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HANSA 07-2021

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SCHIFFSTECHNIK | SHIP

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY Wasserstoff: Energieträger der Zukunft? Der schlichte Buchstabe H steht für ein chemisches Element, das derzeit als der Energieträger der Zukunft geradezu »gehypt« wird: der Wasserstoff. Doch welchen Beitrag kann dieses Element zur »Maritimen Energiewende« leisten? Wasserstoff ist das chemische Element, das im Universum am häufigsten zu finden ist. Auf der Erde kommt das Element normalerweise nicht als atomarer Wasserstoff H vor, sondern als molekularer Wasserstoff H2, also als ein farbund geruchloses Gas. Und davon ist auf unserem Planeten reichlich vorhanden. Das Gas kommt allerdings überwiegend in chemischen Verbindungen vor: im Wasser, in Säuren oder beispielsweise in Kohlenwasserstoffen. Es kann unter anderem gewonnen werden, indem Wasser (H2O) in Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H2) aufgespalten wird. Ein Verfahren, das zur Abspaltung des H2 angewendet wird, ist die Elektrolyse. Die Elektrolyse Um das H2-Molekül im Elektrolyse-Verfahren abzuspalten, wird Strom gebraucht. Verwendet man dazu konventionellen Strom, entsteht dabei sogenannter »grauer« Wasserstoff. Für die Herstellung vom »grünen«, also klimaneutralem Wasserstoff, benötigt man Strom aus erneuerbaren Energien, wie zum Beispiel der Offshore-Windenergie. Das Verfahren zur Herstellung des »grünen« Wasserstoffs ist auch unter der Bezeichnung »Power-to-Gas« bekannt. Es ist eine der sogenannten Power-to-X (PtX)-Technologien, mit denen nicht nur Gas hergestellt werden kann. Mit »Power- to- Liquid« können zum Beispiel auch flüssige Energieträger erzeugt werden. Darüber hinaus gibt es noch das das »Power-to-Heat«-Verfahren, bei dem Wärme entsteht. Aus H2 wird Schiffskraftstoff In der Schifffahrt gilt der grüne Wasserstoff als der Hoffnungsträger, der bei der Umsetzung der Klimaziele im Rahmen der »Maritimen Energiewende« helfen soll. Doch in welcher Form lässt sich H 2 an Bord eines Schiffes überhaupt einsetzen? Die Möglichkeiten sind hier vielfältig. Setzt man dem grünen Wasserstoff zum Beispiel CO2 zu, entsteht dabei Methan , ein Erdgas, das verflüssigt zum LNG wird. Um einen klimaneutralen Kraftstoff herzustellen, muss das dafür verwendete Kohlenstoffdioxid aus einem sogenannten CO2-Abscheidung und -Speicherung- Verfahren gewonnen werden – auch bekannt unter der englischen Bezeichnung »Carbon Dioxide Capture and Storage« (CCS). Hat man Methan gewonnen, entsteht im nächsten Schritt des chemischen Prozesses Methanol – ein flüssiger Kraftstoff, der allerdings nur rund die Hälfte der Energiedichte (5,5 kWh/kg) von Methan (13,9 kWh/kg) hat und damit doppelt so viel Platz für die Lagerung an Bord 54 HANSA – International Maritime Journal 07 | 2021

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY beansprucht. Aus dem Methan lassen sich darüber hinaus in weiteren Verfahrensschritten auch weitere Kraftstoffe herstellen wie zum Beispiel E-Diesel. Ein anderer flüssiger Brennstoff kann im sogenannten Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden: gibt man in diesem Stickstoff (N) zum grünen Wasserstoff hinzu, erhält man synthetisches Ammoniak. Der Vorteil dieses Kraftstoffs ist, dass er keinen Kohlenstoff (C) enthält und dass damit bei seiner Verbrennung kein CO2 entsteht. Eine weitere Variante, Schiffe mit H2 anzutreiben, ist die Brennstoffzelle. In einer Brennstoffzelle entsteht aus Wasser- und Sauerstoff elektrische Energie, die zum Antrieb verwendet wird. Das dabei entstehende »Abgas« ist reiner Wasserdampf. Aktuell gibt es darüber hinaus Projekte, in denen H2 in Dual Fuel-Antrieben (Dieselmotor und H2) eingesetzt wird. Kein Königsweg Die Möglichkeiten den Energieträger Wasserstoff in einen Kraftstoff für den Schiffsantrieb umzuwandeln sind entsprechend vielfältig. Und genau so ist auch sein Einsatz in der Schifffahrt. Es wird nicht den einen wasserstoffbasierten Kraftstoff für alle Schiffstypen – also den Königsweg für alle geben. Vielmehr werden die daraus gewonnen Produkte in unterschiedlichen Schiffssegmenten verwendet. Brennstoffzellenantriebe sind beispielsweise für kleinere Schiffstypen, die im Binnenland oder in Küstennähe operieren und keine weiten Strecken zurücklegen, durchaus eine Option. Ähnliches gilt für Methanol. Schiffe, die häufig einen Hafen anlaufen und für die eine ständige Versorgung mit Methanol gewährleistet kann, könnten auf diesen Schiffskraftstoff umsteigen. Hier stellt die geringere Energiedichte, die größere Bunkerkapazitäten an Bord erfordert, einen Entscheidungsfaktor dar. In welchem Segment synthetischer Ammoniak eine Rolle spielen könnte, werden die aktuell laufenden Forschungsund Entwicklungsprojekte möglicherweise ergeben. Der Einsatz von Ammoniak wird derzeit vor allem im Bereich der Frachtschifffahrt untersucht. MAN Energy Solutions zählt beispielsweise zu den Unternehmen, die derzeit einen Ammoniak-betriebenen Motor entwickeln und der nach Plänen des Unternehmens 2024 auf den Markt kommen soll. Welchen Anteil Wasserstoff an der Maritimen Energiewende letztendlich haben wird, wird die Zukunft zeigen. Es werden dabei sicherlich viele Faktoren wie Herstellungsmöglichkeiten, verfügbare Mengen, Infrastruktur, Kosten und vieles mehr eine Rolle spielen. Die HANSA wird diese Entwicklung jedenfalls weiterhin begleiten. AW HANSA – International Maritime Journal 07 | 2021 55

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