Die Schifffahrt steht vor einem grundlegenden Wandel: steigendes Umweltbewusstsein und zunehmende regulatorische Emissionsvorgaben erfordern innovative Lösungen, um die Passagierschiffe klimafreundlicher zu gestalten. Gemeinsam mit der Meyer Werft und Freudenberg Fuel Cell e-Power Systems entwickelt das DLR in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit einem Fördervolumen von 18,7 Millionen Euro geförderten Projekt zero4cruise die PEM-Brennstoffzellentechnologie für maritime Großsysteme weiter.
Mit neuen Antriebskonzepten in eine nachhaltige Zukunft
Die Schifffahrtsbranche ist gefordert, klimaschädliche Emissionen zu reduzieren und umweltfreundlichere Antriebstechnologien einzuführen. Hierbei stoßen herkömmliche dieselmotorbasierte Antriebssysteme zunehmend an ihre technischen und wirtschaftlichen Grenzen.
Hier setzt das Forschungsprojekt zero4cruise an, um klimafreundlichere Antriebssysteme zu entwickeln und voranzutreiben. Ziel ist es, innovative Energie- und Antriebskonzepte zu entwickeln, die sich sowohl für Neubauten als auch für die Nachrüstung bestehender Schiffe (Retrofits) eignen.
Brennstoffzellentechnologie im Fokus
Ein zentrales Element des Projektes ist die Weiterentwicklung von PEM-Brennstoffzellensystemen (Proton Exchange Membrane) für maritime Großanwendungen.
Ein metallischer PEM-Brennstoffzellen-Stack wird entwickelt und erprobt.
Die aktive Fläche beträgt 1200 Quadratzentimeter mit einer Leistung von 250 Kilowatt. Das Konzept ist skalierbar bis 1 Megawatt.
Im Projekt wird ein Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen-Stack mit metallischen Bipolarplatten und einer Leistung von 125 kW entwickelt, der für Power-Packs mit 1 Megawatt Leistung geeignet ist.
In Kombination mit dem Energieträger Methanol bietet diese Technologie ein großes Potenzial, um Schiffe mit Strom, Wärme und Kälte zu versorgen – emissionsarm und effizient. Aufbauend auf den Entwicklungen und Erfahrungen der Projektbeteiligten wird diese Technologie weiterentwickelt und zur Marktreife gebracht.- Die Nutzung von Brennstoffzellensystemen an Bord eröffnet der Schifffahrt neue Möglichkeiten, den Weg zur Klimaneutralität zu beschreiten.
Das Konsortium hinter zero4cruise
Das Projekt vereint die Expertise führender Partner:
das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das langjährige Forschungserfahrung im Bereich emissionsfreier Antriebe einbringt. Die Aufgaben des DLR im Rahmen von zero4cruise umfassen die Vorentwicklung und Erprobung der Technologie für maritime Großstacks und Systeme.
Am DLR-Institut für Technische Thermodynamik erfolgt die Vorentwicklung der Brennstoffzellenstacks in einer für den maritimen Markt relevanten Größenordnung. Dies beinhaltet die konsequente Umsetzung innovativer Technologieansätze sowohl im Bereich der LT-PEM als auch der HT-PEM. Ziel ist der Aufbau prototypischer Brennstoffzellenstacks mit 250 kW (LT-PEM) bzw. 120 kW (HT-PEM) einschließlich deren Leistungsnachweis im Labor.
Am DLR-Institut für Maritime Energiesysteme erfolgt die Langzeiterprobung eines maritimen 500 kW Brennstoffzellensystems. Ziel ist es, reale Lastzyklen eines Kreuzfahrtschiffes nachzubilden, um die Langzeittauglichkeit des Systems nachzuweisen. Darüber hinaus werden Funktionstests an neu entwickelten LT- und HT-PEM-Brennstoffzellenstacks im maritimen Energielabor durchgeführt, um die Entwicklung hin zur Systemebene sicherzustellen.
Gemeinsam verfolgen die Projektbeteiligten das Ziel, die Marktaktivierung der Brennstoffzellentechnologie für Hochsee-Passagierschiffe voranzutreiben. Dazu gehört die Entwicklung und Skalierung von Großsystemen, die den spezifischen Anforderungen des maritimen Sektors – wie Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer – gerecht werden.
