Brennstoffzellen gehen an Bord

Brennstoffzellen gehen an Bord

Siqens-forschungsschiff
MFC für maritime Anwendungen (Quelle: Siqens)

Brennstoffzellen gelten als Allround-Talente. Deswegen wird auch immer wieder der Einsatz im maritimen Sektor getestet. Bislang fehlte es hier jedoch an durchschlagenden Erfolgen. Trotzdem bemühen sich nach wie vor verschiedene Unternehmen darum, in diesem anspruchsvollen Anwendungsspektrum mit ihren Systemen Fuß zu fassen: Die Siqens GmbH erprobt beispielsweise derzeit ihre Hochtemperatur-Methanolbrennstoffzelle (HT-MFC) auf einem Segelschiff, während sunfire ihre bislang nur auf dem Land erprobte Festoxidbrennstoffzelle jetzt erstmals auch auf dem Wasser einsetzen möchte.

Siqens ist ein noch junges Unternehmen. Es wurde im Jahr 2012 gegründet und verspricht, ab dem Jahr 2017 marktreife Brennstoffzellensysteme anbieten zu können. Im Mittelpunkt seiner Aktivitäten steht derzeit der Energiewandler Ecoport 800, eine methanolbetriebene Brennstoffzelle, die mit jeweils 20 l Kraftstoff für 48 Stunden eine Leistung von 800 W liefert. Konzipiert ist das System für verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten – von wetterunabhängigen APU-Systemen in Wohnmobilen, Segelbooten und Freizeithütten über Range Extender bis hin zu unabhängigen Stromversorgungssystemen in der Industrie.

Während der Sail 2015 präsentierte Siqens im August zusammen mit dem ttz Bremerhaven sowie dem dänischen Membranhersteller Danish Power Systems (DPS) ein Segelschiff, die MHD Marleen, auf der ein Vorserienmodell der Ecoport 800 zusammen mit einem Akku als Zwischenspeicher installiert ist.

Der Schiffseigentümer Hermann Behrens berichtete HZwei, sein Ziel sei, das unverdünnte Methanol zukünftig nicht nur für die Brennstoffzelle, sondern auch für den Verbrennungsmotor zu verwenden. Die Leitungen dafür lägen schon bereit und der Dieselmotor sei durchaus für Methanol geeignet, so Behrens. Parallel dazu bemüht er sich um den Kraftstoffnachschub. Dafür favorisiere er Methanolabfüllstationen, wie es sie seinen Ausführungen zufolge in China bereits gibt, da eine derartige Versorgung sehr viel günstiger sei als eine Befüllung mit Methanolkanistern. Entsprechende Gespräche mit Reedern und Yacht-Besitzern werden bereits geführt.

Behrens zeigte sich zuversichtlich, dass sowohl die weitere Umrüstung seines Bootes als auch die noch kommenden Gespräche positiv verlaufen, so dass dann anschließend die eingesetzte Technik auch beispielsweise in Lkw Einzug halten könne. Da der Einsatz von Brennstoffzellen in Schiffen seinen Worten zufolge „die schwierigste Anwendung ist“, könnten später auch andere Bereiche von dieser Entwicklung profitieren.

sunfire geht im Vergleich dazu mit deutlich leistungsstärkeren Systemen auf See. Das Dresdner Unternehmen lieferte jetzt im August wie geplant eines seiner SOFC-Aggregate an ThyssenKrupp Marine Systems aus (s. HZwei-Heft Okt. 2014). Das Hochtemperatur-Brennstoffzellenmodul, das jetzt 50 kW, und nicht wie ursprünglich vorgesehen 40 kW, aufweist, wird im Rahmen des Projekts SchiffsIntegration BrennstoffZelle (SchIBZ) innerhalb des NIP-Leuchtturmvorhabens e4ships zunächst an Land in Betrieb genommen und dann im Jahr 2016 auf See in dem Frachtschiff MS Forester der Reederei Braren erprobt. Dort soll es 25 bis 50 Prozent der Bordstromversorgung übernehmen. Als Brennstoff kommt schwefelarmer Dieselkraftstoff zum Einsatz.

