Bi-Fuel Wasserstoffinjektion in klassische Dieselmotoren als Option zur Nutzung von Grünem Wasserstoff in der Seefahrt

30.10.2024

Am Bereich Seefahrt, Anlagentechnik und Logistik am Standort Warnemünde wurde im Herbst 2024 ein wesentliches Teilziel im Forschungsprojekt „Nutzung von Offshore-H2 in der küstennahen Seefahrt“ – kurz mit OH22KuesSe bezeichnet – erreicht. In einem zu Forschungszwecken mit Steuerungs- und Messtechnik-Komponenten erweiterten, konventionell arbeitenden Einzylinder-Dieselmotor wurden bei laufendem Betrieb fossile Brennstoffanteil durch Wasserstoff ersetzt. Damit wurde der Beweis angetreten, dass auch herkömmliche Dieselmotoren, wie sie auf dem Meer fahren, mit einem separaten, autark wirkenden, abschaltbaren H2 Injektionssystem nachgerüstet und werden können.

Die Reduktion von CO2 konnte deutlich nachgewiesen und optimale Arbeitspunkte für dieses Verfahren bestimmt werden. Das mit rund 450.000 Euro geförderte Projekt läuft noch rund ein halbes Jahr, bis März 2025. Es ist in das H2Mare-Leitprojekt der Bundesregierung eingebettet, in dem die Produktion von Wasserstoff direkt auf See (offshore) untersucht wird. Projektziel dieses Leitprojektes ist die Wasserstofferzeugung direkt im Windpark auf See, verbunden mit der direkten Nutzung des Wasserstoffs im maritimen Raum.

Optimismus trotz Widerspruchs

„Wir befinden uns auf sehr gutem Weg eines spannenden Projektes, um den Wasserstoff als wirkungsgradgünstigen Energieträger an Bord zu bringen“, so der Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Axel Rafoth. „Potentiell günstige Einsatzfälle einer direkten Wasserstoffnutzung auf existierenden Schiffen zu finden und so den Offshore Wasserstoff zu nutzen und damit auch die Entwicklung einer Betankungsinfrastruktur zu fördern, ist das erklärte Ziel des Einzelvorhabens“, so der Professor weiter. „Auf lange Sicht wird wegen der besseren Wirkungsgrade die Brennstoffzelle das Rennen machen.“ Der Fachmann widerspricht der allgemeinen Darstellung, dass Wasserstoff in der Schifffahrt generell nicht nutzbar wäre. Derzeit fahren rund 90.000 konventionelle Schiffe auf den Meeren und müssen Forderungen des Energy Efficiency for Existing Ships Index (EEXI) erfüllen. Der (EEXI) ist eine von der der Internationalen Maritime Organisation (IMO) eingeführte Maßnahme zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Schiffen, die sich auf das technische Design eines Schiffes bezieht. Aus heutiger Sicht scheinen einige Routen und Schiffe durchaus geeignet für den Einsatz von Wasserstoff. Diese zu finden wurde in einer ersten Projektphase der Bestand der seefahrenden Schiffe aufgenommen und klassifiziert. Für die am besten geeignete Klasse wird im nächsten Schritt ein Versorgungskonzept (land- und schiffsseitig) erstellt. Dabei werden auch die durch Klassifikationsgesellschaften definierten, sich aktuell entwickelnden und im Schiffsbetrieb zu beachtenden Regeln identifiziert.

Prof. Rafoth sieht das größte Problem für die Nutzung von grünen Energieträgern, im letztlich geringen Preis der bekanntermaßen begrenzt vorhandenen fossilen Brennstoffe, bei denen er eine zeitliche Verfügbarkeit von maximal 100 bis 200 Jahren erwartet. Deren Preis liegt aktuell im Schnitt mit 2 bis 4 Cent/KWh bei ca. 30 bis 50 Prozent des Preises für erneuerbare Energien mit 4 bis 8 Cent/kWh. Prof. Rafoths Ansicht nach würde eine CO2 Abgabe von 45Euro/t, die einem Aufpreis von rund 0,8 Cent/kWh entsprechen würde, kaum eine Änderung bewirken, weshalb er weitere Initiativen der Politik erwartet.

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