Wasserstoffspeicher im Metallpulver

Innovative Lösungen für H₂‑Technologien

Projektbeschreibung

Im Hafen benötigen große Passagierschiffe auch während der Liegezeit erhebliche Mengen Energie – etwa für Beleuchtung, Klimatisierung, Küche, Wäscherei und weitere Bordfunktionen. Bislang wird dieser Bedarf vielerorts über bordeigene Stromerzeugung gedeckt, was Treibstoff verbraucht und CO₂- sowie Luftschadstoffemissionen verursacht. Landstrom kann diese Emissionen deutlich senken, ist aber noch nicht in allen Häfen flächendeckend verfügbar oder für alle Anwendungsfälle ausreichend nutzbar. Für solche Fälle entwickeln das Helmholtz-Zentrum Hereon, die Meyer Werft und die Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg im Forschungsprojekt H2MASS ein wasserstoffbasiertes Energiesystem für große Passagierschiffe. Ziel ist es, den Energiebedarf an Bord während der Hafenliegezeit perspektivisch emissionsfrei bereitzustellen.

Kern des Projekts ist ein Wasserstoffspeicher auf Basis von Metallhydriden. Dabei wird Wasserstoff in pulverförmigen Metalllegierungen gebunden. Das Gas wird dabei chemisch absorbiert und kann bei Bedarf wieder freisetzt werden. Im Vergleich zu klassischen Druckspeichern ist hierbei kein hoher Ladedruck vonnöten, was erheblich Energie und Kosten spart. Die Abwärme der Brennstoffzelle wird zur Freisetzung des Wasserstoffs genutzt werden, wodurch Speicher, Brennstoffzelle und Bordstromsystem eng miteinander gekoppelt werden müssen.

Über 48 Monate wird ein schiffbaulich integrierbares Energiesystem mit 4 MW Leistung entwickelt, das zunächst die Hotellast großer Passagierschiffe im Hafen abdecken soll. Metallhydridbasierte Wasserstoffspeicher in Verbindung mit Brennstoffzellen werden bereits in maritimen Anwendungen wie U-Booten genutzt. H2MASS überträgt diesen Ansatz nun auf große Passagierschiffe und entwickelt ihn für deutlich andere Leistungs-, Integrations- und Zulassungsanforderungen weiter. Hereon entwickelt dafür als Demonstrator ein skalierbares Speichermodul. Die Helmut-Schmidt-Universität erstellt einen digitalen Zwilling des Speichersystems für die umfängliche Integration in das Schiff.

Das Projekt zeigt Potenziale von Wasserstofftechnologien dort, wo direkte Elektrifizierung nur eingeschränkt möglich ist. Fragen zu Kosten, Gewicht, Platzbedarf, Wasserstoffversorgung und Zulassung werden durch das Projekt zunehmend beantwortet.

Fotos: ©Meyer Werft

Projektträger

Das Projekt wird von der Meyer Werft koordiniert. Die Werft entwickelt das Schiffskonzept und untersucht, wie sich ein Metallhydrid-basiertes Wasserstoffsystem technisch, sicherheitstechnisch und regulatorisch in große Passagierschiffe integrieren lässt. Das Helmholtz-Zentrum Hereon bringt seine Forschungskompetenz bei Metallhydrid-Speichern und Wasserstofftechnologie ein und entwickelt das Speichermodul sowie den Demonstrator. Die Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg unterstützt das Projekt mit Simulationen und einem digitalen Zwilling des Speichersystems. Als assoziierter Partner bringt Carnival Maritime GmbH praktische Betriebserfahrung aus der Kreuzfahrt ein. Gefördert und koordiniert wird H2MASS durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und den Projektträger Jülich.