Wasserstoff im Metallpulver: Wie Kreuzfahrtschiffe im Hafen Strom erzeugen sollen
Kabinen, Küchen und Klimaanlagen brauchen im Hafen weiter Strom. Ohne Landanschluss laufen dafür meist die Dieselgeneratoren. Ein Forschungsprojekt setzt auf chemisch gebundenen Wasserstoff – und nimmt dafür ein Gewichtsproblem in Kauf.
Liegezeit ist Generatorzeit: Ohne Landstrom erzeugen Kreuzfahrtschiffe ihren Strom im Hafen mit Dieselaggregaten.
Foto: picture alliance / osnapix | Michael Titgemeyer
Wenn ein Kreuzfahrtschiff festmacht, laufen unter Deck meist die Dieselgeneratoren weiter. Kabinen, Restaurants, Klimaanlagen und Pools brauchen auch am Kai Strom. Rund 30.000 l Diesel verbrennt ein großes Schiff dabei in 8 bis 10 h Liegezeit, schätzt der Landstrom-Ausrüster Wabtec. Sauberer wäre Strom per Kabel von Land. Doch der ist noch selten. Erst ab 2030 fordert die EU große Passagier- und Containerschiffe dazu auf, in vielen Häfen grundsätzlich Landstrom oder eine emissionsfreie Alternative zu nutzen. Mitgliedstaaten müssen dann entsprechende Kapazitäten bereitstellen.
Auf diese Lücke zielt H2MASS, ein neues Forschungsprojekt des Helmholtz-Zentrums Hereon, der Meyer Werft und der Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr Hamburg (HSU). Geplant ist ein Wasserstoffspeiche mit 4 MW Leistung, der große Passagierschiffe im Hafen für bis zu 10 h mit Strom versorgen soll. Assoziierter Partner ist Carnival Maritime, die Hamburger Flottenmanagerin der Kreuzfahrtmarken AIDA und Costa.
Im Fokus steht ein graues Metallpulver, das Wasserstoff aufsaugt wie ein Schwamm. Laut Hereon speichert es das Gas dichter als herkömmliche Hochdrucktanks. Was dahintersteckt und wo der Haken liegt.
Inhaltsverzeichnis
Wie Metallpulver Wasserstoff speichert
Metallhydride entstehen, wenn Metalle Wasserstoff chemisch binden. Bestimmte Legierungen lagern die Wasserstoffatome dafür in den Lücken ihres Kristallgitters ein. Dafür werden die Metalle zuvor zu feinen Pulvern gemahlen.
- Zum Beladen genügt vergleichsweise wenig Druck; herkömmliche Drucktanks pressen das Gas dagegen mit bis zu 700 bar zusammen.
- Zum Entladen braucht das Pulver Wärme, erst bei moderaten Temperaturen gibt es den Wasserstoff wieder frei.
- An Bord kann diese Wärme die Brennstoffzelle liefern, die aus dem Wasserstoff Strom erzeugt. Ihre Abwärme löst das Gas aus dem Speicher, was den Wirkungsgrad des Gesamtsystems nach Hereon-Angaben erhöht.
Weil der Wasserstoff chemisch gebunden ist, kann nicht die gesamte Speichermenge schlagartig entweichen. Das Hereon stuft die Technik deshalb als sicherer ein als Druck- oder Flüssigspeicher. Sie ist auch schon im Einsatz; deutsche Brennstoffzellen-U-Boote der Klasse 212A speichern ihren Wasserstoff etwa seit den frühen 2000er-Jahren in Metallhydriden.
Das Hereon testet die Tanks bereits auf See. Das zentrumseigene Forschungsschiff Coriolis, getauft im November 2024, soll mit einer Metallhydrid-Tankladung rund fünf Stunden rein wasserstoffelektrisch fahren können.
Skalierung auf Kreuzfahrtschiffsniveau
H2MASS soll die Technik nun in eine Dimension heben, die sich für Kreuzfahrtschiffe eignet. Über 48 Monate wollen die Partner ein schiffbaulich integrierbares Energiesystem mit 4 MW Leistung entwickeln.
