Freudenberg und Lürssen Werft entwickeln innovativen Brennstoffzellenantrieb für Yachten

Freudenberg und Lürssen Werft entwickeln innovativen Brennstoffzellenantrieb für Yachten

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Das Zulieferunternehmen Freudenberg startet mit der Lürssen Werft, einem Marktführer im Yachtbereich, eine strategische Kooperation. Ziel ist die Entwicklung von Brennstoffzellensystemen für Mega-Yachten. Damit soll bereits das erste Schiff mehr als 15 Tage emissionsneutral vor Anker liegen oder mehr als 1000 Meilen kreuzen können. Das entspricht ungefähr der Route von New York nach Miami oder von Hamburg über London nach Lissabon.

Die Yachtindustrie ist mit weltweit mehr als 10.000 Schiffen ein wichtiger Teil der maritimen Wirtschaft. Für ihre Kunden spielen Innovationen, neueste Technologien und Umweltschutz eine Schlüsselrolle. Denn die Yachten bewegen sich häufig in der Nähe bewohnter Küsten, wo etwa Emissionen jedweder Art ein besonders sensibles Thema sind. Wie bei den größeren Schiffen, für die Reichweite und Routenflexibilität essenziell sind, scheidet Strom als Energieträger unter anderem aufgrund des hohen Gewichts und der geringen volumetrischen Energiedichte der Batteriesysteme aus.

Der Brennstoffzellen-Antrieb sei hier der sinnvollere Ansatz, so Freudenberg in einer aktuellen Mitteilung. Deshalb haben Lürssen und der Zulieferer eine gemeinsame Technologie-Roadmap für Yachten ohne Verbrennungsmotoren definiert. Beide Unternehmen arbeiten bereits im Förderprojekt „Pa-X-ell 2“ zusammen, in dem weitere Partner wie Carnival Maritime, DNV, Besecke, DLR, EPEA und die Meyer Werft die Entwicklung und Erprobung eines hybriden Energiesystems mit einer neuen Generation von Brennstoffzellen für Yachten und hochseetaugliche Passagierschiffe vorantreiben.

Die strategische Kooperation mit Lürssen ist ein weiterer Meilenstein unserer Brennstoffzellen-Strategie. Damit leisten wir einen signifikanten Beitrag zur Nachhaltigkeit im maritimen Sektor“, sagt Claus Möhlenkamp, CEO von Freudenberg Sealing Technologies. „Unsere Partner im Heavy-Duty-Bereich schätzen unseren strategischen Fokus auf Brennstoffzellensysteme mit hoher Lebensdauer und Effizienz. Unser technisches Know-how in Kombination mit hoher Wertschöpfung vor allem auf Zellebene überzeugt“, so Möhlenkamp weiter. „Nach der Kooperation mit der Meyer Werft im Kreuzfahrtbereich beweisen wir nun gemeinsam mit Lürssen die generelle Übertragbarkeit unserer Technologie auf alle maritimen Sub-Segmente.“

Die Kooperation mit Freudenberg bringt uns einen großen Schritt näher an unser Ziel: eine emissionsneutrale Lürssen-Yacht“, erklärt Werfteigner Peter Lürssen. „Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Freudenberg, dem Technologieführer für maritime Brennstoffzellensysteme.“

Mit Methanol betriebenes maritimes Brennstoffzellensystem

Die speziell für maritime Anwendungen entwickelten Brennstoffzellen sollen bereits bei der ersten gemeinsamen Schiffsinstallation die konventionellen Generatoren auf dem Schiff zeitweise komplett ersetzen. Dadurch kann die Yacht 15 Tage lang emissionsneutral ankern oder 1000 Meilen weit cruisen – ein wichtiger Mehrwert für den Schiffseigner.

