DLR startet NAUTILUS-Aggregat-Demonstrator für emissionsarmen Schiffsverkehr
- Das DLR hat am 29.10.2024 an seinem Stuttgarter Standort offiziell den Betrieb des NAUTILUS-Demonstrators zur Stromerzeugung auf See aufgenommen.
- Dieser einzigartige Demonstrator verfügt über ein innovatives Antriebssystem, das auf einer 60-kW-Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) in Verbindung mit einer 20-kW-Li-Ionen-Batterie, dem sogenannten Aggregat, sowie über eine fortschrittliche Emissionsmesseinrichtung, basiert.
- Das NAUTILUS-Aggregat ist ein Funktionsdemonstrator für die Erprobung eines größeren Energiesystems an Bord, das je nach Schiffsgröße und -typ 5 bis 60 MW Leistung benötigt.
- Es ist so konzipiert, dass es an verschiedene Schiffe mit Kapazitäten von 1.000 bis über 5.000 Passagieren angepasst werden kann. Es kann den Energiebedarf eines Schiffes vom Antrieb über das Manövrieren, von der Hotellast bis zum vollen Strombedarf decken, während es gleichzeitig eine 30% Reduzierung der CO2- und 95% der Nicht-CO2-Emissionen bietet.
- Schwerpunkt: Energie, Transport, Brennstoffzellentechnologien, nachhaltige Mobilität, klimaverträgliche Schifffahrt.
Am 29. Oktober 2024 hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) den NAUTILUS-Aggregat-Demonstrator an seinem Standort in Stuttgart offiziell in Betrieb genommen. Das NAUTILUS-Projekt stellt bei der Emissionsreduktion im Schiffstransport einen bedeutenden Schritt nach vorn dar. NAUTILUS wird vom Institut für Technische Thermodynamik des DLR koordiniert und durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union finanziert. Ziel ist es, eine Energielösung für Langstrecken-Passagierschiffe zu entwickeln, die den Energiebedarf von Kreuzfahrtschiffen sowohl für den Antrieb und das Manövrieren, als auch für die Hotelausstattung decken soll.
Das Aggregat integriert die Festoxid-Brennstoffzellen-Technologie (SOFC) mit einer Li-Ionen-Batterie zur Bewältigung von Lastschwankungen und zielt auf eine Reduzierung der CO2-Emissionen um mehr als 40% und der Nicht-CO2-Emissionen um mehr als 90% im Vergleich zu herkömmlichen Schiffsmotoren ab. Bei der Einweihung trafen sich Vertreter des DLR und Mitglieder des NAUTILUS-Konsortiums, um den Start dieser vielversprechenden, emissionsarmen, maritimen Technologie zu feiern.
Innovatives Hybridantriebssystem für nachhaltige Schifffahrt
Der maritime Sektor sieht sich einem zunehmenden Druck zur Dekarbonisierung ausgesetzt. Der NAUTILUS Aggregat Demonstrator bietet eine vielversprechende Lösung. Das hybride SOFC-Batteriesystem kombiniert die hocheffiziente SOFC-Technologie, die erhebliche Emissionsreduzierungen und Brennstoffflexibilität bietet, mit einem Lithium-Ionen-Batteriespeicher, um den schwankenden Energiebedarf eines Schiffes auszugleichen. Gemeinsam mit den Technologiepartnern SolydEra, MAN Energy Solutions und der RWTH Aachen, hat das DLR den NAUTILUS-Demonstrator vorgestellt, der speziell dafür entwickelt wurde, die Stromversorgung für den schwankenden maritimen Energiebedarf zu steuern und gleichzeitig die CO2- und Nicht-CO2-Emissionen zu reduzieren. Das Gerät verteilt die Energieversorgung intelligent zwischen der SOFC und der Batterie und sorgt so für einen effizienten Betrieb bei Lastwechseln im Schiffsbetrieb, während es den Ladezustand und den Status der Batterie verwaltet und überwacht.
Um das Potenzial des NAUTILUS-Systems zur Emissionsreduzierung zu validieren, ist der Stuttgarter Demonstrationsstandort mit einer fortschrittlichen Emissionsmessanlage ausgestattet, die von der Lund Universität betrieben wird. Die Emissionen des SOFC-Systems werden in einer Emissionsmessbox in der Nähe des Schornsteins der Brennstoffzelle erfasst, dann gespeichert und mit Hilfe einer Reihe von hochpräzisen Geräten vor Ort analysiert. Bei diesen Messungen werden Daten unter Bedingungen erfasst, die den typischen Schiffsbetrieb simulieren. Die Messungen haben ergeben, dass die CO2-Emissionen um mehr als 30% reduziert wurden, Methanausstoß und CO vernachlässigbar sind und die Partikelemissionen im Vergleich zu den von der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) im Jahr 2008 festgelegten Referenzwerten um 95% niedriger sind.