Weltumrundung mit Solar-Wasserstoff

Energy Observer: Weltumrundung mit Solar-Wasserstoff

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Katamaran mit sauberem Antrieb, © Energy Observer

Seit diesem Sommer läuft die Weltumfahrung des Solar-Wind-Wasserstoff-Katamarans Energy Observer. Fast vier Jahre haben die Vorbereitungsmaßnahmen gedauert, bis im Juli 2017 die Schiffstaufe und der offizielle Start erfolgen konnten. Während ihrer insgesamt sechs Jahre dauernden Reise in rund 50 Länder wollen die Initiatoren über erneuerbare Energien informieren, nachhaltige Technologie präsentieren und deren Potential demonstrieren. Im Mittelpunkt steht dabei die Energieautonomie.

Die Idee für dieses Vorhaben kam im Jahr 2013 von Frédéric Dahirel, der Victorien Erussard auf die Konstruktion eines Solarkatamarans ansprach. Erussard, Marineoffizier und Wettkampfsegler, kaufte daraufhin gemeinsam mit Jérome Delafosse für 500.000 Euro ein ehemaliges Segelrennboot, das 1994 die Jules Verne Trophy gewonnen hatte, und stellte eine Mannschaft zusammen.

link-to-hzwei-web

Sonne, Wind und Wasserstoff

Zu den ersten Aufgaben der Mannschaft zählte es, aus dem Segelrennboot in Saint-Malo, Frankreich, einen Solarkatamaran zu machen. Dafür wurde der ursprünglich 24,4 m lange und 12,8 m breite Doppelrumpf auf 30,5 m gestreckt und anstelle des Segels mit Photovoltaikmodulen, Windturbinen und einem Elektrolyseur plus Brennstoffzellensystem ausgestattet.

Neben den 130 m2 Solarzellen (21 kW) verfügt das 30 Tonnen schwere Schiff über zwei senkrechte Windturbinen mit jeweils 1 kW sowie einen Kite-Schirm. Der Lenkdrachen soll sowohl den Energiebedarf reduzieren als auch – bei optimaler Ausrichtung – die beiden 41-kW-Elektromotoren in Stromgeneratoren umwandeln. Mit Hilfe des selbst erzeugten Ökostroms wird dann an Bord per Elektrolyse Wasserstoff (4 Nm3/h) aus Salzwasser hergestellt. Dafür wurde zusätzlich extra eine auf Umkehrosmose basierende Entsalzungsanlage an Bord installiert.

Eine Reise für die Zukunft

Erstmals zu Wasser gelassen wurde das umgebaute Boot am 14. April 2017. Kapitän Victorien Erussard erschien allerdings erst kurz vorm Stapellauf, weil am selben Tag sein zweiter Sohn das Licht der Welt erblickte. Erussard sagte: „Das Boot zu sehen, das zum ersten Mal das Wasser berührt, ist so ein tolles Gefühl! Ab jetzt werden wir alle diese neuen Technologien testen – vor allem den Elektrolyseur und die Brennstoffzelle.“ Expeditionsleiter Delafosse ergänzte: „Es ist ein einzigartiger Moment mit tollen Emotionen. Dieser Start ist der Beginn unserer Odyssee für die Zukunft.“

„Dieses Projekt spiegelt die notwendigen Veränderungen weltweit wider.“

Nicolas Hulot, Paten vom Energy Observer

Von ihrem Heimathafen in der Bretagne brachen Dahirel und Erussard am 26. Juni 2017 um 8 Uhr in Richtung Paris auf. Am 4. Juli erreichten die Abenteurer die französische Hauptstadt, wo die Energy Observer zwei Tage später von ihren Paten, dem Energiewende-Minister Nicolas Hulot sowie CEA-Liten Generaldirektorin Florence Lambert, getauft wurde. Außerdem waren die Bürgermeisterin von Paris Anne Hidalgo und Bertrand Piccard, Abenteurer und Präsident der Solar Impulse Foundation, zugegen.

Der Pariser Zwischenstopp von Energy Observer dauerte bis zum 15. Juli, gefolgt von einer weiteren Station in Boulogne sur Mer, bevor das Schiff nochmals „wegen einer kurzen Reparatur“ – wie es seitens der Organisatoren hieß – den Heimathafen ansteuerte. Ende August ging es im Rahmen der „Tour de France“ weiter nach Cherbourg-en-Cotentin, Nantes und Bordeaux. Anschließend soll es ins Mittelmeer gehen. Eine mögliche Station ist auch Hamburg, allerdings wohl erst 2019. Während der gesamten Fahrt, die von der ersten Minute an live im Internet über online-trecking nachvollzogen werden kann, sind insgesamt über 100 Stopps vorgesehen.

