Wasserstoffspeicher als Alternative zu Landstrom für Passagierschiffe

Im Rahmen des Projekts H2MASS entwickeln das Helmholtz-Zentrum Hereon, die auf große Passagierschiffe spezialisierte Meyer Werft und die Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU) einen Wasserstoffspeicher für den Hafenbetrieb von Passagierschiffen. Assoziierter Partner ist Carnival Maritime, das Unternehmen hinter den Marken Costa Crociere und Aida Cruises.

Ziel ist die Entwicklung eines integrierten Wasserstoffenergiesystems, im Mittelpunkt steht dabei der Speicher auf Basis von Metallhydriden – pulverförmigen Metallen, die Wasserstoffatome chemisch in ihrer Gitterstruktur einlagern. Vorteile gegenüber herkömmlichen Hochdrucktanks sind den Angaben zufolge eine deutlich höhere Speicherdichte sowie ein geringerer Druck zur Einlagerung und moderate Temperaturen, um den Wasserstoff wieder abzugeben. Damit sei der Betrieb sicher und energieeffizient.

Hintergrund des Projekts ist die Anforderung, dass die für circa drei Prozent der globalen CO₂-Emissionen verantwortliche Seeschifffahrt vor steigenden regulatorischen Anforderungen steht, etwa durch EU-Emissionshandel und die Umsetzung der „FuelEU Maritime“-Verordnung zur schrittweisen Dekarbonisierung des Seeverkehrs. Eine besonders große Herausforderung sei die Emissionsminderung im Hafen. Landstrom sei „derzeit nicht flächendeckend verfügbar und mit hohen Kosten und erheblichem Infrastrukturaufwand für große Passagierschiffe verbunden“. Deshalb könne ein bordeigenes System auf Basis von Wasserstoff eine Alternative darstellen.

Anpassung an verschiedene Schiffstypen und -größen

Das Konsortium will innerhalb von 48 Monaten Projektlaufzeit ein solches System mit einer Zielleistung von 4 Megawatt entwickeln. Damit soll die Hotellast im Hafenbetrieb abgedeckt werden. Die Meyer Werft koordiniert demnach das Projekt und entwickelt ein detailliertes Schiffskonzept für die Integration des Speichersystems gemäß technischer, sicherheitstechnischer und regulatorischer Anforderungen. Ziel ist ein vollständiges Systemdesign nebst belastbarer technischer Auslegung sowie die Bewertung der Einsatzgrenzen des Speichersystems.

Das Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie entwickelt im Rahmen des Projekts ein skalierbares Metallhydrid-basiertes Wasserstoffspeichermodul. Zudem soll ein Demonstrator unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden. Gemeinsam mit der Helmut-Schmidt-Universität soll ergänzend ein digitaler Zwilling des Speichersystems entwickelt werden, um eine simulationsgestützte Optimierung und eine digitale Hochskalierung für den Einsatz auf realen Schiffen zu ermöglichen.

H2MASS sei dabei nur ein erster Entwicklungsschritt und schaffe die Grundlage für eine spätere Skalierung. „Wir entwickeln ein voll integrierbares Speichersystem, das an verschiedene Schiffstypen und -größen angepasst werden kann“, sagt Projektleiter Maximilian Passing vom Hereon-Institut. Perspektivisch könne das System nicht nur die Hotellast, sondern auch weitere Energiebedarfe an Bord abdecken, etwa für den Antrieb oder hybride Betriebsmodi.