1. Einführung

Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol H und der Ordnungszahl 1. Wasserstoff ist mit einem Massenanteil von etwa 70 % das häufigste chemische Element im Universum, jedoch nicht auf der Erde, wo sein Massenanteil an der Erdhülle nur 0,87 % beträgt. Der Großteil des Wasserstoffs auf der Erde ist im Wasser gebunden, der Verbindung mit Sauerstoff, deren Masse zu 11 % aus Wasserstoff besteht. Wasserstoff kommt gebunden an andere Elemente in sämtlichen Pflanzen und lebenden Organismen vor und ist das chemische Element mit der geringsten Atommasse.

Jedes Jahr werden weltweit mehr als 600 Milliarden Kubikmeter Wasserstoff (rd. 30 Mio. t) für zahllose Anwendungen in Industrie und Technik gewonnen. Wichtige zukünftige Einsatzgebiete sind seine Verwendung als Kraftstoff für Strahltriebwerke, in Wasserstoffverbrennungsmotoren und in Brennstoffzellen. In absehbarer Zeit wird Wasserstoff die Nutzung von Erdölprodukten ablösen, weil bei der Verbrennung vor allem Wasser entsteht, kein Ruß und kein Kohlendioxid.

(Quelle Wikipedia)

Versuche mit Wasserstoff haben bisher in der Mobilität wenig Erfolg bewiesen. Bei dem Autoantrieb befindet sich die Industrie zur Zeit im dritten Anlauf, um Wasserstoff zum Erfolg zu verhelfen. Bei der Bahn ist man erst seit einigen Jahren dabei, Wasserstoffantriebe einzusetzen. Dies erfolgt vorwiegend auf Strecken, die nicht elektrifiziert wurden. In der Schifffahrt spielt Wasserstoff ebenfalls ein Nischendasein, scheint jedoch in der Kreuzschifffahrt eine Anwendung im Hotelbetrieb und sensiblen Fahrtgebieten zu finden.

2. Anwendung in der Schifffahrt

2. 1 Schifffahrt, Brennstoffzellen für den Hotelbetrieb

Mit der Ablieferung der Silver Nova im Jahr 2023 hat die Meyer Werft  einen weiteren Meilenstein auf dem Weg zur klimaneutralen Schifffahrt erreicht. Mit dem Treibstoffkonzept emissionsarmes LNG, einem Brennstoffzellensystem mit einer Nennleistung von 4 Megawatt für den Hotelbetrieb sowie Batterien verfügt das Schiff über moderne Technologien, um Emissionen zu reduzieren.

Silver Nova liegt fertig an der Meyer Werft (Wikipedia Narwhalian1)

Das 4 Megawatt starke Brennstoffzellensystem und die Batterien werden zur Stromversorgung des Schiffes eingesetzt, versorgen den gesamten Hotelbetrieb des Schiffes und ermöglichen einen emissionsfreien Betrieb während der Liegezeiten im Hafen. Der Wasserstoff für die Brennstoffzellen wid an Bord aus Flüssigerdgas (LNG) gewonnen. Da die direkte Lagerung von flüssigen Wasserstoff auf Kreuzfahrtschiffen wegen der tiefen Temperaturen aufwendig ist, wird das LNG mithilfe eines Reformers in Wasserstoff umgewandelt.

2.2 Sensible Fahrtgebiete

Das nach Angaben der italienischen Fincantieri Werft weltweit erste wasserstoffbetriebene Kreuzfahrtschiff Viking Libra wurde in Ancona zu Wasser gelassen. Das Antriebssystem besteht aus Brennstoffzellen und Dieselmotoren und ermöglicht es dem Schiff, für kurze Zeit mit reduzierter Geschwindigkeit von rund 10 Knoten auch in ökologisch besonders geschützten Regionen wie Fjorden oder arktischen Gewässern rein elektrisch und ohne Schadstoffausstoß für kurze Zeit zu fahren.

Die Viking Libra  wurde für Viking Cruises gebaut und die Ablieferung ist für Ende 2026 geplant. Bei einer Länge von 239 Metern bietet das Schiff in 499 Kabinen Platz für bis zu 998 Passagieren.

3. Technische Beschreibung der Anlage

Mit einer Bruttotonnage von rund 54.300 Tonnen wird die „Viking Libra“ bis zu 998 Gäste in 499 Kabinen aufnehmen. Die nachfolgende Schwester Viking Astrea, die sich derzeit auch auf der Ancona-Werft im Bau befindet und 2027 ausgeliefert werden soll, kann ebenfalls für kurze Zeit mit Wasserstoff betrieben werden.

Viking Libra (Quelle Finncantiery)

Der Antrieb erfolgt laut Werftangaben durch insgesamt 4 Dieselmotoren MAN-B&W (2×12 Zylinder und 2×9 Zylinder) mit einer Gesamtleistung von 23.520 KW auf 2 Schrauben ermöglicht eine Geschwindigkeit von 20,0 Knoten. Die Dieselmotoren werden mit Diesel- Treibstoff (MDO) und nicht mit LNG betrieben.

An Bord befinden sich außerdem Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC) mit einer Nennleistung von rund 6000 KW. Der Wasserstoff befindet sich in flüssiger Form in Tankcontainern an Deck, sie sind bei Nennbetrieb der Brennstoffzellen alle zwei Tage auszutauschen. Das Schiff hat außerdem Akkus mit einer Kapazität von 4,7 MWh an Bord, die kurzzeitig zusätzliche Energie bereitstellen können.

Die Brennstoffzellen wurden von Fincantieris Tochtergesellschaft Isotta Fraschini Motori  entwickelt und in einer 100 Kilowatt-Versuchsanlage auf der Viking Neptune erprobt. Die Leistung der Brennstoffzellen soll ausreichen, um das Schiff im Hafen komplett emissionsfrei zu betreiben.  Zeitweise ist in besonders sensiblen Gebieten auch der Fahrtbetrieb möglich. Fincantieri nennt drei Stunden Fahrt mit zehn Knoten plus zehn Stunden Hafenliegezeit als Obergrenze. Das Werftunternehmen gibt an, dass die auf diesem Schiff eingesetzte Technik bei optimalem Betrieb im Jahresdurchschnitt rund 20 Prozent Emissionen im Vergleich zu Schiffen mit rein fossilem Treibstoff einspart.

Der flüssige Wasserstoff für die Brennstoffzellen kommt bei der Viking Libra aus mobilen Tankcontainer, die per LKW angeliefert und im Hafen als Ganzes ausgetauscht werden. Eine Betankung des Schiffs im herkömmlichen Sinne mit Wasserstoff findet nicht statt.