Wir sind keine Ingenieure, aber die zunehmenden Beweise fur das Potenzial von Wasserstoff konnen nicht langer ignoriert werden
Wahrend der Ubergang von konventioneller Gaskraft zu moderner Elektroenergie weitergeht, zeichnet sich eine stille, aber effektive dritte Option ab.
Die heutigen Nachrichten sind voll von Schlagzeilen uber die fortschreitende Umstellung auf elektrische Energie. Wahrend seine unvermeidliche Ankunft sicherlich Vorzuge hat, gibt es auch eine Unterstromung, die seine derzeitige Lebensfahigkeit in Frage stellt. Das sind die Hohen und Tiefen des Fortschritts.
Die Reduzierung von Emissionen und die Bereitstellung einer Netto-Null-Fertigung, die die Elektrifizierung oder alternative Kraftstoffquellen bieten konnen, haben offensichtliche Vorteile, aber so wie es heute aussieht, gibt es in Bezug auf Reichweite, Leistungsfahigkeit und Wert noch Nachholbedarf. Derzeit liegt die Gaskraft noch auf dem Schiffsantriebsberg. Aber die elektrische Energie steigt rapide an.
Wahrend dieser aufstrebende Markt seine Entwicklung durchmacht, gibt es ein ruhiges dunkles Pferd, das ein grosses Potenzial fur Schiffsantriebe zeigt.
Wasserstoff.
Wir haben vorher daruber gesprochen. Mehrere grosse Werften tufteln seit Jahren an der Technologie. Namen wie Lurssen, Feadship und Sunseeker, fur den Anfang. Sogar Hersteller von Gasmotoren haben erhebliche Ressourcen fur die Entwicklung von Wasserstoff aufgewendet. Namen wie Yamaha und Toyota.
Es gab sogar welche radikale Entwurfe mit unbestreitbarem Potenzial.
Jetzt beginnen die fruhen Bemuhungen um die Weiterentwicklung des Wasserstoffs Fruchte zu tragen.
Im Marz brachte Lurssen seine allererste auf den Markt wasserstoffbetriebene Superyacht fur einen japanischen Kunden. Es ist zu Recht beeindruckend – sie haben ihre eigene Brennstoffzelle entwickelt, die die Umwandlung von Methanol in Wasserstoff nutzt, um genug Energie fur die sekundaren Systeme auf einem 314-Fuss-Schiff zu erzeugen. Die Superyacht, genannt Projekt Kosmoskann bis zu 1000 Meilen bei einer langsamen Fahrt mit gespeichertem Wasserstoff zurucklegen.
Das Problem fur Aussenstehende und Nicht-Ingenieure ist jedoch, dass nie wirklich klar war, wie Wasserstoff auf einer Yacht funktioniert.
Der durchschnittliche Bootsbegeisterte, der kein Ingenieur oder Schiffstechniker ist, kratzt sich am Kopf – wie unterscheidet es sich von Benzin?
Bevor Sie fur etwas eintreten konnen, mussen Sie es zuerst verstehen.
Von den derzeit verfugbaren Beispielen fur wasserstoffbetriebene Yachten haben Schiffbauer deutlich gemacht, dass ihre Systeme komplementar sind – sie arbeiten in Verbindung mit Diesel, Solar, Elektro oder einer Kombination davon.
Meist Wasserstoff Brennstoffzellentechnologien, die auf Booten angewendet werden, nehmen flussigen Wasserstoff, der in Tanks gespeichert ist, und verteilen ihn uber eine Anordnung einzelner Membranelektroden, um Strom zu erzeugen. Sobald der Elektrifizierungsprozess abgeschlossen ist, wird der Strom entweder einem Schiffsantriebssystem zum Antreiben des Motors oder, je nach Schiffsdesign, Batteriebanken fur die zukunftige Verwendung zugefuhrt. Es gibt Variationen im Prozess, von denen einige Methanol oder Ammoniak anstelle von Wasserstoff verwenden, aber das Endziel ist das gleiche – eine Alternative zu fossilen Brennstoffen an Bord zu speichern, die elektrische Energie erzeugen kann.
Dies wirft immer noch die Frage auf: Wie konnen wir Wasserstoff-Brennstoffzellen und Batteriebanke in Yachten integrieren? Konnen sie ausserdem klein genug gemacht werden, um auf ein durchschnittliches Freizeitboot zu passen? Wenn ja, werden sie sicher sein?
Einige der besten neuen Beweise stammen von einer niederlandischen Werft Feadship, die ihre eigene proprietare Wasserstoff-Brennstoffzelle ankundigten. Dank einiger informativer Grafiken und Informationen des Unternehmens kann sich der durchschnittliche Bootsfahrer nun ein klareres Bild davon machen, wie Wasserstoffantrieb in der Meereswelt konzipiert und angewendet wird.