Dabei kommt das mit Methanol betriebene maritime Brennstoffzellensystem mit integrierter Kraftstoffreformierung von Freudenberg zum Einsatz, das Ende 2020 das „Approval in Principle“ der Klassifikationsgesellschaft DNV GL erhalten hat: Per Dampfreformierung wird direkt im System Wasserstoff erzeugt, der dann in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff aus der Luft reagiert und dabei sowohl die für den Antrieb als auch für das Bordnetz notwendige elektrische Energie generiert. Die Schiffseigner profitieren von einem höheren Wirkungsgrad als beim Verbrennungsmotor und somit von geringerem Kraftstoffverbrauch und reduziertem Wartungsaufwand. Die Schiffe sind fast ohne Geräusche und Vibrationen unterwegs, was für die von Yachten angesteuerten Regionen besonders wichtig ist.

Ein weiterer Bestandteil der Zusammenarbeit ist die Inbetriebnahme eines Innovationslabors bei Lürssen, in dem die Integration und der Betrieb der maritimen Brennstoffzellensysteme von Freudenberg an Bord einer mit Methanol betriebenen Yacht simuliert werden. Dabei wird auch die optimale Hybridisierung zwischen Brennstoffzellen und Batterien analysiert.

Ziel ist die Dekarbonisierung der maritimen Flotte

Neben dem Segment Truck & Bus zählt die Ausrüstung von Schiffen mit Brennstoffzellensystemen zu den strategischen Zielen von Freudenberg, erläutert Dr. Manfred Stefener, Vice President Brennstoffzellensysteme bei Freudenberg Sealing Technologies: „Unser Ziel ist die Dekarbonisierung der gesamten maritimen Flotte. Wir werden den kompletten Energiebedarf von Schiffen inklusive des Hauptantriebs dank der Integration von Brennstoffzellen-Batterie-Lösungen abdecken“. Mit dieser Hybridisierungsstrategie sollen sich die erforderlichen Installationen im zweistelligen Megawatt-Bereich je Schiff nachhaltig und kosteneffizient realisieren lassen.

Rightsizing von Brennstoffzelle und Batterie und Kraftstoffflexibilität seien für Freudenberg wichtige Erfolgsfaktoren: Das Unternehmen verfügt über die Technologie-Kompetenz, sowohl Brennstoffzellen als auch hochleistungsfähige Batterien für Heavy-Duty-Anwendungen aus eigener Produktion mit maximaler Wertschöpfung herzustellen. „Dadurch können wir Kosten, Qualität und technische Performance der Systeme direkt beeinflussen“, so Stefener.

Zukünftig sollen in der Schifffahrt Brennstoffzellen im kontinuierlichen Betrieb die Grundlast decken. Die Power für Leistungsspitzen, zum Beispiel beim Manövrieren, liefern Batterien. „Dieses aufeinander abgestimmte Zusammenspiel erhöht die Lebensdauer aller Systemkomponenten und optimiert darüber hinaus die Gesamtsystemeffizienz“, erklärt Stefener den Rightsizing-Ansatz. „Außerdem erlaubt es, die installierte Gesamtleistung kleiner auszulegen, was signifikante Platz- und Kostenvorteile bietet.“

Größtmögliche Flexibilität bei der Kraftstoffauswahl

Auch in Bezug auf die Kraftstoffflexibilität sind die maritimen Brennstoffzellensysteme von Freudenberg fortschrittlich: Sie können wahlweise mit purem Wasserstoff, Methanol oder Flüssiggas (LNG) betrieben werden. Besonders der Kraftstoff Methanol – der bereits heute vollständig emissionsneutral hergestellt werden kann – liefert angesichts der hohen Anforderungen an Reichweiten und Routenflexibilität der maritimen Weltflotte erhebliches Potenzial bei der Emissionsreduzierung.

Freudenberg verfügt für Methanol und LNG laut eigener Aussage über innovative Reformertechnologien, die in den maritimen Brennstoffzellensystemen direkt integriert sind. Die Reformertechnologie stellt den Wasserstoff chemietechnisch her und befindet sich im sogenannten „Hydrogen Supply Module“. Die nachgeschalteten Brennstoffzellen-Module können einerseits sowohl aus Methanol als auch aus LNG reformierten Wasserstoff zu Strom und Wärme verarbeiten. Und sie könnten andererseits mit purem Wasserstoff betrieben werden. „Dadurch bieten wir unseren Kunden die größtmögliche Flexibilität bei der Kraftstoffauswahl“, bringt es Stefener auf den Punkt.

