Jährlich werden laut Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) etwa 172 Mio. Tonnen Fracht per Schiff transportiert und sorgen damit für eine Verkehrsentlastung von Straße und Schiene. Aufgrund ihrer hohen Tonnagen könnten Schiffe also ein vergleichsweise umweltfreundliches Transportmittel sein, denn sie ersetzen 150 Lastwagen. Für den Schiffsantrieb bietet Wasserstoff vielversprechende Nutzungsmöglichkeiten. Ein im Antriebsstrang verbauter Elektromotor, der mit Energie aus einem Brennstoffzellen-System versorgt wird, benötigt lediglich die laufende Zufuhr von Sauerstoff und Wasserstoff. In Tanks auf Druck- oder Kältebasis gespeichert, kann diese bspw. auf einem Schiff mitgeführt werden. Ein Projekt, wie geschaffen für die
Das Potenzial aufs Wasser bringen
Mit dem klaren Ziel, die Umweltauswirkungen der Schifffahrt zu minimieren, hat sich die niederländische Reederei Acta Marine auf grünen Wasserstoff als Hauptenergiequelle festgelegt. Mit dem Mittelplate-Versorgungsschiff Coastal Liberty, das im Wattenmeer im Einsatz ist, möchte man nun ein wegweisendes Zeichen in Richtung Nachhaltigkeit und emissionsfreie Energieversorgung an Bord setzen. Verantwortlich für die Umrüstung des emissionsfreien elektrischen Antriebssystems auf Wasserstoffbasis war eCap Marine. Im Zeitraum von zwei Jahren entwickelte das Unternehmen ein containerisiertes Wasserstoff-Elektroenergiesystem, welches den emissionsfreien Betrieb des Schiffs ermöglicht. Das sog. Tanktainer-System mit zwei Ballard FCwave-Brennstoffzellen (2 × 200 kW), einem maritimen Batteriesystem, einem Feuerlöschsystem, Tankeinheiten, einem maßgeschneiderten Energiemanagementsystem sowie der gesamten erforderlichen Kühl- und Sicherheitsausrüstung, kann per Hafenkran „Plug-and-Play“ getauscht und im Hafen per Elektrolysesystem befüllt werden. Lars Ravens, Geschäftsführer bei eCap Marine, erklärt: „Dies ist eine bisher einzigartige Installation an Bord eines Seeschiffs. Dank modularer und individuell konfigurierbarer Komponenten sind diese auch für größere Handelsschiffe sowie kleinere Binnenschiffe skalierbar.“ Anfang 2024 erhielt das umgerüstete Versorgungsschiff für das Tanktainer-System auch die Klassenzertifizierung durch den DNV (Klassifikationsgesellschaft der maritimen Industrie).
Das Versorgungsschiff Coastal Liberty versorgt die Öl- und Förderplattform Mittelplate mit Material und bringt Abfälle wieder zurück und in den Hafen- und Wattenmeer-Bereichen. Ein Brennstoff-zellensystem verstromt den Wasserstoff und ermöglicht so, durch den Einsatz von Hybrid-Getrieben, den Betrieb mit Elektromotoren.
Arne Küddelsmann, Project Engineer bei eCap Marine, erklärt stolz, dass das Wechseln, Trennen und Wiederanschließen der Wasserstofftanks, dank eines werkzeuglosen Connectivity-Konzepts und der Standardanschlüsse für Kran und Lkw, sehr einfach und sicher möglich sind. Dafür sorgen unter anderem Connectivity-Lösungen, die den höchsten Anforderungen an Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der DNV entsprechen. HARTING hat gemeinsam mit eCap Marine die innovative Lösung entwickelt, die für eine effiziente Vernetzung von Komponenten und Systemen sorgt.
Überall dort, wo Überwachung und Steuerung bei der Herstellung (Elektrolyse), Speicherung, Verteilung und Befüllung von Wasserstoff notwendig ist, kommen sowohl modulare und individuell konfigurierbare Komponenten als auch kundenspezifische Systemlösungen von HARTING zum Einsatz.
Für die Kommunikation zwischen dem PowerPac und dem H2-Tank wurde eine spezielle Schnittstelle benötigt. „Wir dachten an eine Box, welche zum einen die Signale der Transmitter und dem Stellungsrückmelder der Ventile vom Tank aufnimmt. Diese sollte auf der anderen Gehäuseseite per steckbarem Kupplungsanschluss angeschlossen werden können“, erläutert Arne Küddelsmann die Problemstellung. Über die Schnittstellen der Box sollten die Selektionsventile des Tanks überwacht werden. Zudem sollten die Temperatur und der Druck im System übermittelt werden. Dies ist zum einen sicherheitsrelevant, zum anderen lässt sich darüber auch der Füllstand im Tank bestimmen. Eine weitere Herausforderung war die hohe geforderte IP-Klasse des Gehäuses für die elektrischen und elektronischen Komponenten. Dies ist bei einem Schiff, das in der Nordsee unterwegs ist, essenziell für eine lange Lebensdauer. Zusätzlich mussten alle elektrischen Komponenten des Tanktainer-Systems ATEX-konform sein. Diese Schutzklasse
wird für eine potenziell explosive Atmosphäre, wie sie durch die geringe Entzündungsenergie von Wasserstoff besteht, gefordert.
Eine besondere gemeinsame Leistung war für mich für ein Produkt mit solch komplexen Anforderungen durch die Wassersoff-Anwendung in kürzester Zeit mit einer ATEX Zertifizierung auszustatten.
Arne Küddelsmann
Project Engineer bei eCap Marine
Kompetenz in Technologie und Methoden
Damit sich die Entwickler von eCap Marine auf die Elektrolyse und Speichertechnologie und die Serienproduktion konzentrieren können, übernimmt HARTING die Spezifikation, Auswahl und Entwicklung der passenden elektrischen Verbindungstechnik. Das akkreditierte HARTING Qualitäts- und Technologie-Center (HQT) begleitet hierbei die Qualifizierung, Validierung und ggf. die Zulassung der erarbeiteten Lösung. Guido Steenbock von HARTING fasst es zusammen: „Unser Engagement für individuelle Anpassung und Raumoptimierung wird durch die Anschlusskästen bei diesem Projekt verdeutlicht. Diese Boxen sind so konzipiert, dass sie robuste und platzsparende Anschlussmöglichkeiten bieten, die sich nahtlos in die bestehende Infrastruktur integrieren lassen. Unsere Kunden erhalten Plug & Play-fähige Lösungen, die für die Wasserstoff-Industrie wegweisend sind.“
Mit dem Wissen, wie wichtig Sicherheit im Umgang mit Wasserstoff ist, liefern wir eigensichere Ex-i- Lösungen, die für alle Arten von Signalen geeignet sind.
Guido Steenbock
HARTING Customised Solutions
