Verbrenner statt Brennstoffzelle: Augsburger Schiffsmotor läuft mit reinem Wasserstoff
Everllence hat einen Viertaktmotor für Schiffe mit 100 % reinem Wasserstoff getestet. Bekommt die Brennstoffzelle Konkurrenz?
Der umgerüstete Forschungsprüfstand in Augsburg: Hier lief ein Viertaktmotor erstmals mit 100 % Wasserstoff
Foto: Michael Richter/Everllence
Erst vergangene Woche machte ein EU-Konsortium mit einer Brennstoffzelle für Schiffe im zweistelligen Megawatt-Bereich von sich reden. Kurz darauf präsentierte Everllence (ehemals MAN Energy Solutions) einen Alternativvorschlag: In seinem Augsburger Werk betrieb der Maschinenbauer erstmals einen Viertakt-Verbrennermotor für Schiffe mit reinem Wasserstoff.
Eine Frage liegt auf der Hand: Eröffnet sich hier ein alternativer Technologiepfad, und braucht die Schifffahrt überhaupt eine Brennstoffzelle, wenn der Verbrennungsmotor auch mit Wasserstoff laufen kann?
Inhaltsverzeichnis
Was genau passiert ist
Everllence hat am Standort Augsburg einen Prüfstand für Forschungsmotoren so umgerüstet, dass er mit Wasserstoff betrieben werden kann. Das meldete das Unternehmen am Donnerstag (26. Februar).
Einen komplett neuen Motor hat Everllence dabei nicht entwickelt. Grundlage ist der existierende Viertakt-Typ 35/44DF, eine Dual-Fuel-Baureihe, die bisher mit Erdgas und Diesel läuft. Im Rahmen des Ende 2023 gestarteten Projekts HydroPoLEn wurde dieser mittelschnelllaufende Einzylinder-Forschungsmotor so modifiziert, dass er mit 100 % Wasserstoff betrieben werden kann.
Dafür entwickelte das Konsortium einen neuen Verbrennungsprozess inklusive angepasster Einspritzung, Zündung und tribologischer Systeme. Zudem entstand ein Konzept, das Antriebseinheit und Kraftstoffspeicher als integriertes System zusammendenkt. Laut Everllence konnte die Leistungsdichte unter Wasserstoffbetrieb deutlich gesteigert werden.
H2-Verbrenner seit 2021
Bereits 2021 brachte das Unternehmen, damals noch als MAN Energy Solutions, Viertaktmotoren auf den Markt, die mit einem Wasserstoffanteil von 25 % laufen.
Der Sprung auf 100 % ist aber technisch eine andere Hausnummer. Wasserstoff brennt schneller und heißer als Erdgas, was grundlegende Änderungen an Brennraum, Einspritzsystem und Wärmemanagement erfordert.
Wie weit ist das Projekt?
Projektmanager Cornelius Wagner sagte in der Meldung vom 26. Februar, man befinde sich noch in einem frühen Stadium auf dem Weg zu einer marktreifen Antriebslösung. Wasserstoff stelle erhebliche Anforderungen an den Motorbetrieb und erfordere eine optimale Anpassung von Sicherheitssystemen und Komponenten.
Der Forschungsmotor läuft also nur auf dem Prüfstand. Von einem serienreifen Schiffsantrieb ist HydroPoLEn noch weit entfernt. Anders als die Headline mancher Fachmedien suggeriert, handelt es sich nicht um einen fertigen Schiffsmotor, sondern um einen umgebauten Einzylinder-Versuchsträger.
Ähnlich wie beim Brennstoffzellen-Projekt MiNaMi, das frühestens 2028 einen Prototyp anstrebt, geht es also zunächst um den Nachweis, dass die Technologie grundsätzlich funktioniert.
Verbrennung vs. Brennstoffzelle: Zwei Philosophien
Der Vergleich mit dem Anfang Februar gestarteten Projekt ist spannend. Dort wird Wasserstoff in einer PEM-Brennstoffzelle elektrochemisch in Strom umgewandelt. Die Technologie gilt als effizient und leiser als der Verbrenner, befindet sich technologisch aber im Forschungsstadium. MiNaMi entwickelt derzeit Brennstoffzellen mit einer Kapazität von 10 MW.