Quelle: Freudenberg – Pressemitteilung vom 15.06.2021

Über den Autor

Michael ist freier Autor und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Wasserstoff für Yachten und vorallem für Kreuzfahrtkonserven finde ich gut. Überschaubares Tankstellennetz und eventuell kann H2 in grösseren Häfen sogar vor Ort produziert werden. Aber für Autos absoluter Schwachsinn.

Die mit Methanol betriebene Brennstoffzelle als Range Extender in Autos finde ich das derzeit plausibelste Konzept. Dr. Gumpert hat zwei derartige Autos entwickelt und dabei die größten Sorgen wie Reichweitenangst und Zeitverlust fürs Nachladen vom Tisch gewischt. Schade das dieses Konzept kein Massenhersteller aufgreift.

Wasserstoff im Bereich der Seefahrt:
1+

1) Wasserstoff ist Bullshit
2) Wasserstoff ist Bullshit, ausser bei Langstrecken-LKWs
3) Wasserstoff ist Bullshit, ausser bei LKWs und Bussen
4) Wasserstoff ist Bullshit, ausser bei LKWs, Bussen und Zügen
5) Wasserstoff ist Bullshit, ausser bei LKWs, Bussen, Zügen und Schiffen
6) Wasserstoff ist Bullshit, ausser bei LKWs, Bussen, Zügen, Schiffen, Notstromversorgung, …
Schauen Sie mal in Youtube unter „Was haben uns die Römer gebracht“

???

Keinerlei Zahlen – da kann man nicht einmal ansatzweise überprüfen, ob das Ganze Sinn überhaupt macht.

Bei den H2-Transportern (Tank 4,4 kg H2) habe ich nachgerechnet und bin auf einen Gleichstand bei Gewicht und Reichweite im Vergleich mit rein batterie-elektrische Transportern (75-kWh-Batterie) gekommen.

Wenn Freudenberg ausreichendes Zahlenmaterial liefert, dann rechnet ich auch da mal nach.

Angenommen, Sie kennen das Gewicht des H2-Systems, z.B. 4 Brennstoffzellen etc, zus. 2’000 kg und 8 grosse Tanks H2 zu 150 kg plus etwas Zugemüse mit 300 kg. Das wären dann 3’500 kg. Alles Schätzungen über den Daumen gepeilt.
Dann – immer noch angenommen – kommen Sie zum Schluss, dass man mit Batterien von 3’500 kg etwa gleich weit käme, nämlich auch 1’000 km. Einfach mal als Beispiel.

Nun will der Besteller aber neu 2’000 km. Was bedeutet das in beiden Fällen?
Bei den Batterien müssen Sie genau 2 x so viel reinstecken, also 7’000 kg.
Beim H2-System müssen Sie nur weitere 8 Tanks (oder grössere Tanks) einbauen, also zusätzlich 1’200 kg, macht zusammen 4’700 kg.

Sehen Sie den Unterschied? Überlegen Sie sich das auch mal in Bezug auf die Kosten.
Und diesen Effekt haben wir bei jeder weiteren Verlängerung der erforderlichen Reichweite.

Das ist das was wir meinen, wenn wir sagen, dass bei Wasserstoff-Systemen Leistung und Kapazität unabhängig skaliert werden können, bei Batterien hingegen nicht. Und das führt dazu, dass es bei steigender Anforderung an die Energiemenge es immer einen Punkt geben wird, ab dem die Batterie die schlechtere (teurere, ineffizientere, unökologischere) Lösung ist.
Die Frage ist nun höchstens, wo dieser Punkt bei einer bestimmten Anwendung liegt. Das hängt von vielen Faktoren ab, nicht zuletzt auch von den Preisen (TCO) von Batterien und H2-Systemen. Persönlich bin ich überzeugt, dass bei einer industrialisierten Produktion von Brennstoffzellen und H2-Tanks in etwa 5 Jahren schon die PKW-Batterie über etwa 40 kWh bei Bedarf besser (günstiger, leichter, komfortabler) durch ein H2-REX-System ersetzt wird.
Wir werden sehen.