Bertrand Piccard

Vorbild des Energy Observers ist die Weltumrundung von Bertrand Piccard und André Borschberg in ihrem Elektroflugzeug Solar Impulse 2 (ca. 17.000 Solarzellen, vier Elektromotoren, Spannweite: 72 m, Fluggeschwindigkeit: 48 km/h). Die beiden Abenteurer waren im März 2015 in Abu Dhabi gestartet und am 26. Juli 2016 wieder in der Hauptstadt der Vereinigten Arabischen Emirate gelandet. Die reine Flugzeit für die mehr als 40.000 Kilometer betrug knapp 510 Stunden, wobei das Flugzeug allein von Solarenergie angetrieben wurde. Die lange Projektlaufzeit war einem Akku-Defekt geschuldet, der eine neunmonatige Pause notwendig gemacht hatte. Trotzdem gratulierte der damalige Uno-Generalsekretär Ban Ki Moon den beiden mit den Worten: „Das ist ein historischer Tag.“ Piccard beende zwar seine Reise, so Ban, aber dies sei erst der Anfang für eine nachhaltige Welt gewesen.

www.energy-observer.org

http://energyobserver.geovoile.com/tourdumonde/2017/tracker/?lg=en

Die ersten Förderbescheide der Bundesregierung für E-Busse

Tatsächlich hat der geschäftsführende Bundesverkehrsminister Christian Schmidt (CSU) in dieser Woche die ersten 60 Förderbescheide über insgesamt zwölf Millionen Euro an Kommunen übergeben, damit die Sofortmaßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität beginnen können.

Flensburg sollte sofort Anträge, für saubere Busse, in Berlin stellen.

Hier sehen Sie einen Hyundai H2 e-Bus.

Schon 2016 hätten mit überschüssiger Windkraft 600.000 E-Fahrzeuge je 10.000 Kilometer fahren können

VON BERNWARD JANZING            TAZ Artikel vom 18.11.2017

Lange Ladezeiten, kurze Reichweiten, teure Batterien – dem Elektroauto werden viele Mankos nachgesagt. Doch nicht alle erweisen sich bei genauer Betrachtung als stichhaltig. Umgekehrt gibt es zugleich Herausforderungen, über die wenig gesprochen wird – und die könnten am Ende das größere Problem sein. Die Ladezeit zum Beispiel dürfte die Technik kaum hemmen, denn sie ist weniger relevant als es vordergründig scheint. Anders als Benziner wird man die E-Fahrzeuge nämlich in der Regel dann tanken, wenn sie ohnehin parken – und das tut ein durchschnittlicher Pkw 23 Stunden am Tag.
Auch die Reichweiten, nach Firmenangaben zwischen 100 und über 500 Kilometern (Modell Tesla S), sind kein Problem, wenn man einen neuen Umgang mit der Mobilität findet – und zwar auf Basis von Mietsystemen. Dann wählt der Fahrer je nach Bedürfnis das passende Gefährt, und für die meisten Fahrten reicht das Batteriefahrzeug aus. Entsprechend bestätigt der Bundesverband Carsharing: „Die Reichweitenbegrenzung der Elektrofahrzeuge stellt im Carsharing-Einsatz kein Hemmnis dar.“

Ein viel relevanteres Hemmnis könnte aber das bislang fehlende Geschäftsmodell für Tankstellen sein: „Mit öffentlichen Ladesäulen für Elektroautos lässt sich derzeit noch kein Geld verdienen, da bisher zu wenige Fahrzeuge auf der Straße sind“, sagt Stefan Kapferer, Chef des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft. Nur aus Imagegründen (etwa auf einem Firmenparkplatz) oder zur direkten Kundenwerbung (etwa vor einem Hotel) lassen die Säulen sich derzeit kalkulieren.

Auf Dauer wird man für Tankstellen eine Vollkostenrechnung anstellen müssen

Steigt jedoch die Zahl der Elektroautos, sodass die Ladestationen ausreichend frequentiert werden, kommen auf die Netze große Herausforderungen zu. Für eine Schnellladung sind mindestens 22 Kilowatt nötig, diskutiert werden in der Branche gar Ladeleistungen bis 350 Kilowatt. Dafür müssen Trafostationen aufgerüstet, und Netze ausgebaut werden. Die Kosten wird die Stromwirtschaft an die Autofahrer weitergeben müssen. Ob diese jedoch bereit sein werden, das zu bezahlen? Bislang wird der Fahrstrom zumeist noch zum Haushaltstarif verkauft, alles andere gilt am Markt als noch nicht durchsetzbar. Doch auf Dauer wird man für die Tankstellen eine Vollkostenrechnung anstellen müssen. Die Nationale Plattform Elektromobilität geht davon aus, dass der Kunde bereit sein muss, „pro Ladung einen Preisaufschlag von 1,50 bis 2 Euro zu den einfachen Stromkosten zu tragen“, beziehungsweise „ein zeitbasiertes und Ladetechnik-abhängiges Preismodell zu akzeptieren“.