Während der aktuelle Aggregat-Demonstrator mit Erdgas betrieben wird, kann er auch andere zukünftige, umweltfreundliche Brennstoffe nutzen, was ein noch größeres Emissionsreduktionspotenzial ermöglicht. Diese kraftstoffflexible Technologie macht NAUTILUS zu einer robusten Lösung, mit der nicht nur die aktuellen Emissionsziele der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) für 2030 erfüllt werden können, sondern die auch für die Zeit nach 2030 geeignet ist, um Netto-Null-Ziele zu erreichen.
Offizielle Inbetriebnahme und Launch Event
Die Eröffnungsveranstaltung am DLR-Standort Stuttgart markierte einen wichtigen Meilenstein im NAUTILUS-Projekt. Dr. Syed Asif Ansar, Leiter der Abteilung Energiesystemintegration und Projektkoordinator, eröffnete zusammen mit Professor Dr. André Thess, Direktor des Instituts für Technische Thermodynamik, die Zeremonie. Dr. Ansar erläuterte den technischen Werdegang des Projekts und betonte die Umweltauswirkungen, die die SOFC-Batterie-Hybridtechnologie für die Langstrecken-Passagierschifffahrt erzielen könnte. Der Demonstrator wurde als bahnbrechender Ansatz zur Verringerung der Emissionen und zur Minimierung der Abhängigkeit von traditionellen Kraftstoffen, die von Dieselmotoren benötigt werden, vorgestellt und markiert einen grundlegenden Wandel in der maritimen Energieversorgung. Dr. Steffen Knodt, Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Meerestechnik, erörterte allgemeine Umwelt- und Klimathemen im Zusammenhang mit dem Schutz der Meere, wobei er den Schwerpunkt auf den technologischen Wandel legte. Massimo Bertoldi, Leiter der Technologieentwicklung bei SolydEra, konzentrierte sich in seinem Vortrag auf das im NAUTILUS-Projekt eingesetzte SOFC-System (Solid Oxide Fuel Cell), das von SolydEra für den NAUTILUS-Aggregat-Demonstrator zur Verfügung gestellt wurde.
Zukunftsperspektiven für grüne Schifffahrtstechnologie
Aufgrund der vielversprechenden, vorläufigen Ergebnisse wird erwartet, dass das NAUTILUS-Aggregat als Sprungbrett für breitere Anwendungen in der Schifffahrtsindustrie dienen wird. Der Erfolg des Projekts deutet auf eine Zukunft hin, in der der Seeverkehr mit den Klimazielen in Einklang gebracht wird, indem die Emissionen durch eine geringere Abhängigkeit von herkömmlichen Kraftstoffen deutlich reduziert werden. Die Skalierbarkeit des Aggregats und seine Anpassungsfähigkeit an zukünftige nachhaltige Kraftstoffe bieten weiteres Potenzial für die Dekarbonisierung des Langstrecken-Seeverkehrs und ebnen den Weg für eine sauberere, nachhaltigere Industrie.
Übergreifende Zusammenarbeit für nachhaltige maritime Energiesysteme
Das NAUTILUS-Projekt ist ein Beispiel für die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie, um nachhaltige maritime Technologien voranzutreiben. Es wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) koordiniert und bringt ein Konsortium aus führenden Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen zusammen. Durch die Kombination des Fachwissens dieser Akteure hat das NAUTILUS-Projekt ein hybrides System aus Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC) und Batterie für Kreuzfahrtschiffe entwickelt, bewertet und validiert, das in der Lage ist, die Emissionen erheblich zu reduzieren. Die Beiträge der Industrie - wie das SOFC-System von SolydEra, das Energiemanagementsystem der RWTH Aachen, der Batterie- und Steuercontainer von MAN Energy Solutions und die präzise Emissionsanalyse unter der Leitung der Universität Lund - unterstreichen den integrativen Ansatz des Projekts. Die Integration aller Komponenten vor Ort wurde durch das DLR-Institut für Technische Thermodynamik koordiniert und führte zur erfolgreichen Inbetriebnahme Ende Oktober 2024.
Über NAUTILUS
NAUTILUS (Nautical Integrated Hybrid Energy System for Long-haul Cruise Ships) wird im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 mit einem Budget von 7,9 Millionen Euro über 54 Monate finanziert. Das DLR leitet das Projekt zusammen mit einem Konsortium von 15 Partnern, darunter große Schifffahrtsunternehmen, Werften und Forschungseinrichtungen aus neun europäischen Ländern, die alle gemeinsam an einer umweltfreundlicheren maritimen Zukunft arbeiten:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Chantiers de l'Atlantique, Carnival Maritime GmbH, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne , GRANT Garant, Lloyd's Register, MAN Energy Solutions, Meyer Werft Papenburg, Rijksuniversiteit Groningen, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, SolydEra S.p.A. Italy, Delft University of Technology, Lund University, VTT Technical Research Centre of Finland, SolydEra SA Switzerland.
Projektwebseite: www.nautilus-project.eu