Jan-Bart Verkuyl, Feadship Director und CEO der Royal Van Lent Shipyard, erklarte in einem LinkedIn Post zu ihrem neuen Projekt: ,,Die Yacht wird einen kryogenen Kraftstofftank beherbergen, der verflussigten Wasserstoff bei etwa -250 degC speichert, was die dichteste Speichermethode fur reinen Wasserstoff ist. Diese Brennstoffzellenbank wird ausreichen, um mit einer angemessenen Geschwindigkeit zu segeln und gleichzeitig die Hotellast bei sommerlichen Bedingungen mit Strom zu versorgen. „
Die von Feadship bereitgestellten Grafiken machen das Design klarer:
In einer kurzlichen Blogeintrag von Bram Jongepier, Senior Specialist for Feadship bei De Voogt Naval Architects, erklarte: ,,Ohne auf Luxus, Grosse, Freiheit und all die anderen Grunde fur den Bau einer Yacht zu verzichten, kann die Effizienz um 20, 30, vielleicht 40 % gesteigert werden, aber bei Irgendwann werden wir das Maximum des technisch Machbaren erreicht haben, Naturgesetze lassen sich nicht austricksen. Der einzige Weg zur weiteren Reduzierung ist der Wechsel unseres Treibstoffs.“
Jongepier fugte hinzu: ,,In nicht allzu ferner Zukunft werden Methanol und Wasserstoff Teil des verfugbaren Marktes fur nachhaltige Kraftstoffe sein. Von dem derzeit auf dem Markt befindlichen Methanol und Wasserstoff werden weniger als 5 % nachhaltig produziert, aber diese Prozentsatze sind es wird voraussichtlich schnell steigen. Zugelassene Dual-Fuel-Motoren und Brennstoffzellen fur den Seeverkehr werden in ein paar Jahren verfugbar sein, so dass neue Feadships (mit einer sehr konservativ geschatzten Lebensdauer von dreissig Jahren) jetzt gebaut werden, um mit diesem sich andernden Kraftstoffmarkt fertig zu werden.
Einige der wichtigsten offenen Fragen zum Wasserstoffantrieb sind: Kann er neben Superyachten auch in anderen Schiffen installiert werden? Kann es genug Strom erzeugen, um Benzin/Diesel obsolet zu machen? Und vielleicht noch wichtiger: Kann es sicher aufbewahrt werden?
Das Design von Feadship scheint eine Reihe von 4-5 Generatoren zu beinhalten, die im Boden des Rumpfes neben einem kryogenen Lagertank platziert sind. Da der fur Wasserstoff benotigte Speicherraum deutlich hoher ist als bei einer typischen Dieselmotoranordnung, hat Feadship seinen Speicherbedarf in das Rumpfdesign miteinbezogen. Der Wasserstoff, der bei kalten -250 Grad Celsius unter Druck gehalten werden muss, wurde an der Basis des Rumpfes platziert, was vermutlich den Schwerpunkt des Schiffes (im Vergleich zu Dieselkraftstofftanks) verandern wird. Dies kann spater Moglichkeiten fur Fortschritte im Schiffsdesign bieten, da herkommliche Gewichtsverteilungen vollstandig neu uberdacht werden mussen. Sobald der Strom erzeugt ist, wird er zur sofortigen Verwendung an die nahe gelegenen Generatoren oder zur spateren Verwendung an Batterien gesendet. Die Speicheranforderungen fur Lithiumbatterien wirken sich auch auf das Rumpfdesign, die Gewichtsverteilung und die Speicherkapazitat aus.
Das Feadship-Design wird eine Vorlage fur die Zukunft sein. Experten zufolge konnten die bestehenden Vorschriften zur Wasserstoffspeicherung jedoch das grosste Hindernis fur den Fortschritt sein.
Laurent Perignon von Energiebeobachter teilte die maritime Abteilung von Developments mit Superyacht-Zeiten: ,,Eine grosse Schwierigkeit, mit der wir konfrontiert sind, ist, dass die aktuelle Seeverkehrsgesetzgebung – oder besser gesagt das Fehlen einer solchen – die Verdichtung auf 350 bar begrenzt, im Gegensatz zu den 700 bar fur Autos. Das stellt ein Problem dar, denn bei 300 bar mussen die Wasserstoff-Speichertanks auf einer Yacht etwa vierzehn Mal grosser und funf Mal so schwer sein wie vergleichbare Dieseltanks. Bei 700 bar konnten wir die Volumenmasse immerhin halbieren.“
Wenn die Druckbeaufschlagung erhoht werden kann, was den Lagerraum verringert, wird die Verwendung von Wasserstoff auf kleineren Schiffen realistischer. Wenn Wasserstoff-Kraftstoffsysteme ahnlich dimensioniert werden konnen wie aktuelle Gas-/Dieselkonfigurationen, dann steigt ihr Akzeptanzpotenzial noch weiter an, insbesondere bei kleineren Schiffen. Und schliesslich, wenn Wasserstoff unter Druck sicher und emissionsfrei gespeichert werden kann, erhoht sich seine Rentabilitat noch weiter.
Ein verweilendes Detail, das sich derzeit auf die obige Aussage auswirkt, ist Redundanz. Angesichts des Bedarfs an kalten Temperaturen und hohem Druck konnen aktuelle Systeme nicht isoliert verwendet werden. Die Schifffahrtsvorschriften verbieten dies, weshalb die fruheren Pioniere von Wasserstoff eine Kombination aus Wasserstoff, Gas/Diesel und sogar Solarenergie verwenden, um die Risiken auszugleichen.
Werden wir in naher Zukunft Wasserstoffantrieb auf kleinen Booten sehen? Alle Zeichen zeigen auf ja.
Es gibt Schwachstellen, die ausgearbeitet werden mussen, aber die technischen Fahigkeiten von Superyacht-Werften sind weiterhin fuhrend im Namen des Marktes fur Freizeitboote.