Gerade der letzte Punkt ist für die ökonomische Betrachtung wichtig, denn der Zeitwert von Strom schwankt erheblich, wie der Spotmarkt der Strombörse zeigt. Bislang reichen die Versorger die Preisschwankungen nicht an Privatkunden weiter, doch bei hohen Ladeleistungen werden sie sich das kaum mehr leisten können. Spontanes Tanken kann dann teuer werden. Fraglich ist, ob die Fahrer das akzeptieren werden.

So lenkt der Druck, auf Ladetermine zu achten, den Blick auf eine Alternative zur Batterie, die das alles nicht braucht; auf Elektroautos, die mit Wasserstoff betankt werden. Sie erzeugen den notwendigen Strom erst an Bord in einer Brennstoffzelle. Der Wasserstoff kann jeweils dann erzeugt und gespeichert werden, wenn Strom aus erneuerbaren Quellen im Überfluss vorhanden ist. Damit stabilisiert die Mobilität das Netz gar, statt es zu belasten.

Große Strommengen stünden zur Verfügung: 2016 wurden in Deutschland 3,7 Milliarden Kilowattstunden aus erneuerbaren Energien nicht erzeugt, weil das Netz den Strom nicht aufnehmen konnte. Vor allem Windkraftanlagen wurden abgeregelt. Die verlorene Strommenge hätte genug Treibstoff ergeben, um mehr als 600.000 Pkw für jeweils 10.000 Kilometer mit Wasserstoff zu betanken. Die entsprechenden Fahrzeuge gibt es bereits. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg hat aktuell drei in Gebrauch, einen Mercedes der B-Klasse, einen Toyota Mirai, einen Hyundai ix35. Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien, sieht die Technik auf einem guten Weg: „Die Fahrzeuge sind ohne Einschränkungen alltagstauglich.“ In drei Minuten sind sie vollgetankt, ihre Reichweite liegt bei bis zu 600 Kilometern. Die Betreibergesellschaft H2 Mobility Deutschland, hinter der Firmen wie Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und Total stehen, will bis 2019 in Deutschland 100 Tankstellen aufbauen. Zeitgleich entstehen aber auch allenthalben Ladesäulen für Batteriefahrzeuge. Ob diese doppelte Infrastruktur nicht am Ende Investitionsruinen hinterlässt? Wissenschaftler Hebling sieht das gelassen: „Beide Technologien werden nebeneinander existieren können.“ Zumal die Investitionskosten überschaubar seien: „1.000 Wasserstofftankstellen kosten so viel, wie 50 Kilometer Autobahn.“ So dürften Batterie und Brennstoffzelle künftig im Wettbewerb stehen – wie heute Benziner und Diesel.

VON BERNWARD JANZINGLange Ladezeiten, kurze Reichweiten, teure Batterien – dem Elektroauto werden viele Mankos nachgesagt. Doch nicht alle erweisen sich bei genauer Betrachtung als stichhaltig. Umgekehrt gibt es zugleich Herausforderungen, über die wenig gesprochen wird – und die könnten am Ende das größere Problem sein. Die Ladezeit zum Beispiel dürfte die Technik kaum hemmen, denn sie ist weniger relevant als es vordergründig scheint. Anders als Benziner wird man die E-Fahrzeuge nämlich in der Regel dann tanken, wenn sie ohnehin parken – und das tut ein durchschnittlicher Pkw 23 Stunden am Tag.
Auch die Reichweiten, nach Firmenangaben zwischen 100 und über 500 Kilometern (Modell Tesla S), sind kein Problem, wenn man einen neuen Umgang mit der Mobilität findet – und zwar auf Basis von Mietsystemen. Dann wählt der Fahrer je nach Bedürfnis das passende Gefährt, und für die meisten Fahrten reicht das Batteriefahrzeug aus. Entsprechend bestätigt der Bundesverband Carsharing: „Die Reichweitenbegrenzung der Elektrofahrzeuge stellt im Carsharing-Einsatz kein Hemmnis dar.“

Ein viel relevanteres Hemmnis könnte aber das bislang fehlende Geschäftsmodell für Tankstellen sein: „Mit öffentlichen Ladesäulen für Elektroautos lässt sich derzeit noch kein Geld verdienen, da bisher zu wenige Fahrzeuge auf der Straße sind“, sagt Stefan Kapferer, Chef des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft. Nur aus Imagegründen (etwa auf einem Firmenparkplatz) oder zur direkten Kundenwerbung (etwa vor einem Hotel) lassen die Säulen sich derzeit kalkulieren.

