Beim Thema nachhaltige Energien steht derzeit vor allem Wasserstoff im Rampenlicht. In Zukunft sollen beispielsweise Busse und Nutzfahrzeuge aber auch PKW mit Wasserstoff betrieben werden. Das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM in Mainz arbeitet an einer vielversprechenden weiteren Möglichkeit. Im Projekt ShipFC entwickelt das Fraunhofer-Institut gemeinsam mit 13 europäischen Verbundpartnern die weltweit erste Brennstoffzelle auf Basis von Ammoniak für Schiffe. Die Fraunhofer-Forschenden sind für den Katalysator zuständig. Er sorgt dafür, dass keine klimaschädlichen Abgase entstehen.
Das Projekt ShipFC soll unter Beweis stellen, dass die neue emissionsfreie Antriebstechnik auch in großen Schiffen und auf langen Fahrten sicher, zuverlässig und problemlos funktioniert. Die Koordination des Projekts liegt bei NCE Maritime CleanTech aus Norwegen. Die Organisation hat sich die Entwicklung umweltfreundlicher Technologien im maritimen Bereich zum Ziel gesetzt.
Ammoniak ist hauptsächlich aus der Landwirtschaft bekannt, wo es als Düngemittel genutzt wird. Doch es taugt auch als hochwertiger Energieträger. Prof. Dr. Gunther Kolb, Bereichsleiter Energie sowie stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer IMM, erklärt:
"Ammoniak hat gegenüber Wasserstoff deutliche Vorteile. Wasserstoff muss als Flüssigkeit bei -253 Grad Celsius oder komprimiert als Gas bei Drücken um 700 bar gespeichert werden. Ammoniak begnügt sich als Flüssigkeit mit moderaten -33 Grad Celsius bei Normaldruck und +20 Grad Celsius bei 9 bar. Das macht die Lagerung und den Transport dieses Energieträgers deutlich leichter und unkomplizierter."
Die Stromerzeugung mit Ammoniak funktioniert ähnlich wie bei Anlagen auf Wasserstoff-Basis. Im ersten Schritt wird Ammoniak (NH3) in einen Spaltreaktor geleitet. Der spaltet es zu Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2). Das Gas enthält 75 Prozent Wasserstoff. Eine kleine Menge Ammoniak (NH3, 100 ppm) wird nicht umgesetzt und verbleibt im Gasstrom. Einen ersten kleinen Prototyp eines Reaktors mit eigens entwickeltem Katalysator für diese verbleibende Ammoniak will das Team am Fraunhofer-Institut gegen Ende 2021 fertigstellen. Ende 2022 soll ein Prototyp in der endgültigen Größe fertig sein. In der zweiten Jahreshälfte 2023 wird das erste Schiff mit der Ammoniak-basierten Brennstoffzelle in See stechen, das Versorgungsschiff Viking Energy der norwegischen Reederei Eidesvik. Danach sollen weitere Schiffstypen wie etwa Frachtschiffe damit ausgestattet werden.
Das Ammoniak wird vom Partner des ShipFC-Konsortiums Yara geliefert. Das Unternehmen produziert heute ein Drittel des weltweit verbrauchten Ammoniaks. Für das Projekt ShipFC kommt "grünes", also nachhaltig produziertes Ammoniak zum Einsatz.
ShipFC öffnet einem bisher unterschätzten Energieträger große Zukunftschancen. Die Politik hat das Potenzial von Ammoniak ebenfalls erkannt. Die Europäische Union unterstützt ShipFC mit 10 Millionen Euro.
Zum Nachlesen
- Fraunhofer-Gesellschaft (01.03.21): Weltweit erste Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit Ammoniak für Schiffe
