MultiSchIBZ: Innovationsprojekt für den Einsatz von Brennstoffzellen in der Seeschifffahrt erfolgreich beendet

Das OWI an der RWTH Aachen hat das Projekt "MultiSchIBZ" erfolgreich abgeschlossen. Dieses war eines der Leuchtturmprojekte des Forschungsclusters e4ships für die nachhaltige Schifffahrt der Zukunft. Es wurde im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert.

In den vergangenen zwei Jahren hatte die OWI Science for Fuels gGmbH ein Feststoff-(SOFC) Brennstoffzellensystem im Labor aufgebaut und betrieben. Konzipiert wurde es zur Herstellung von Bordstrom für den Schiffsbetrieb auf See und im Liegebetrieb in Häfen. Das System sollte an Bord vorhandene flüssige Brennstoffe in ein wasserstoffreiches Brenngas wandeln, das SOFC-Brennstoffzellen in elektrische Energie umsetzen. Der Systembetrieb ist CO2– und schadstoffarm sowie leise und nahezu vibrationsfrei. 

Im Rahmen des Projekt hatte OWI eine komplett neue Technologie entwickelt, die sogenannte passive Anodengasrezirkulation. Dadurch verbleiben wasserstoffhaltige Anteile des Restgases im System und sind weiter nutzbar. Die Restgasrezirkulation mit Heißgasgebläsen ist der Stand der Technik bei SOFC-Brennstoffzellensystemen, allerdings sind sie teuer, störanfällig und reduzieren den Gesamtsystemwirkungsgrad. Die passive Anodengasrezirkulation erfüllt den gleichen Zweck wie ein Gebläse, funktioniert aber durch einen Treibstrahl mit heißem Dampf. Entwickelt hat OWI das Bauteil mit Hilfe numerischer Simulationen (CFD). Die Herstellung erfolgte im 3D-Metal-Printing-Verfahren, das die Fertigung kompakter Apparate ermöglicht, die deutlich weniger Platz im System einnehmen. Durchgeführte Materialuntersuchungen bestätigten die Vergleichbarkeit der additiven Fertigung mit konventionell gefertigten Bauteilen. Ein Proof of Concept zeigt die Funktionalität der Rezirkulation für alle Betriebspunkte, den Start und Lastwechselfälle.

Der Schlüssel zum Erfolg des Projektes waren Prozesskenntnisse der komplexen Systeme sowie smarte Fertigungsverfahren für kompakte Bauteile mit hoher Leistungsdichte. Das Upscaling des Labordemonstrators für die Umsetzung eines größeren Gesamtsystemdemonstrators mit einer Leistung von 300 kWel ist bereits erfolgt. Seine Umsetzung ist nun Ziel eines angestrebten Nachfolgeprojekts.

Die Partner des MultiSchIBZ-Konsortiums unter der Leitung der OWI Science for Fuels gGmbH waren DNV, Hülsenbusch Apparatebau, Institut für Thermodynamik an der Leibniz Universität Hannover, Institut für Elektrische Energiesysteme an der Leibniz Universität Hannover, Rosswag Engineering, Sunfire, Tec4Fuels und das Zentrum für Brennstoffzellentechnologie.