Auf Dauer wird man für Tankstellen eine Vollkostenrechnung anstellen müssen

Steigt jedoch die Zahl der Elektroautos, sodass die Ladestationen ausreichend frequentiert werden, kommen auf die Netze große Herausforderungen zu. Für eine Schnellladung sind mindestens 22 Kilowatt nötig, diskutiert werden in der Branche gar Ladeleistungen bis 350 Kilowatt. Dafür müssen Trafostationen aufgerüstet, und Netze ausgebaut werden. Die Kosten wird die Stromwirtschaft an die Autofahrer weitergeben müssen. Ob diese jedoch bereit sein werden, das zu bezahlen? Bislang wird der Fahrstrom zumeist noch zum Haushaltstarif verkauft, alles andere gilt am Markt als noch nicht durchsetzbar. Doch auf Dauer wird man für die Tankstellen eine Vollkostenrechnung anstellen müssen. Die Nationale Plattform Elektromobilität geht davon aus, dass der Kunde bereit sein muss, „pro Ladung einen Preisaufschlag von 1,50 bis 2 Euro zu den einfachen Stromkosten zu tragen“, beziehungsweise „ein zeitbasiertes und Ladetechnik-abhängiges Preismodell zu akzeptieren“.

Gerade der letzte Punkt ist für die ökonomische Betrachtung wichtig, denn der Zeitwert von Strom schwankt erheblich, wie der Spotmarkt der Strombörse zeigt. Bislang reichen die Versorger die Preisschwankungen nicht an Privatkunden weiter, doch bei hohen Ladeleistungen werden sie sich das kaum mehr leisten können. Spontanes Tanken kann dann teuer werden. Fraglich ist, ob die Fahrer das akzeptieren werden.

So lenkt der Druck, auf Ladetermine zu achten, den Blick auf eine Alternative zur Batterie, die das alles nicht braucht; auf Elektroautos, die mit Wasserstoff betankt werden. Sie erzeugen den notwendigen Strom erst an Bord in einer Brennstoffzelle. Der Wasserstoff kann jeweils dann erzeugt und gespeichert werden, wenn Strom aus erneuerbaren Quellen im Überfluss vorhanden ist. Damit stabilisiert die Mobilität das Netz gar, statt es zu belasten.

Große Strommengen stünden zur Verfügung: 2016 wurden in Deutschland 3,7 Milliarden Kilowattstunden aus erneuerbaren Energien nicht erzeugt, weil das Netz den Strom nicht aufnehmen konnte. Vor allem Windkraftanlagen wurden abgeregelt. Die verlorene Strommenge hätte genug Treibstoff ergeben, um mehr als 600.000 Pkw für jeweils 10.000 Kilometer mit Wasserstoff zu betanken. Die entsprechenden Fahrzeuge gibt es bereits. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg hat aktuell drei in Gebrauch, einen Mercedes der B-Klasse, einen Toyota Mirai, einen Hyundai ix35. Christopher Hebling, Bereichsleiter Wasserstofftechnologien, sieht die Technik auf einem guten Weg: „Die Fahrzeuge sind ohne Einschränkungen alltagstauglich.“ In drei Minuten sind sie vollgetankt, ihre Reichweite liegt bei bis zu 600 Kilometern. Die Betreibergesellschaft H2 Mobility Deutschland, hinter der Firmen wie Air Liquide, Daimler, Linde, OMV, Shell und Total stehen, will bis 2019 in Deutschland 100 Tankstellen aufbauen. Zeitgleich entstehen aber auch allenthalben Ladesäulen für Batteriefahrzeuge. Ob diese doppelte Infrastruktur nicht am Ende Investitionsruinen hinterlässt? Wissenschaftler Hebling sieht das gelassen: „Beide Technologien werden nebeneinander existieren können.“ Zumal die Investitionskosten überschaubar seien: „1.000 Wasserstofftankstellen kosten so viel, wie 50 Kilometer Autobahn.“ So dürften Batterie und Brennstoffzelle künftig im Wettbewerb stehen – wie heute Benziner und Diesel.