„nachhaltige technologien 03 | 2025"

Ob und wie Flexifuel-Brennstoffzellen in Zukunft große Containerschiffe auf langen Strecken antreiben könnten, untersucht das EU-Projekt FuelSOME Foto: Georg-Wietschorke / Pixabay mmoniak, Methanol, Wasserstoff als Treibstoffe in Kombination mit einer Festoxid-Brennstoffzelle könnten gemeinsam helfen, die Seefahrt kli- mafreundlicher zu machen. Ein Treibstoffpfad- und Technologievergleich ist bisher jedoch schwierig, da weder Ressourcenbedarf oder Kosten hinreichend bekannt sind. Das EU-Projekt FuelSOME hat mögliche zukünftige Bereitstellungspfade für alternative Treibstoffe definiert, um das zu erleichtern. Der Warenverkehr auf See nimmt global zu. Die Seefahrt verursachte 2018 bereits rund 2,9 Prozent der anthropogenen Treibhausgasemissionen, Tendenz steigend. Mehr als 99 % ihres Energiebedarfs deckt die internationale Seefahrt bisher mit Kraftstoffen auf Basis von Erdöl. Als klimaschonende Antriebs- technologie ist die Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) vor allem für Containerschiffe aussichtsreich. Sie läuft mit Ammoniak, Methanol oder Wasserstoff – neueste Modelle können sogar zwischen den Treib- stoffen wechseln. Unklar ist bisher aber, wie konkrete Nutzungspfade aussehen werden. Dementsprechend fehlt auch die Grundlage für Aussagen über wichtige Kennzahlen wie Kosten, Treibhausgasemissionen, Effizienz der gesamten Prozesskette, Landbedarf und Reifegrad der Technologien. Das Projekt FuelSOME untersucht und entwickelt ein solches Multifuel-System umfassend mit dem Ziel, den Technologiereifegrad 4 1 zu erreichen. Daran arbeiten insgesamt acht internationale Partner: der Technologiekonzern AVL List GmbH, der Forschungs- verbund ATENA Scarl, das Softwareunternehmen eBOS Technologies Ltd, der Brennstoffzellenhersteller Elcogen Oy, die Technische Universität Politechnika Warszawska, die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften und das österreichische Forschungs- institut AEE INTEC. Letzteres geht dabei der Frage nach, wie man die Key Performance Indicators (KPI) der Nutzungspfade vergleichbar machen kann. Strukturdiagramm als Gerüst Nun ist der erste Teil des Projektes abgeschlossen. Die ersten Arbeitsergebnisse umfassen detaillierte Strukturdiagramme, die als konzeptionelles Gerüst zur Untersuchung spezifischer Treibstoffpfade dienen. Diese wurden in einem iterativen, transdis- ziplinären Prozess entwickelt. Ausgangspunkt ist die Analyse der Herkunft der eingesetzten Rohstoffe (Feedstock), verstanden im physikalisch-chemischen Sinne als grundlegende Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff oder Stickstoff. Darauf aufbauend werden die nachfolgenden Prozessschritte systematisch erfasst – von Transport über Speicherung bis hin zur Bereitstellung. Jeder Nutzungspfad mündet in der Erzeugung von Antriebsenergie an Bord des Schiffes und bildet damit die vollständige Wert- schöpfungskette von der Quelle bis zur Anwendung ab („Well-to-Wheel“). Nach der Definition der Pfade, folgte die Herausforderung der Parametrisierung der einzelnen Prozessschritte. Darin hinterlegten die Forschenden zum Beispiel die volumetrische und die massenbezogene Energiedichte von Wasserstoff und Ammoniak im gasförmigen und flüssigen Zustand, für den Betrieb der Brennstoffzelle nötige Rein- heitsanforderungen, und sämtliche Kostenmodelle für eine Skalierung. Dadurch wird die Berechnung, Skalierung und Optimierung in einem konkreten Rechenmodell ermöglicht. A Grüne Treibstoffe für die Seefahrt: Nutzungspfade im Vergleich Christoph Höfer, Jana Reiter 1 Funktionsnachweis der Technologie im Labormaßstab auf Systemebene 29 28 INDUSTRIELLE SYSTEME