Die Verbrennung von Schweröl in Schiffsantrieben ist kritisch – weil dabei große Mengen CO2 und andere Luftschadstoffe ausgestoßen werden, aber auch wegen der dadurch zementierten Abhängigkeit von ölproduzierenden Ländern. Allerdings ist der Einsatz alternativer Energieträger nicht trivial – aufgrund der benötigten Energiemengen, der Herausforderungen auf See und auch wegen der benötigten Infrastruktur für Herstellung, Lagerung und Transport.
Ammoniak als Alternative
Einer der wenigen in Frage kommenden Energieträger ist deshalb Ammoniak (NH3). Er lässt sich grundsätzlich problemlos und weltweit aus Strom und dem ohnehin in der Luft vorhandenen Stickstoff und Wasserstoff herstellen. Zudem ist er bei einfachen Bedingungen lager- und transportfähig und sowohl über Brennstoffzellen oder in modifizierten Verbrennungsmotoren zum Antrieb von Schiffen nutzbar. Bei beiden Antriebsvarianten entstehen keine lokalen CO2-Emissionen.
Projektteam NH3Craft bei der Abschlussveranstaltung im Testfeld (© Connova)
Europäische Zusammenarbeit
Um die notwendige schnelle Industrialisierung der Systeme zur Nutzung von Ammoniak als Energiespeicher auf Schiffen zu unterstützen, hat die Europäische Union 2022 das Projekt NH3Craft gestartet. Dabei untersuchen 13 europäische Partner aus Forschung, Industrie und Schifffahrt die grundlegenden Konzepte für den Einsatz von Ammoniak als Energieträger und einen realen Anwendungsfall auf See.
Die Faserverbundspezialisten der Connova Deutschland GmbH waren in diesem Projekt für die Entwicklung und Fertigung seetauglicher Faserverbundtanks als Alternative zu traditionellen Stahltanksystemen verantwortlich. Zu den besonderen Herausforderungen, die dabei zu bewältigen waren, gehörten unter anderem:
- Nachweis der Druckfestigkeit bis 5 MPa Prüfdruck,
- prozesssichere Integration von Anschlusselementen aus Edelstahl in den Faserverbundwerkstoff,
- langfristige Dichtigkeit des Tanks zur Vermeidung giftiger Ausgasungen,
- Korrosions- und Medienfestigkeit in maritimer Umgebung.
Um diese und weitere Anforderungen in einem erfolgreichen Produkt umzusetzen, wurde ein klassischer Typ-VI-Tankaufbau gewählt und speziell für die Anforderungen angepasst.
Liner aus PA6 und Boss-Elemente als integrierte Kernstruktur (© Connova)
Eingebaute NH3-Tanks von Connova im 20 ft-Containerformat (© Connova)
Multimaterial-Design – jeder macht, was er am besten kann
Im Kern des Tanks stellt ein rotationsgeformter Liner die Mediendichtheit und die Anbindung an die Boss-Elemente sicher. Durch geschickte Auslegung und Anpassungen der Wickeltechnologie kann dieser Liner gleichzeitig als im Bauteil verbleibender Wickelkern genutzt werden, so können aufwändige Kern- bzw. Werkzeugsysteme entfallen. Damit trägt der Liner auch zur Wirtschaftlichkeit des Systems bei.
Auf das Liner-Boss-System folgt ein klassischer Faserverbund-Wickelaufbau, der auf die kritischen Lastfälle ausgelegt ist. Er stellt die strukturelle Integrität des Tanks bis zur Berstdruckgrenze und auch über die Lebensdauer während des Einsatzes sicher. Um die beim Einsatz in stark salzwasserhaltiger Umgebung auftretenden Korrosionsprobleme von Beginn an zu minimieren, wurde das Tanklaminat vollständig mit Glasfasern aufgebaut. Damit wird zudem der Kostensensitivität der maritimen Anwender Rechnung getragen.
Die Tanksysteme mit einem Nennvolumen von einem Kubikmeter fassen bei 1,8 MPa Betriebsdruck ca. 680 kg flüssigen Ammoniak und erreichen so rund 50 % der gravimetrischen Energiedichte fossiler Treibstoffe.
Unabhängige, fossilfreie Schifffahrt – nichts leichter als das
Die Hürden für den Einsatz umweltfreundlicher und unabhängiger Energieträger in der kommerziellen Schifffahrt sind mit den im NH3Craft-Projekt erzielten Ergebnissen niedriger als je zuvor. Mit der Entwicklung, Fertigung und Lieferung sowie der erfolgreichen Prüfung der Ammoniak-Tanksysteme im Rahmen des NH3Craft-Projektes hat die Connova Deutschland GmbH als Lieferant für komplexe Bauteile und Systeme auch für den maritimen Bereich unter Beweis gestellt und gezeigt, wie durch Faserverbund-Know-how Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit profitieren können.
Kontakt:
Connova Deutschland GmbH, Klipphausen
Thomas Leschik, CEO
Tel.: +49 171 77 88-982
Thomas.Leschik@connova.de
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