Neues Projekt bringt Wasserstoff auf Passagierschiffe

Die maritime Branche steht vor einem tiefgreifenden Wandel. Der Seeverkehr verursacht ca. 3 Prozent der globalen CO₂-Emissionen – ein Anteil, der durch den wachsenden Welthandel weiter steigen könnte. Gleichzeitig steigen die regulatorischen Anforderungen, etwa durch den EU-Emissionshandel und die Umsetzung der FuelEU Maritime-Verordnung zur schrittweisen Dekarbonisierung des Seeverkehrs. Die Reduktion maritimer Emissionen stellt besonders im Hafen eine große Herausforderung dar. Landstrom ist derzeit nicht flächendeckend verfügbar und ist mit hohen Kosten und erheblichem Infrastrukturaufwand für große Passagierschiffe verbunden. Eine Alternative dazu könnte ein bordeigenes Wasserstoffsystem zur emissionsfreien Energieversorgung sein.

Metallhydride speichern den Wasserstoff

Hier setzt H2MASS an: Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines integrierten Wasserstoffenergiesystems für große Passagierschiffe. Im Mittelpunkt steht dabei ein innovativer Wasserstoffspeicher auf Basis von Metallhydriden. Metallhydride sind pulverförmige Metalle, die Wasserstoffatome chemisch in ihrer Gitterstruktur einlagern. Die Speicherdichte ist dadurch deutlich höher als bei herkömmlichen Hochdrucktanks. Außerdem benötigen Metallhydride einen geringeren Druck, um den Wasserstoff einzulagern, und moderate Temperaturen, um ihn wieder abzugeben. Das macht ihren Betrieb sicher und energieeffizient.

Über eine Projektlaufzeit von 48 Monaten entwickeln die Partner ein schiffbaulich integrierbares Energiesystem mit einer Zielleistung von 4 Megawatt zur Abdeckung der Hotellast im Hafenbetrieb. Das Konsortium umfasst neben dem Hereon die Meyer Werft GmbH, die HSU sowie die Carnival Maritime GmbH als assoziierten Partner. Die Meyer Werft koordiniert das Projekt und entwickelt ein detailliertes Schiffskonzept, welches die Integration des Speichersystems unter Berücksichtigung technischer, sicherheitstechnischer und regulatorischer Anforderungen ermöglicht. Ziel ist ein vollständiges Systemdesign, eine belastbare technische Auslegung sowie die Bewertung der Einsatzgrenzen des Speichersystems.

Digitaler Zwilling für das Speichersystem

Forschende vom Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie entwickeln ein skalierbares metallhydridbasiertes Wasserstoffspeichermodul und realisieren einen Demonstrator, der unter realitätsnahen Bedingungen getestet wird. Zusammen mit der Helmut-Schmidt-Universität wird das Projekt durch die Entwicklung eines digitalen Zwillings des Speichersystems ergänzt, um eine simulationsgestützte Optimierung und eine digitale Hochskalierung für den Einsatz auf realen Schiffen zu ermöglichen. Digitale Zwillinge sind interaktive virtuelle Abbilder von hochkomplexen Prozessen, Systemen oder realen Produkten, die kontinuierlich mit Daten aus der realen Welt abgeglichen werden. Sie schaffen Verständnis und können zum Beispiel genutzt werden, um Materialien zunächst virtuell zu entwickeln, bevor aufwendige Realexperimente durchgeführt werden.

H2MASS ist ein erster Entwicklungsschritt, der die Grundlage für eine spätere Skalierung des Systems schafft. „Wir entwickeln ein voll integrierbares Speichersystem, das an verschiedene Schiffstypen und -größen angepasst werden kann“, sagt Dr. Maximilian Passing, H2MASS-Projektleiter und Wissenschaftler am Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie. „Damit bringen wir die Technologie der metallhydridbasierten Wasserstoffspeicherung einen weiteren Schritt in Richtung Anwendung.“ Perspektivisch könnte das System nicht nur die Hotellast, sondern auch weitere Energiebedarfe an Bord abdecken, etwa für den Antrieb oder hybride Betriebsmodi.

H2MASS wird gefördert und koordiniert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und dem Projektträger Jülich (PtJ).