Information

In diesem Bereich sind inhaltliche Informationen und der Hintergrund des Projekts „Wasserstoff für maritime Wirtschaft" zusammengetragen. In Ergänzung zu den Workshops werden im Rahmen des Projekts Studien durchgeführt, über deren Ergebnisse Sie hier ebenfalls informiert werden.

Der Schiffsverkehr und die angegliederte Logistik verursachen in Hafengebieten anhaltende Emissionen. Dadurch ergibt sich die dringende Notwendigkeit schadstoffärmerer Lösungen. Von der IMO (International Maritime Organization) wurden Schutzzonen, sogenannte ECA‘s (Emission Control Areas), eingerichtet, in denen gesonderte Beschränkungen für Schwefeloxid-, Stickoxid- und Rußpartikel-Emissionen gelten. Die Häfen der Metropolregion Nordwest gehören zur ECA „Nordsee“, daher gilt es hier, den Schadstoffausstoß entsprechend zu reduzieren.

Im ersten Schritt können dafür absehbar alternative Brennstoffe wie Schiffsdiesel oder LNG (Liquid Natural Gas) das stark schwefelhaltige Schweröl ersetzen. Eine weitere Möglichkeit wäre eine an Bord installierte Abgasnachbehandlung. Insbesondere der Einsatz von LNG bietet viele Vorteile und deutlich geminderte Emissionen. Damit werden jedoch weiterhin klimaschädliche fossile Brennstoffe eingesetzt, die langfristig zur Neige gehen werden. Eine Alternative wäre die Versorgung mit regenerativer Energie in einer Form, die es ermöglicht sie im Hafen oder an Bord von Schiffen nutzbar machen zu können. Deshalb soll in diesem Projekt die Möglichkeit von regenerativ hergestelltem Wasserstoff als Energiespeicher bzw. Brennstoff für die maritime Wirtschaft untersucht und diskutiert werden.

Wasserstoff ist ein brennbares Gas und wird in der Industrie seit Jahren für unterschiedlichste Anwendungen, z. B. als Energieträger, als Schweißgas, bei der Erdölveredelung oder in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt. Als Bestandteil von Wasser ist er auf der Erde praktisch unendlich verfügbar. Wasserstoff ist ein Sekundärenergieträger, d.h. er wird mittels elektrischer Energie aus Wasser hergestellt. Als Gas kann er gespeichert und transportiert werden. Wasserstoff wird meistens in Kombination mit Brennstoffzellen genannt, weil er darin direkt und effizient in elektrische Energie zurück verwandelt werden kann. Wasserstoff kann aber auch in speziellen Motoren wie herkömmlicher Treibstoff verbrannt werden.

Bei der Verbrennung, abhängig von der Art der Nutzung, werden nur wenige bis gar keine Emissionen erzeugt. Obwohl Wasserstoff seit Jahren industriell genutzt wird, z.B. in der Chemie- und Nahrungsmittelindustrie, hat sich die energetische Nutzung bisher nicht durchgesetzt. Gerade in der Fahrzeugtechnologie sind bereits viele Anstrengungen unternommen worden, um Wasserstoff und Brennstoffzellen einzuführen, es haben sich aber noch keine serienreifen Produkte durchgesetzt. Hauptsächlich weil die Antriebe und die Speicher/Tanks zurzeit noch nicht wirtschaftlich darstellbar sind.

Mittel- bis langfristig ist der Wasserstoff jedoch eine aussichtsreiche Alternative zu fossilen Brennstoffen. Im Gegensatz zu Elektrizität kann er physisch gespeichert und getankt werden und so auf Fahrzeugen zum Ort der Energieerzeugung transportiert werden. Gerade räumlich begrenzte und zentralisierte Einsatzgebiete können erste erfolgversprechende und wirtschaftlich relevante Anwendungen sein, da auch hier nur eine begrenzte Errichtung der Infrastruktur notwendig ist.

Das Gas Wasserstoff kann nicht so effizient gespeichert werden wie herkömmliche, flüssige Treibstoffe. Deshalb ist davon auszugehen, dass Wasserstofffahrzeuge öfter betankt werden müssen. Daher bietet sich der zentralisierte Einsatz an, da so deutlich weniger Tankstellen aufgebaut werden müssten als bei einem flächendeckenden Einsatz. Dadurch fällt das Problem der geringen Speicherdichte weniger ins Gewicht. Die maritime Wirtschaft hat somit gute Voraussetzungen für die Nutzung von Wasserstoff. Im Hafenbereich könnte der Wasserstoff produziert, gelagert und für die Nutzung vor Ort verteilt werden. Aufwendige Transportwege entfallen. Ein Beispiel für Einsatzmöglichkeiten von Wasserstoff wäre die Hafenstromversorgung. Im Hafen liegende Schiffe könnten mit aus Wasserstoff erzeugtem Strom versorgt werden. Dies könnte von der Land- oder Seeseite geschehen. Die Dieselgeneratoren der Schiffe könnten abgeschaltet und Emissionen vermieden werden. Auch das Löschen der Ladung und der Transport im Hafengebiet könnten mit Wasserstoff erfolgen. Die Ladebrücken zum Löschen der Ladung und der Transport im Hafenbereich durch Flurfahrzeuge könnten ebenfalls mit Wasserstoff betrieben werden. Diese würden durch einen zentralen Betriebshof versorgt. Weitere Anwendungen könnten Fährschiffe oder auch Schlepper sein. Bei all diesen Anwendungen könnten durch den Einsatz von Wasserstoff die Emissionen und auch die Lärmbelastung reduziert werden. Beides sind wichtige Aspekte, die im Hafenbereich berücksichtigt werden müssen.

Wasserstoff kommt in der Natur nur in Verbindungen vor. Er kann mittels Elektrolyse aus Wasser gewonnen werden. Dazu sollte Strom aus regernativen Quellen genutzt werden, denn nur so ist auch die Nutzung von Wasserstoff nachhaltig. Wird Wasserstoff aus Erdgas oder mit konventionellem Strom hergestellt, entstehen Emissionen anderenorts und die Problematik wäre lediglich verschoben. Durch die Nutzung von Elektrizität, erzeugt aus regenerativen Quellen und in der Region, besonders aus Windenergie hat Wasserstoff das Potential diese Energie zwischen zu speichern. Der Nachteil von Wind- und Solarenergie ist, dass sie nicht nach Bedarf zur Verfügung steht. Es gibt Höhen und Senken in der Erzeugung, die nicht mit dem benötigten Verbrauch korrespondieren. Der Wasserstoff kann einen Teil der regenerativ erzeugten Energie speichern und bei Bedarf wieder abgeben. Gerade im Hinblick auf den weiteren Ausbau der Offshore Windenergie kann durch Wasserstoff die Energie nahe beim Erzeuger gespeichert und wieder eingespeist werden.

Die maritime Wirtschaft und Logistik ist ein essentieller Wirtschaftszweig mit herausragender Bedeutung für die Metropolregion Bremen-Oldenburg. In den sieben Seehäfen werden mit über 85.000 Beschäftigten ein großer Teil der Seegüter Deutschlands umgeschlagen und verteilt. Gute Wachstumsaussichten bestätigen den Erfolg der Branche in der Region. Mit dem Wachstum kommen aber auch neue Herausforderungen auf die maritime Wirtschaft zu, die innovative Technologien und Änderungen in den Arbeitsprozessen erfordern.

Begründet durch anhaltende Umweltverschmutzung und den Klimawandel müssen schädliche Emissionen aus dem Bereich der maritimen Wirtschaft und insbesondere beim Schiffsverkehr deutlich reduziert werden. Gerade in stark befahrenen Gebieten und Häfen ist durch die Konzentration des Verkehrs auch eine Konzentration der Emissionen gegeben. Hier wird regulierend von der IMO (International Maritime Organization) eingegriffen und Gebiete der Nordsee und Ostsee als ECA (Emission Control Areas) und SECA (Sulphur Emission Control Areas) ausgewiesen. In diesen Regionen mussten die Schwefelemissionen innerhalb der letzten Jahre immer weiter reduziert werden. In den ECA Zonen liegt der Grenzwert für den Schwefelanteil im HFO (Heavy Fuel Oil) seit Januar 2015 bei 0,1. Diese Regularien sind in der MARPOL 73/78 (International Convention for the Prevention of Marine Pollution from Ships) festgeschrieben, in der der Umgang mit jeglichen Schadstoffströmen auf Schiffen reglementiert wird. Auch die Emissionen von Fahrzeugen an Land werden reglementiert. Die aus dem Automobilbereich stammende EURO Norm gilt auch für LKW und Arbeitsmaschinen im Hafen. Darin wird unter anderem der Ausstoß an CO2, Stickoxiden und Feinstaub festgelegt. Auch hier sind alternative Technologien notwendig, um die anvisierten Ziele zu erreichen. In den Häfen entstehen die Emissionen derzeit im Wesentlichen durch das Schweröl, das vorwiegend als Kraftstoff für Schiffe dient und dem Dieselkraftstoff der Transportfahrzeuge.

Aufgrund der Verschärfung der Regularien sind Reeder, Häfen und auch die angeschlossene Wirtschaft bestrebt, Lösungen und Alternativen für die bestehende Antriebstechnik zu suchen. Die Umweltauswirkungen, die sich aus dem wachsenden Warenverkehr ergeben, werden von der Wirtschaft erkannt. Es gibt Bestrebungen die Auswirkungen der maritimen Wirtschaft zu verringern und durch nachhaltigere Prozesse und Technologien zu ersetzen. Als Schlagworte können die Initiativen Green Shipping und Green Ports genannt werden.

Das Projekt richtet sich in erster Linie an die unterschiedlichen relevanten Akteure in der Region und soll einen Fachdialog initialisieren sowie der Vernetzung untereinander dienen. Deshalb werden im Rahmen des Projekts drei Workshops organisiert, in denen Experten aus der maritimen Wirtschaft mit Kollegen aus der Energiebranche und Wissenschaftlern aus den regional ansässigen Hochschulen zusammenkommen. Aus der Zusammenarbeit und den Ergebnissen der Workshops können anschließend neue Projekte mit konkreten technischen Zielsetzungen entstehen.

Struktur des Projekts:

In drei Workshops sollen die zu erwartenden Potentiale der Wasserstofftechnik, die Technologie und die Probleme bei der Umsetzung mit Vertretern aus der maritimen Wirtschaft, der Energiebranche, Anlagenbauern und Zulieferern sowie Wissenschaftlern aufgearbeitet werden:

  • Workshop 1: Hier werden die technischen Potentiale und Bedürfnisse der Wirtschaft diskutiert. Dabei wird insbesondere auf die Herausforderungen der maritimen Wirtschaft wie verschärfte Regularien, Emissionskontrolle oder Entwicklung der Energiekosten eingegangen. Darüber hinaus wird das Erzeugungspotential von Wasserstoff aus Wind der Region betrachtet.
  • Workshop 2: Hier sollen Lösungsvorschläge für die in Workshop 1 erarbeiteten Bedürfnisse von Experten aus Wissenschaft und Praxis vorgestellt und mit allen Beteiligten diskutiert werden. Es werden auch die zu beachtenden Einschränkungen wie Sicherheitsbestimmungen oder Naturschutzauflagen bei der Erstellung von Wasserstoffinfrastruktur und dem Einsatz von Wasserstoff betrachtet.
  • Workshop 3: In einem dritten Workshop werden weitere Lösungen und Wege zur Umsetzung diskutiert. Die Ergebnisse der Studien werden vorgestellt und Handlungsempfehlungen gegeben.

In Ergänzung zu den Workshops werden zwei Studien angefertigt.

In Ergänzung zu den Workshops werden im Rahmen zweier Studien folgende Aspekte genauer beleuchtet:

  • Technologische Machbarkeitsstudie: In diesem Teil der Studie sollen die bestehenden Technologien zur Erzeugung von Wasserstoff aus regenerativer Energie, die Möglichkeiten zur Speicherung und Transport des Wasserstoffs, die Wasserstoffantriebstechnologie sowie die Verfahren zur Betankung von Fahrzeugen und Schiffen dargestellt werden. Das Ziel ist, einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik zu erhalten.
  • Studie zur Erfassung des Potentials erneuerbarer Energien : Dieser Teil der Studie befasst sich mit dem zu erwartenden Potential der in der Region erzeugten Windenergie. Dazu soll auch eine Abschätzung der zukünftigen Energieleistung der Offshore Produktion erfolgen. Das Energiepotenzial wird mit dem zu erwartenden Bedarf der maritimen Wirtschaft abgeglichen.

Die Studien sind während der Projektlaufzeit angefertigt und die Ergebnisse im 3. Workshop vorgestellt worden. Damit werden den Vertretern der Wirtschaft weitere regional bezogene Daten zur Hand gegeben, um den Einsatz von Wasserstoff in ihren Unternehmen besser beurteilen zu können.

Die Studien können hier heruntergeladen werden.