Das ganze mit einem „Reichweitenwunschkonzert“ darzustellen ist aber auch nicht zielführend:

Früher musste ein PKW erst 500 km,dann 600 km, dann 700 km und zuletzt gerne 1000 km ohne Tankstopp fahren – was ein Schwachsinniger Wettbewerb

Das gleiche beim BV erst mussten ist 200 km sein dann 300 dann 500 und es ist immer nie genug – auch hier: was für ein Schwachsinn.

Die Frage, die jeder Logistik-Firma zu beantworten hat ist der persönliche Use Case:

  • Wie viel Reichweite fährt ein Fahrer pro Tour?
  • wann muss dieser Pause machen?
  • wie und wo kann / muß geladen werden?

Es geht also nicht darum, ob man auf 5000 km mit entsprechenden Wasserstofftanks „skalieren“ kann – das genau ist wahrscheinlich sogar bei vielen Usecases völlig irrelevant.

Gerade die H2-Transporter sind ein gutes Beispiel dafür, dass das mit dem Skalieren eben nicht so einfach ist – oder warum werden da nur Tanks für 4,4 kg Wasserstoff eingebaut?

Und die H2-Lkws mit Drucktanks – warum haben die nur 400 – 500 km Reichweite?

Oder die H2-Lkws mit Tanks für flüssiges H2 – warum nur etwa 1.000 km Reichweite?

Bei Fahrzeugen ist die H2-Fraktion den Beweis der einfachen Skalierbarkeit schuldig geblieben.

Ich würde ja nichts gegen H2 bei Fahrzeugen sagen, wenn da große Vorteile vorhanden wären, aber ich sehe höchstens einen Gleichstand – trotz der über 800 Mitglieder starken Hydrogen-Allianz mit den Namen großer Konzerne, die da im Hintergrund alle politischen Hebel in Bewegung setzt.

Google-Suche = Hydrogen-Allianz Mitglieder > ec.europa.eu (PDF-Datei)

Einverstanden. Bei PKW und Transportern ist das Hochskalieren auch mit Wasserstoff nicht leicht, weil primär mal die Begrenzung beim Platz besteht und die gilt für beide, H2 und Batterie. Beide gehen da heute sinnvollerweise meist nicht über 500 km. Bei der Batterie sind aber zusätzliche Limiten durch Gewicht und Preis gegeben.
Bei den LKWs könnte man relativ leicht noch von den 350 auf 700 bar gehen und dadurch die Reichweite sehr einfach um etwa 85% erhöhen. Bei LKWs mit Flüssigwasserstoff besteht eher ein grundsätzliches Problem für die kryogene Speicherung. Wenn die aber aber mal zu vertretbaren Kosten steht, wird man sehr leicht hochskalieren können.
Fast beliebig hochskalieren kann man überall dort, wo der Platz nicht kritisch ist, wie z.B. bei der Eisenbahn und bei Schiffen, um die es ja hier geht.

