Auf dem Weg zu einem kleineren CO2-Fußabdruck
Konventionelle Schiffsantriebe sind auf fossile Brennstoffe sowie große Dieselmotoren angewiesen. Bei diesem Verbrennungsprozess entsteht allerdings eine erhebliche Luftverschmutzung, die sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirkt. Er ist zudem für etwa 3 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation(öffnet in neuem Fenster) (IMO) hat sich zum Ziel gesetzt, die Emissionen des Seeverkehrs bis 2050 zu halbieren, um den CO2-Fußabdruck des Sektors zu verkleinern. Es handelt sich um ein ehrgeiziges Ziel, das innovative neue Technologien und Energielösungen erfordert – und genau so lautet auch das Ziel des EU-finanzierten Projekts Nautilus(öffnet in neuem Fenster). Mit Fokus auf die Kreuzfahrtindustrie wird dazu ein hocheffizientes, dynamisches und nachhaltiges Schiffsenergiesystem entwickelt und bewertet, das mit Flüssigerdgas (LNG) betrieben wird. „Unser Ziel ist es, die Treibhausgasemissionen um 50 % und alle anderen Abgaskomponenten des Dieselmotors fast vollständig zu reduzieren“, sagt Asif Ansar, Abteilungsleiter Energiesystemintegration am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt(öffnet in neuem Fenster) (DLR), dem koordinierenden Projektpartner.
Innovative Technologie deckt Wärme- und Strombedarf eines Kreuzfahrtschiffes
Im Mittelpunkt des Projekts steht eine umfassende Energietechnologie, die den vollständigen Wärme- und Strombedarf eines Kreuzfahrtschiffs decken soll. Das innovative Konzept besteht aus einem hybriden Generation mit Festoxid-Brennstoffzellen, der in die vorhandenen Generatoren des Verbrennungsmotors eines Schiffes integriert wird. „Die von uns vorgeschlagene Technologie bietet eine höhere Effizienz, verbesserte dynamische Fähigkeiten, Kraftstoffflexibilität, Modularität und, dank der Verwendung von weniger beweglichen Teilen, einen geringeren Wartungsaufwand“, kommentiert Ansar. Während das Endziel darin besteht, den Energiebedarf eines Schiffes vollständig mit der Festoxid-Brennstoffzellen-Batterie zu decken und das Schiff mit 100 % erneuerbaren Kraftstoffen zu betreiben, werden die Generatoren zunächst schrittweise durch ein Hybridsystem ersetzt.
Das Emissionsprofil der Kreuzfahrtindustrie verringern
Das Projektteam ist seinem Ziel ein gutes Stück näher gekommen und hat zahlreiche wichtige Ergebnisse bereitgestellt. So wurde bei der Erzeugung von 64,6 MWh elektrischer Energie nachgewiesen, dass seine Technologie den Wirkungsgrad herkömmlicher Aggregate mit rund 65 % deutlich übertreffen kann. Außerdem konnte sein Aggregat die CO2-Emissionen im Vergleich zu mit Schweröl betriebenen Verbrennungsmotoren um 30 % senken und den Methanschlupf nahezu eliminieren. Außerdem wurden nur vernachlässigbare Kohlenmonoxidemissionen festgestellt. „Wir haben darüber hinaus eine herausragende Verringerung der Nicht-CO2-Schadstoffe um 95 % erreicht – eine beispiellose Leistung bei Energiesystemen im Schiffsverkehr“, so Ansar. Zudem wurde erstmals ein skalierbares Festoxid-Brennstoffzellen-Konzept mit einer Leistung von mehreren Megawatt entwickelt und getestet, das für eine hohe Leistungsdichte optimiert wurde, und es wurden Bewertungen der Auswirkungen der Technologie und des Lebenszyklus durchgeführt. „Insgesamt dienen diese Ergebnisse als Sprungbrett für die Einführung von Festoxid-Brennstoffzellen-Systemen als wirksames Mittel zur Senkung des Emissionsprofils in der Kreuzfahrtindustrie“, fügt Ansar hinzu.
Eine führende Rolle im nachhaltigen Schiffsverkehr
Die europäische Kreuzfahrtindustrie befindet sich an einem möglichen Wendepunkt. Mit einem Anteil von 95 % am Freizeit- und Reisesegment ist sie ein wichtiger Motor der europäischen Wirtschaft. Allerdings muss sie ihre Umweltauswirkungen verringern. „Europa hat die einmalige Chance, eine führende Rolle im innovativen und nachhaltigen Schiffsverkehr zu übernehmen“, so Ansar abschließend. „Das Projekt Nautilus hat ein Konzept dargelegt, durch das die Kreuzfahrtindustrie die Möglichkeit erhalten wird, diese Chance in vollem Umfang zu nutzen, sobald es in größerem Maßstab umgesetzt wird.“ Dazu wird die Technologie weiterentwickelt, einschließlich der Skalierung der Festoxid-Brennstoffzellen-Systeme in den Megawattbereich.