Es soll die sogenannte Hotellast decken, also den Strombedarf für alles außer dem Antrieb, von der Kabinenbeleuchtung bis zur Küche. Die Meyer Werft koordiniert das Konsortium und entwirft das Schiffskonzept, inklusive Sicherheits- und Zulassungsfragen. Das Hereon baut das Speichermodul samt Demonstrator, die HSU steuert einen digitalen Zwilling des Systems bei. Fördergeld erhält H2MASS vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWE). Eine konkrete Summe nennt die Pressemitteilung nicht.
Warum Wasserstoff?
Allein die Nachrüstung eines Schiffs für den Landstrombetrieb kostet nach Recherchen des Fachportals Cruisetricks 300.000 bis 2 Mio. €, dazu kommen die Kosten für Anlagen an jedem Liegeplatz. Die EU-Regeln lassen deshalb Alternativen an Bord zu: Wer seinen Hafenstrom aus Batterien, Brennstoffzellen oder Erneuerbaren bezieht, ist laut Hamburg Port Authority von der Landstrompflicht ausgenommen
Die naheliegendste Bord-Alternative wären Batterien. Doch der Bedarf ist schlicht zu groß. Die 4 MW Leistung, die H2MASS zur Deckung der Hotellast entwickelt, entsprechen über eine zehnstündige Liegezeit 40 MWh. Das größte bislang für ein Kreuzfahrtschiff georderte Batteriesystem, ein 10-MWh-Speicher für die AIDAprima, deckt davon nur ein Viertel.
Vor allem aber müsste die Batterie irgendwo geladen werden: auf See mit Dieselstrom aus den Generatoren oder im Hafen per Landstrom, womit die Lücke bliebe, die sie schließen soll. Wasserstoff lässt sich dagegen wie Treibstoff lagern. Auch schwimmende Wasserstoff-Kraftwerke, die Schiffe im Hafen versorgen, sind dafür im Gespräch.
Warum als Pulver?
Wasserstoff also. Bleibt die Frage, in welcher Form er an Bord kommt. Die gängigen Träger im Vergleich:
| Speicher | Wasserstoff je m³ | Bedingungen | Der Haken |
|---|---|---|---|
| Drucktank (700 bar) | ca. 40 kg | Hochdruck, Umgebungstemperatur | dickwandige Tanks, Verdichten kostet Energie |
| Flüssigwasserstoff | ca. 71 kg | −253 °C | Kühlaufwand, Verdampfungsverluste |
| Metallhydrid | bis zu 50 % mehr als der 700-bar-Tank* | geringer Druck, Wärme zum Entladen | hohes Gewicht, Wasserstoffanteil nur wenige Prozent |
Für ein Schiff mit tausenden Passagieren ist die Auswahl enger, als es den Anschein hat. Denn 700-bar-Tanks stehen unter Hochdruck, und Flüssigwasserstoff verlangt eine Dauerkühlung auf −253 °C und verliert beim Liegen Gas. Das Hydrid vermeidet all das: wenig Druck, kein schlagartiges Entweichen, und die Entladewärme liefert die Brennstoffzelle ohnehin. Die Kombination aus Sicherheit und Systemeffizienz ist das Kernargument des Hereon.
Hoch ist die Speicherdichte aber nur mit Blick auf das Volumen, nicht auf das Gewicht. Das Forschungszentrum rechnet an anderer Stelle selbst vor, dass ein Hydridtank mit dem Energieinhalt von 50 l Benzin über eine Vierteltonne wiegen würde. Für H2MASS heißt das, grob überschlagen: Um 4 MW über eine zehnstündige Liegezeit zu liefern, bräuchte eine Brennstoffzelle mit rund 50 % Wirkungsgrad etwa 2,4 t Wasserstoff. Bei 1,5 bis 2 % Wasserstoffanteil kämen weit über 100 t Speichermaterial an Bord (eigene Überschlagsrechnung).
Schwere Speicher auf schweren Schiffen
Das Gewichtsproblem könnte auf dem Schiff verschmerzbar sein. Für die Luftfahrt seien Metallhydride wirklich zu schwer, sagte Hereon-Forscher Julian Jepsen der Wirtschaftsförderung Schleswig-Holstein (WTSH). Im Schiffsrumpf könne die Masse dagegen zur Stabilisierung beitragen.
