-Lieferkette genau unter die Lupe nehmen, berichtet Cheliotis. »Wir werden uns den gesamten Lebenszyklus von Ammoniak ansehen, von der Produktion über den Transport bis hin zum Bunkern. Einer der ShipFC-Partner ist ein wichtiger Lieferant von Ammoniak, und wir werden mit ihm zusammenarbeiten, um diese Fragen zu klären.«
Ammoniak für Brennstoffzellen kann mit einem grünen Profil hergestellt werden, erklärt Cheliotis, was dem Ammoniak insgesamt eine positive Umweltbilanz verleiht: »Ammoniak kann leicht aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden, was es zu einem der Kraftstoffe macht, die wahrscheinlich einen Teil des zukünftigen grünen Energiebedarfs der Schifffahrt decken werden.«
Die Uni Strathclyde wird auch eine Analyse der maritimen Sicherheit für Lösungen an Bord durchführen. »Ein Teil unserer Arbeit wird darin bestehen, neue Sicherheitsvorkehrungen und Unterkünfte für Schiffsanlagen dieser Größe vorzuschlagen«, sagt Cheliotis.
»Sweet Spot der Brennstoffzellentechnologie treffen«
Der Wirkungsgrad von Ammoniak in Brennstoffzellen sei gut, sagt Cheliotis. »Erfolgreiche Fälle haben sich die effizientesten Brennstoffzellen zunutze gemacht. Wir glauben, dass wir mit Ammoniak den Sweet Spot der Brennstoffzellentechnologie treffen können.«
Brennstoffzellen hätten auch bei der Konfiguration Schiffen vorteilhafte Eigenschaften, sagt er. »Da sie nicht den gleichen Platz wie große Zwei- oder Viertaktmotoren benötigen, können Brennstoffzellen in Modulen verteilt werden, was Platz spart und sonst nicht verfügbare Optionen nutzt.«
Cheliotis sieht die Beziehung zwischen Wasserstoff und Ammoniak in Brennstoffzellen eher als ergänzend denn als konkurrierend: »Das liegt einfach daran, dass unterschiedliche Lösungen für unterschiedliche Herausforderungen erforderlich sein werden. Die Wahl der Lösung wird von einer Fall-zu-Fall-Bewertung abhängen«, glaubt er.
Im Rahmen des Projekts werden die University of Strathclyde (UK) und das National Centre for Scientific Research Demokritis (GR) werden die Sicherheitskriterien bewerten. Zu den norwegischen Mitgliedern des europäischen Konsortiums gehören NCE Maritime Cleantech, Eidesvik Shipping, Equinor, Prototech, Yara und Wärtsilä Norwegen, die für die Brennstoffsysteme, die Schiffskonstruktion und -stabilität sowie das Energiemanagement der Schiffe verantwortlich sind. Das Fraunhofer IMM (D) wird Prototech bei der Entwicklung und Konstruktion des Ammoniak-Brennstoffzellensystems unterstützen. Persee (FR) wird Fachwissen über Energiemanagement-Steuerungen und Daten zur Verfügung stellen. Eigentümer der Replikator-Schiffe sind StarBulk Management (Massengutfrachter), North Sea Shipping (Offshore-Bauschiff) und Capital Ship Management Corp (Containerschiff).
