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Weniger Abgase

Seefahrt: Forscher arbeiten an Ammoniak-Brennstoffzelle für saubere Schiffe

Die MS "VIKING ENERGY" soll 2023 mit einer Ammoniak-Brennstoffzelle fahren © Eidesvik
Die MS "VIKING ENERGY" soll 2023 mit einer Ammoniak-Brennstoffzelle fahren © Eidesvik

Die Schifffahrt verursacht bisher viele Emissionen. Die Suche nach nachhaltigeren Antriebsmöglichkeiten als Schweröl für die großen Frachter und Containerschiffe ist daher im vollem Gange. Während in Norwegen die industrielle Schifffahrt mit grünen Wasserstoff revolutioniert werden soll, ist das skandinavische Land auch an einer anderen Forschung beteiligt. Unter der Koordination des norwegischen NCE Maritime CleanTech forscht das deutsche Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM) gemeinsam mit 13 europäischen Partner im Rahmen des ShipFC Projektes an den, nach eigenen Aussagen, weltweit ersten Brennstoffzellen auf Basis von Ammoniak für Schiffe.

Handhabung leichter und unkomplizierter

Mit dem Begriff „Ammoniak“ verbinden die meisten sicherlich die Landwirtschaft, wo der Stoff als Düngemittel bekannt ist. Doch soll dieser sich auch als Energielieferant gut eignen,  so der Bereichsleiter Energie des IMM, Gunther Kolb: „Ammoniak hat gegenüber Wasserstoff deutliche Vorteile. Wasserstoff muss als Flüssigkeit bei -253 Grad Celsius oder komprimiert als Gas bei Drücken um 700 bar gespeichert werden. Ammoniak begnügt sich als Flüssigkeit mit moderaten -33 Grad Celsius bei Normaldruck und +20 Grad Celsius bei 9 bar. Das macht die Lagerung und den Transport dieses Energieträgers deutlich leichter und unkomplizierter.“

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Stromerzeugung ähnlich wie bei Wasserstoff

Bei der Stromerzeugung, sollen hingegen Anlagen auf Ammoniak-Basis, den Anlagen auf Wasserstoff-Basis sehr ähneln. So wird Ammoniak in einen Spaltreaktor geleitet, welcher den Stoff in Stickstoff und Wasserstoff aufspaltet. Dieser Stickstoff und der Wasserstoff werden dann in die Brennstoffzelle geleitet, in welcher der Wasserstoff durch Luftzugabe zu Wasser verbrennt. Dadurch entsteht elektrische Energie. 12 Prozent des Wasserstoffs und Reste des Ammoniak verlassen, den Angaben des IMM zufolge, die Brennstoffzelle unverbrannt und werden in einen dafür vom Institut entwickelten Reaktor mit Katalysator weitergeleitet. In diesem werden durch die Zugabe von Luft und die Pulverbeschichtung der gewellten Metallfolie mit Platin enthaltenden Katalysatorpartikeln, eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, durch welche am Ende nur Wasser und Stickstoff verbleiben. Klimaschädliche Stickoxide sollen so gar nicht entstehen.

Energieerzeugung durch Ammoniak © Fraunhofer
Energieerzeugung durch Ammoniak © Fraunhofer

Grüner Ammoniak für Schifffahrt

Das Ammoniak für das ShipFC Projekt wird, der aktuellen Aussendung zufolge, das Unternehmen Yara liefern, welches ein Drittel des weltweit gebrauchten Ammoniaks produziert. In der Landwirtschaft führt die viele Verwendung von Ammoniak zu Umweltproblemen. So regiert das Element freigesetzt in der Luft mit anderem Luftschadstoffen und bildet Feinstaub, kann zu Versäuerung der Böden führen und Ökosysteme und Pflanzen schädigen. Durch die starke Nachfrage nach der Chemikalie, welche bisher hauptsächlich auf Basis von fossilen Rohstoffen produziert wird, ist die Ammoniakproduktion für drei Prozent der globalen Emissionen verantwortlich.

Dieser Wert soll nun aber durch die zusätzliche Verwendung als Energielieferant nicht erhöht werden. Der Aussendung des IMM zufolge, soll bei dem ShipFC Projekt nur grüner Ammoniak, also nachhaltig produzierter Ammoniak, verwendet werden. Wie genau, wird in der Aussendung nicht genant. Möglich wäre eine Herstellung der Chemikalie mittels Elektrolyse, wobei die benötigte Energie aus erneuerbare Quellen, wie Sonnen- oder Windkraft, stammt.

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Erster Praxistest für 2023 geplant

Bis die ersten Schiffe mit Ammoniak-Brennstoffzellen auf den Weltmeeren unterwegs sind, wird es aber vermutlich noch ein wenig dauern. In den nächsten Etappen des Projektes, wird das deutsche IMM nun zunächst einen kleinen Prototypen des benötigten Katalysators bis Ende 2021 fertig stellen, welcher dann bis Ende 2022 in seiner vollständigen Größe perfektioniert werden soll. In der zweiten Jahreshälfte von 2023 soll dann das erste Schiff mit einer Ammoniak-basierten Brennstoffzelle den Hafen verlassen. Wer die Glückliche sein wird, ist heute schon bekannt. Das norwegische vVersorgungsschiff Viking Energy der Reederei Eidesvik wird das Pilotschiff sein.

Gefördert wird das ShipFC Projekt mit 10 Millionen Euro der Europäischen Union. Ersetzten soll das Ammoniak, Wasserstoff als Energielieferant dabei übrigens nicht. Vielmehr soll es eine „zusätzliche Option im Spektrum der nachhaltigen Energien“ darstellen, so Gunter Kolb.

 

 

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