Wie viel Gewicht und Platz ein 4-MW-System beansprucht, soll das Projekt klären. Zur Einordnung: Der Port of Kiel beziffert den Bedarf anlegender Schiffe auf 3 bis 16 MW, H2MASS deckt also zunächst den Bedarf kleinerer Schiffe oder einen Teil der Last.
Erst simulieren, dann bauen
Einen zweiten Schwerpunkt des Projekts bildet die softwaregestützte Skalierung. Gemeinsam mit der HSU entsteht ein digitaler Zwilling des Speichers, der laufend mit Messdaten aus dem Betrieb abgeglichen wird. Das soll unter anderem die spätere Hochskalierung erleichtern. Da der Demonstrator des Hereon noch deutlich kleiner ausfällt als das spätere Schiffssystem, werden die mit ihm ermittelten Daten via Simulation auf Schiffsgröße hochgerechnet.
„Wir entwickeln ein voll integrierbares Speichersystem, das an verschiedene Schiffstypen und -größen angepasst werden kann“, so Dr. Maximilian Passing, H2MASS-Projektleiter und Wissenschaftler am Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie. „Damit bringen wir die Technologie der Metallhydrid-basierten Wasserstoffspeicherung einen weiteren Schritt in Richtung Anwendung.“ Perspektivisch könne das System nicht nur die Hotellast, sondern auch weitere Energiebedarfe an Bord abdecken. Denkbar seien etwa der Antrieb oder „hybride Betriebsmodi“.
Was das Projekt offenlässt
H2MASS ist ein Forschungsprojekt. Am Ende seiner vierjährigen Laufzeit soll es ein Systemdesign geben sowie einen Demonstrator und Simulationen, aber noch keinen echten Speicher auf einem echten Kreuzfahrtschiff. Vier Fragen lässt die Pressemitteilung offen:
- Wie teuer wird es? Eine Fördersumme nennt das Hereon nicht, Kostenziele für das System ebenso wenig.
- Wie schwer, wie groß? Zu Masse und Volumen des 4-MW-Speichers schweigt das Konsortium, obwohl beides über die Einbaufähigkeit entscheidet.
- Woher kommt der Wasserstoff? Ein Schiff, das im Hafen mehrere Tonnen verbraucht, braucht eine Versorgungsinfrastruktur, die es bislang kaum gibt.
- Wer zahlt? Eine Bordanlage konkurriert mit Landstromanschlüssen, die Häfen bis 2030 ohnehin bauen müssen.
Für die Meyer Werft, die seit Ende 2024 mehrheitlich Bund und Land Niedersachsen gehört, wäre ein Vorsprung bei emissionsfreien Schiffen ein wichtiges Verkaufsargument. Der Seeverkehr verursacht laut Hereon ca. 3 % der globalen CO₂-Emissionen; gleichzeitig steigen die regulatorischen Anforderungen an die Branche, etwa durch EU-Emissionshandel und die Umsetzung der FuelEU Maritime-Verordnung zur Dekarbonisierung des Seeverkehrs.
Alternativen zum Kabel werden derzeit breit durchprobiert, bis hin zum induktiven Laden auf See. Ob am Ende Metallpulver in den Rümpfen liegt oder doch nur ein dickeres Kabel am Kai, wird wohl letztlich der Preis entscheiden.
Quellen
- Helmholtz-Zentrum Hereon: Neues Projekt bringt Wasserstoff auf Passagierschiffe (Pressemitteilung, 3. August 2026)
- Helmholtz-Zentrum Hereon: H2-Speichermaterialien, Glossar (zur massenspezifischen Speicherdichte)
- WTSH Wirtschaftsförderung Schleswig-Holstein: Wasserstoff speichern, Interview mit Julian Jepsen
- Uni Augsburg, H2-Lab: Kryogene Speicherung (LH2)
- Plattform H2BW: Basiswissen Wasserstoff
- HZwo/HyExperts: Factsheet Wasserstoff-Speicherung (PDF)
- Hamburg Port Authority: Landstrom im Hamburger Hafen
- Port of Kiel: Landstrom (Leistungsbedarf anlegender Schiffe)
- Cruisetricks: Landstrom gegen Schadstoff-Emissionen von Kreuzfahrtschiffen (Nachrüstkosten)
Ein Beitrag von:
