Brennstoffzellen liefern eine gänzlich andere Art von Energiegewinnung für Kreuzfahrtschiffe. In dieser Folge der Video-Serie „Umwelt- und Klimaschutz in der Kreuzfahrt“ um Brennstoffzellen für Kreuzfahrtschiffe, wie sie funktionieren, welche Vor- und Nachteile sie haben und auf welchen Schiffen sie bereits im Einsatz sind. Übrigens: Auch wenn sie „Brenn“-stoffzelle heißt, eine Verbrennung von Treibstoff findet hier eben gerade nicht statt.
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Durch ihre gänzlich andere Technik sind Brennstoffzellen für die Kreuzfahrt hochinteressant, denn ihr Betrieb ist vollständig schadstofffrei und klimaneutral – wenn ein paar Voraussetzungen erfüllt sind.
Wie funktioniert eine Brennstoffzelle?
In einer Brennstoffzelle wird aus Kraftstoff in einem elektrochemischen Prozess elektrische Energie erzeugt. Der Aufbau einer Brennstoffzelle ist dem einer Batterie recht ähnlich.
Der Begriff „Brennstoffzelle“ ist etwas unglücklich, weil eben gerade keine Verbrennung des Kraftstoffs stattfindet. Die englische Bezeichnung „fuel cell“ ist da sachlich korrekter.
Grundsätzlich benötigt eine Brennstoffzelle zum Betrieb Wasserstoff. Weil sich der gerade auf Kreuzfahrtschiffen aber kaum sinnvoll lagern lässt, greift man auch Energieträger wie LNG, Methanol oder Ammoniak zurück. Diese Energieträger werden dann in einem Reformer – einer Art Vorstufe der Brennstoffzelle – in Wasserstoff umgewandelt werden.
Erwähnenswert: Es gibt einige unterschiedliche technische Ansätze für Brennstoffzellen, was vor allem auch zu sehr unterschiedlichen Betriebstemperaturen zwischen 80 und 1.000 Grad Celsius führt. Für Kreuzfahrtschiffe relevant erscheinen aktuell Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEMFC, 80-200 Grad) und Festoxid-Brennstoffzellen (800-1.000 Grad), letztere wird aktuell auf der MSC World Europa getestet.
Es gibt jeweils einige technische Vor- und Nachteile, das Grundprinzip ist aber bei allen dasselbe.
Wie umweltfreundlich sind Brennstoffzellen?
Als Nebenprodukte entstehen beim Betrieb einer Wasserstoffzelle lediglich Wasser und Wärme.
Was dabei jedoch nicht entsteht, sind Schadstoffe wie Schwefeloxid, Stickoxide oder Feinstaub. Und auch kein CO2.
Obwohl die Brennstoffzelle selbst die Energie des Brennstoffs sehr effizient in elektrische Energie umwandelt, ist die Brennstoffzellen-Technik insgesamt vergleichsweise ineffizient, weil viel Energie für die Herstellung des Wasserstoffs nötig ist.
Wie schon bei anderen, alternativen Treibstoff- und Antriebsarten für Kreuzfahrtschiffe ist also auch hier essenziell, dass der verwendete Wasserstoff aus klimaneutraler Produktion stammt. Denn sonst entstehen zwar in der Brennstoffzelle selbst keine Umwelt- oder Klima-Schadstoffe, aber eben bei der Erzeugung des Wasserstoffs beziehungsweise der Energieträger wie Methanol oder LNG.
Gibt es schon Brennstoffzellen auf Kreuzfahrtschiffen?
Ja, tatsächlich ist die Brennstoffzelle an der Schwelle zur Alltagstauglichkeit für Kreuzfahrtschiffe.
Es gibt kleine Versuchsanlagen auf der MSC World Europa und AIDAnova. Und die Silver Nova wird bereits ziemlich leistungsfähige Brennstoffzellen einsetzen. Weitere sind geplant.
Hinweis: Die im Video erwähnten Brennstoffzellen auf der Silver Nova waren zur Indienststellung des Schiffs im August 2023 noch nicht vorhanden, da es technische Probleme mit dem sogenannten Reformer zur Umwandlung von LNG in Wasserstoff gab. Der Einbau wurde daher zunächst verschoben.
Auf der MSC World Europa werden Festoxid-Brennstoffzellen mit einer Leistung von 150 Kilowatt getestet, die LNG als Energieträger nutzt. Zur Einordnung: Die fünf Hauptmaschinen der MSC World Europa haben zusammen eine Leistung von 80 Megawatt. Also wirklich nur eine Versuchsinstallation.
Auf der AIDAnova wurde 2022 eine Brennstoffzelle in ähnlicher Größe installiert.
Im August 2023 stellt Silversea Cruises die Silver Nova für 728 Passagiere in Dienst. Für sie plant die Reederei den Einbau des aktuell mit Abstand größten Brennstoffzellen-Systems mit einer Leistung von vier Megawatt. Das reicht aus, um das Schiff während der Hafenliegezeiten vollständig mit Energie zu versorgen. Der Energieträger ist hier LNG, denn das Schiff fährt auch sonst mit LNG.
Klimaneutral ist die Silver Nova aber auch im reinen Brennstoffzellenbetrieb im Hafen natürlich nur, wenn synthetisches oder Bio-Gas statt fossilem LNG zum Einsatz kommt – das aktuell nur sehr teuer und in geringen Mengen verfügbar ist. Aber es ist eine Zukunftsperspektive. Und Im Hafen erzeugt die Silver Nova damit jedenfalls keinerlei Umweltschafstoffe mehr.
Bei weiteren Reedereien sind Brennstoffzellen im Gespräch oder in der konkreten Planung, unter anderem für kleinere Schiffe von Explora Journeys und Viking Ocean Cruises sowie sehr große Kreuzfahrtschiffe von Royal Caribbean International.
Und Brennstoffzellen-Technik ist grundsätzlich auch für eine Nachrüstung auf bestehenden Schiffen geeignet – vorausgesetzt, der Platz dafür ist auf dem jeweiligen Schiff vorhanden.
