EU-Projekt entwickelt Prototyp von Methanol-Brennstoffzellen für Schiffe
Nach fast eineinhalb Jahren Forschung und Entwicklung steht das EU-finanzierte Projekt METHAPU ("Validation of renewable methanol based auxiliary power systems for commercial vessels") vor dem Testbeginn des Prototypes einer mit Methanol betriebenen Festoxidbrennstoffzelle (solid oxide fuel cell - SOFC). Der Prototyp wird auf seine Leistungsfähigkeit und seine Emissionen unter realen Betriebsbedingungen auf einem Autofrachter des internationalen Handels hin getestet. Laut der unabhängigen norwegischen Gesellschaft Det Norske Veritas (DNV), einem der fünf Projektpartner, verursacht die weltweite Schiffsflotte 2% der Kohlendioxidemissionen, 10% bis 15% der Stickoxide (NOx) und 4% bis 6% der Schwefeloxide. DNV spezialisiert sich auf das Risikomanagement in verschiedenen Bereichen und arbeitet international. "Brennstoffzellen stellen eine interessante mögliche Lösung für das Problem der Reduzierung lokaler und regionaler Emissionen dar", erklärt DNV in einem Bericht zu "Brennstoffzellen in Schiffen: Sicherheit und Verlässlichkeit". "Die Technologie ist allerdings immer noch relativ unerprobt." Diese Tatsache will das mit zwei Millionen Euro ausgestattete Projekt METHAPU, zu dem die EU einen Beitrag von einer Million Euro leistet, ändern: Der einjährige Test wird dabei helfen, den Entwicklungsgrad der auf Methanol basierten Technologie sowie ihre Eignung für den alltäglichen Einsatz im Schiffstransportsektor zu bewerten. Gleichzeitig wird es der Test ermöglichen, die kurz- und langfristigen Umweltauswirkungen eines solchen Systems im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zu messen. Diese Systeme basieren nach wie vor tendenziell auf Batteriestrom oder Generatoren, um Strom unabhängig vom Antriebssystem des Schiffs oder des Hauptstromsystems zu liefern. Obwohl die Prototypeinheit lediglich 20 Kilowatt (kW) produziert, könnte sie beispielsweise aus vier Modulen mit 250 kW bestehen und so rund ein Megawatt Hilfsstrom liefern, erläutert der Ingenieur Carl-Erik Sandström von Wärtsilä, dem finnischen Motorenhersteller, der für die Koordination des Projekts verantwortlich ist. Allerdings müssen noch einige Hürden überwunden werden, bevor das System in kommerzielle Schiffe eingebaut werden kann, hauptsächlich hinsichtlich der Brennstoffzellentechnologie selber. "SOFC-Brennstoffzellen [Festoxidbrennstoffzellen] sind noch nicht so weit entwickelt wie beispielsweise PEM-Brennstoffzellen [Protonen-Austausch-Membran]", sagt Sandström. Ihm zufolge gehören zu den Herausforderungen die hohen Temperaturen, da SOFC normalerweise im Bereich zwischen 600°C und 900°C arbeiten. Folglich bestehe die Aufgabe darin, "die Komponenten und die Materialien auf diese Bedingungen einzustellen", fügt Sandström hinzu. "Und dann natürlich die Lebensdauer der Brennstoffzellen und der Stacks. Das ist die maßgebliche Komponente des ganzen Systems." Die Betriebssicherheit sollte aber keinen Anlass zur Besorgnis geben, ist Sandström überzeugt. Obwohl die Toxizität von Methanol und seiner Umformung in Wasserstoff Sicherheitsfragen aufwerfen könnten, ist er zuversichtlich, dass das Ventilationssystem und die Gassensoren im Brennstoffzellenraum gemeinsam mit weiteren Systemen die Ermittlung und Vermeidung von Gaslecks unterstützen werden. Und abgesehen von Sicherheitsbedenken "eignet sich Methanol einfach besonders für diese Art von Technologie" sagt er. "Es ist fast überall erhältlich und kann als erneuerbarer Energieträger dienen. Darüber hinaus ist es eine Flüssigkeit." Carl-Erik Sandström glaubt an den Erfolg des Projekts und daran, dass Brennstoffzellen in Zukunft nicht nur für die Hilfsstromversorgung von Schiffen, sondern auch in Anlagen auf Land und in Kraftwerken eingesetzt werden. Und irgendwann "werden sie vielleicht auch für das Antriebssystem [in der Schifffahrt] benutzt", sagt er voraus. "Es ist möglich, wenn wir es versuchen."