Everllence will Wasserstoff dagegen wie Diesel oder Schweröl klassisch verbrennen. Der Vorteil: Die Grundtechnik des Viertaktmotors ist in der Schifffahrt seit Jahrzehnten erprobt. Reedereien kennen die Wartung, Werften die Integration, Zulieferer die Ersatzteile. Der Umstieg auf einen H2-Verbrenner wäre für die Branche damit weniger disruptiv als der Wechsel auf eine ganz andere Antriebsarchitektur wie sie die Brennstoffzelle erfordert.
Allerdings erreicht der Verbrennungsmotor prinzipbedingt einen niedrigeren Wirkungsgrad als eine Brennstoffzelle. Und auch wenn bei der Wasserstoffverbrennung kein CO2 entsteht, erzeugt sie doch umweltschädliche Stickoxide. Das Problem lässt sich technisch einschränken, ist aber nicht trivial.
Wer arbeitet am maritimen H2-Verbrenner?
HydroPoLEn ist ein Verbundprojekt, das Fördermittel vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des Maritimen Forschungsprogramms erhält. Neben dem Motorenentwickler Everllence sind beteiligt:
- die WTZ GmbH in Roßlau (Prüfstandtechnik und Thermodynamik),
- der Lehrstuhl für nachhaltige mobile Antriebssysteme (NMA) an der TU München (Forschung und Modellierung)
- Tenneco (Komponentenfertigung und Wärmemanagement)
- Die Kreuzfahrtreederei Carnival Maritime ist assoziierter Partner. Möglicherweise könnten Passagierschiffe also zu den ersten Anwendungsfällen gehören.
Elektrolyseurproduktion nebenan
In Augsburg betreibt Everllence nicht nur sein Entwicklungs- und Produktionszentrum für die Viertakt-Gasmotorentechnik. Parallel baut Everllences Elektrolyseur-Tochter Quest One (ehemals H-TEC Systems) dort seit Ende 2024 eine Demonstrationsanlage für ihren Großelektrolyseur „Modular Hydrogen Platform“.
Die PEM-Anlage soll in 10-MW-Blöcken skalierbar sein und bald in den Testbetrieb gehen. Augsburg wird also ein Standort, an dem das Unternehmen Wasserstofferzeugung (über Quest One) und -verbrauch zusammenbringt.
Warum nicht Methanol oder Ammoniak?
Die maritime Branche diskutiert seit Jahren verschiedene Treibstoffalternativen. Das häufig genannte Methanol bietet Vorteile bei der Handhabung und ist auf einzelnen Schiffen schon im Einsatz. Prominente Beispiele finden sich bei der dänischen Reederei Maersk.
Auch Ammoniak gilt wegen seiner hohen Energiedichte als vielversprechend für lange Strecken, ist aber giftig und schwer zu handhaben.
Reiner Wasserstoff wurde für die Schifffahrt lange als unpraktisch abgetan: zu voluminös, zu aufwendig in der Speicherung. Everllence hält dagegen: „Im Wettlauf um künftige Antriebstechnologien im maritimen Sektor spielt Wasserstoff neben Ammoniak und Methanol eine entscheidende Rolle“, so Matthias Auer, Leiter Performance & Emissions bei Everllence, in einer Pressemitteilung. Da keine einzelne Technologie „in absehbarer Zeit“ für alle Anwendungen optimal sein werde, müssten Unternehmen „flexibel bleiben und alle Optionen prüfen.“
Zwei Wege, ein Ziel
Die Schifffahrt steht vor derselben Frage wie der Straßenverkehr vor zehn Jahren: Welche Technologie setzt sich durch? Im Fall der Schiffe könnte es auf ein sowohl – als auch hinauslaufen: Brennstoffzellen da, wo Effizienz und leiser Betrieb entscheidend sind, etwa auf Fähren in Küstennähe. H2-Verbrenner könnten ihre Stärken dagegen auf Langstrecken ausspielen, wo robuste und wartungsfreundliche Technik gefragt ist.
Die Schifffahrt erzeugt knapp 3 % der weltweiten Treibhausgasemissionen. Dass innerhalb einer Woche zwei grundverschiedene H2-Projekte Fortschritte melden, deutet darauf hin, dass die Suche nach Alternativen ernsthaft begonnen hat.
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