Grundsätzlich, grundsätzlich sind auch die Schiffe um die es HIER geht nicht gerade die für uns wichtigste Katagorie, genau so wenig wie Autos der Sorte, die wenig bis gar keine Leute BRAUCHEN. Außer für ihr spezielles Ego, vorausgesetzt man hat Kohle zur Verbrennung dazu. Hier liest man viele Berechnungen mit Daten die man meint zu kennen. Aber wie oft rechnet man im leben und kennt den Wirt nicht, der später die eigene Rechnung ad absurdum macht. Mancht rechnet für den eigenen, meist sehr bescheidenen Horizont und nicht Wenige kommen sich dabei sehr schlau vor. So informiert, dass man daruf verzeichtet seinen eigenen Horzizont erweitern zu müssen. Ausgrecht min einem Medium, dass man selbst benutzen könnte. WWW . Geradelese ich das hier. https://www.t-online.de/finanzen/news/unternehmen-verbraucher/id_90241746/corona-ausbruch-in-china-wie-ein-mega-stau-auf-see-den-welthandel-bedroht.html . Was bedeutet das eigentlich? Auch für all die schlauen Rechnungen hier, die sich nur auf Autos beiehen? Keines der genannten Schiff fährt OHNE DIESEL und hier wirft man mit sinnlosen Zahlen und Fanatasien um sich, als bräuchten die schlauen Mathematiker hier gar kein Diesel? Steht die Schiffahrt gibt es nix mahr zu berechnen. So simpel ist das. Warum rechnet man denn nicht an Antrieben die es möglich machen, die haupttransporte auf dieser Welt gegen zeitgemäße Antriebe ersetzen zu können, nämlich genau die welche das Weltklima entscheidend schädigen, als völli unwichtige Autos, die eigentlich niemand wirklich braucht? Um 1.6 bis 1.8 Personen effizient von A nach B zu bringen, braucht man gewiss keine Akku-Mobile, deren Stromspeicher schwerer sind als die Passagiere. Warum nimmt man dazu keine H2-Trucks, die man Reisebusse nennt?

Nah da bin ich sehr gespannt auf Ihre maritimen „Berechnungen“. An Ihrer Stelle würde ich mich SOFORT als Schiffbauer einbringen. 400 Meter Chargoliner der mit Akkus von China E-Mobilteile, Mikrochips, E-Motoren usw. nach Amiland bringt. Sie ahnen ja wenigstens das man dazu immer noch mit schwerem Erdöl trabportiert, damit Sie BEV bauen, laden und fahren können. Sie könnten momentan ein Schnäppchen machen. Kaufen Sie doch diese EVER GIVEN, schmeißen die Maschienanlagen raus und bauen Akkuantriebssysteme ein. Die grundlegenden Daten können Sie wahrscheninlich ab Werft bekommen. Das Belastwasser könnte man bei Bedarf durch Akkus ersetzen. Wann sind Ihre Berechnungen fertig?

Richtig erkannt, wenn dem leichten Wasserstoffgas noch Methanol zugesetzt wird, kann man es als Hybrid bezeichnen. Wird übrigends schon in den Gaswerken gemacht, nur keiner bemerkt dies.
Bevor der Daniel wieder falsche Zahlen veröffentlicht, soll er sich nochmals im Kindergarten anmelden. Schau dass du dann einen Fensterplatz bekommst.

Also mich nervt ihr langsam mit Eurem Off Topic Kindergartengehabe

Die einzige Chance für H2 im Verkehrsbereich sind wohl die Riesenschiffe, die riesige Mengen an Energie unterbringen müssen und dann immer noch einen riesigen Platz für das Transportgut brauchen.

Bei den gigantischen Warenmengen, die Tag für Tag über die Weltmeere transportiert werden, muss sich die Menschheit aber fragen, ob das in Zukunft wirklich so bleiben kann. Viel „Schrott“ wird da mit hohem Energieverbrauch um den Globus transportiert, um nach kurzer Zeit im Müll zu landen.

Je kleiner das Verkehrsmittel desto eher dürfte sich der batterie-elektrische Antrieb durchsetzen. Ich schreibe hier schon seit etlichen Monaten Kommentare, in dieser Zeit lösen sich die angeblichen Vorteile von H2 nach und nach in Luft auf, dass ich schon Mitleid mit den H2-Fans habe.

Im stationären Bereich dürfte sich H2 als Speicher für Solar- und Windstrom noch einige Zeit halten, da hier die Möglichkeit besteht die viele Abwärme sinnvoll zu nutzen, siehe Picea-System.

In vielen Industrieprozessen wird H2 gebraucht, der durchaus auch vor Ort „grün“ erzeugt werden könnte. Große Flächen dafür hätten die Konzerne, z.B. große Firmenparkplätze, und die viele Abwärme könnte für Heizung und Warmwasser genutzt werden.

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