Metallpulver statt Gasflasche Forschende entwickeln neuartigen Wasserstoff-Speicher für Passagierschiffe

Anbieter zum Thema

SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

DIRAK GmbH

Ruderer Klebetechnik GmbH

Im Projekt H2MASS entwickeln Forschende ein 4-MW-Wasserstoffenergiesystem für den Hafenbetrieb. Statt auf klassische Hochdrucktanks setzt das Konsortium um die Meyer Werft auf Metallhydride – und nutzt für die Auslegung einen digitalen Zwilling.

Die Reduktion maritimer Emissionen stellt den Schiffbau vor große Herausforderungen. Da Landstrom für den emissionsfreien Hafenbetrieb großer Passagierschiffe oft nicht flächendeckend verfügbar und mit erheblichem Infrastrukturaufwand verbunden ist, rücken bordeigene Wasserstoffsysteme in den Fokus. Im Rahmen des Projekts H2MASS entwickeln das Helmholtz-Zentrum Hereon, die Meyer Werft und die Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU) nun einen neuartigen Wasserstoffspeicher, der die Hotellast im Hafenbetrieb abdecken soll.

Das Material: Chemische Einlagerung statt Hochdruck

Im Mittelpunkt der Konstruktion steht ein Speichermodul auf Basis von Metallhydriden. Diese pulverförmigen Metalle lagern Wasserstoffatome chemisch in ihrer Gitterstruktur ein. Für Entwicklungsingenieure bietet dieser Ansatz gleich mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Hochdrucktanks: Die Speicherdichte ist deutlich höher, was den Platzbedarf reduziert. Zudem benötigen Metallhydride einen geringeren Druck für die Einlagerung und nur moderate Temperaturen für die Abgabe. Das macht den Betrieb des Systems eigensicherer und energieeffizienter.

Systemintegration eines 4-MW-Speichers

Über eine Projektlaufzeit von 48 Monaten soll ein schiffbaulich integrierbares Energiesystem mit einer Zielleistung von 4 MW entstehen. Die Meyer Werft koordiniert das Projekt und übernimmt das detaillierte Schiffskonzept. Die konstruktive Kernaufgabe liegt im vollständigen Systemdesign: Die Ingenieure müssen den Speicher unter Berücksichtigung strenger technischer, sicherheitstechnischer und regulatorischer Anforderungen (Stichwort: FuelEU Maritime-Verordnung) in das Schiff integrieren und die Einsatzgrenzen des Systems bewerten. Assoziierter Partner für den späteren Praxiseinsatz ist die Carnival Maritime GmbH.

Simulation vor dem Real-Experiment

Während das Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie das physikalische, skalierbare Speichermodul entwickelt und einen Demonstrator für realitätsnahe Tests baut, treibt die HSU die virtuelle Produktentwicklung voran. Die Forschenden erstellen einen Digitalen Zwilling des Speichersystems. Dieses interaktive, virtuelle Abbild wird kontinuierlich mit Echtdaten abgeglichen. Es ermöglicht den Entwicklern eine simulationsgestützte Optimierung und die digitale Hochskalierung für reale Schiffe. So lassen sich Materialien und Systemverhalten zunächst virtuell erproben, bevor aufwendige Real-Experimente durchgeführt werden müssen.

Wir entwickeln ein voll integrierbares Speichersystem, das an verschiedene Schiffstypen und -größen angepasst werden kann. Perspektivisch soll das System nicht nur die Hotellast decken, sondern auch Energie für den Antrieb oder hybride Betriebsmodi liefern.

Dr. Maximilian Passing, H2MASS-Projektleiter am Hereon-Institut

Gefördert und koordiniert wird das Projekt H2MASS vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und dem Projektträger Jülich (PtJ).