Motorbootfahrer und Yachtbesitzer werden immer schief angesehen, wenn es um Umweltschutz geht. Besonders unsere Meere sind durch Plastikabfälle und Kraftstoffeintrag belastet. Nun ist einem britischen Unternehmen ein Quantensprung im emissionsfreien Seeverkehr gelungen, wie luckx – das magazin recherchierte.

Methanol-Technologie im Seeverkehr

Mit dem Supersportwagen Nathalie hat der ehemalige Audi-Ingenieur Roland Gumpert bewiesen, dass Methanol ideal für den Antrieb von Hochleistungsfahrzeugen geeignet ist. Mit einer Tankzeit von der Minuten können Reichweiten von rund 1.000 Kilometer erreicht werden. Was liegt da nahe, diese emissionsfreie Technik im sensiblen Meereseinsatz anzuwenden. Nun hat Archipelago Yachts demonstriert, dass die Methanol-Technologie auf dem Meer funktioniert. Gemeinsam mit Chartwell Marine wurde erfolgreich ein bahnbrechendes, methanolbetriebenes Reichweitenverlängerungssystem demonstriert, das etwa die 12-fache effektive Energiedichte der derzeit führenden Schiffsbatterien liefert und damit einen bedeutenden Fortschritt für den emissionsfreien Seeverkehr darstellt.
Dieser Durchbruch folgt auf den Abschluss des von Innovate UK finanzierten Projekts „Methanol Pathfinder UK“, das im Rahmen des „Clean Maritime Demonstration Competition“ (CMDC6) der britischen Regierung und des UK SHORE-Programms unterstützt wurde.
Das in der Anlage von Archipelago Yachts auf der Isle of Wight entwickelte und getestete Prototyp-System wandelte Methanol erfolgreich in Wasserstoff und anschließend mithilfe einer Brennstoffzelle in Strom um und schuf so einen praktischen Reichweitenverlängerer für Elektroboote, der ohne Verbrennungsmotoren auskommt. Die Tests zeigten einen End-to-End-Energieumwandlungswirkungsgrad, der dem von Schiffsdieselmotoren entspricht. Die daraus resultierende effektive gravimetrische Energiedichte des verbrauchten Methanols (ca. 1,5 kWh/kg) ist etwa 10- bis 12-mal höher als die der derzeit besten verfügbaren Lithium-Eisenphosphat-Schiffsbatterien. Die Ergebnisse gehen auf eine der größten Herausforderungen ein, denen sich die Schifffahrtsindustrie beim Übergang zu elektrischem Antrieb und Energiespeicherung gegenübersieht. Zwar eignen sich batterieelektrische Schiffe zunehmend für den Kurzstreckenbetrieb, doch schränkt ihre vergleichsweise geringe Energiedichte ihre Eignung für längere Fahrten, den kommerziellen Einsatz und Offshore-Anwendungen ein. Das Projekt „Methanol Pathfinder UK“ hat gezeigt, dass Methanol diese Lücke schließen kann, indem es einen sicheren, praktischen Flüssigkraftstoff bereitstellt, der die Reichweite drastisch erweitert und gleichzeitig nahezu emissionsfrei ist, wenn es aus nachhaltigen Quellen gewonnen wird.

Erwartungen wurden übertroffen

Dr. Stephen Weatherley, CEO von Archipelago Yachts, sagte: „Die Ergebnisse haben unsere Erwartungen übertroffen und liefern einen Praxistest für eine Technologie, die die Art und Weise, wie Elektroboote angetrieben werden, grundlegend verändern könnte. Wir haben gezeigt, dass Methanol mit ausreichendem Wirkungsgrad in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden kann, sodass es eine praktikable Lösung zur Reichweitenverlängerung für Boote darstellt, die andernfalls durch die Batteriekapazität eingeschränkt wären. Das Erreichen einer effektiven Energiedichte, die zwölfmal höher ist als die von Schiffsbatterien, ist ein bedeutender Meilenstein für die Branche.“ Im Rahmen des Projekts wurden handelsübliche Technologien erfolgreich in einen voll funktionsfähigen Prototyp integriert, darunter ein Methanol-Reformer von E1 Marine, eine Wasserstoff-Brennstoffzelle von Auriga Energy, ein 100-kW-Elektroantriebssystem und eine 100-kWh-Hochspannungsbatterieanlage. Das gesamte System wurde in einem speziell umgebauten 20-Fuß-Container untergebracht, was es dem Konsortium ermöglichte, umfangreiche Tests durchzuführen und Leistungsdaten unter repräsentativen Betriebsbedingungen zu erfassen. Über die Validierung der Technologie hinaus hat das Projekt das System von einem geschätzten Technologie-Reifegrad (TRL) von 2–3 auf TRL 5–6 vorangebracht und es damit von der Konzeptphase zu einem vollständig integrierten und getesteten Prototypen weiterentwickelt. Das Projekt bestätigte zudem erhebliche Umweltvorteile. Durch die Verwendung von grünem Methanol verursacht das System über den gesamten Lebenszyklus nahezu keine CO₂-Emissionen und eliminiert gleichzeitig praktisch vollständig NOx, SOx und Feinstaub, wie sie bei herkömmlichen Schiffsdieselmotoren anfallen. Im Rahmen des Projekts durchgeführte Analysen deuten darauf hin, dass die Technologie bei Freizeitbooten die Emissionen um etwa 40 Tonnen CO₂ pro Schiff und Jahr senken könnte, wobei in gewerblichen Bereichen wie bei Offshore-Windkraft-Versorgungsschiffen und Besatzungstransferschiffen noch wesentlich größere Einsparungen möglich sind.

Konkrete Ergebnisse

Andy Page, Geschäftsführer von Chartwell Marine, sagte: „Eines der wichtigsten Ergebnisse ist, dass wir konkrete Leistungsdaten statt theoretischer Prognosen gewonnen haben. Die Technologie wurde nun physisch gebaut, integriert und erprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass Methanol einen realistischen Weg zur Überwindung der Reichweitenbeschränkungen bietet, mit denen Elektroboote derzeit konfrontiert sind. Das eröffnet bedeutende Chancen in den Bereichen Freizeit, Gewerbe und Offshore“. Der Erfolg des Projekts hat bereits kommerzielles Interesse geweckt; derzeit laufen Gespräche mit Investoren über die Gründung eines eigenen Unternehmens, um die Technologie auf den Markt zu bringen. Das Konsortium hat zudem einen potenziellen Erstkunden identifiziert, der daran interessiert ist, das System in ein vollelektrisches Archipelago-Schiff zu integrieren. Mit Blick auf die Zukunft prüfen Archipelago Yachts und Chartwell Marine die nächste Entwicklungsphase, darunter ein potenzielles Demonstrationsschiff für den Seeeinsatz sowie weitere Förderanträge, die darauf abzielen, die kommerzielle Einführung zu beschleunigen. Das Konsortium ist der Ansicht, dass die Methanol-Reichweitenverlängerungstechnologie eine bedeutende Rolle bei der Dekarbonisierung von Explorer-Yachten, Lotsenbooten, Offshore-Windkraft-Versorgungsschiffen und anderen maritimen Anwendungen spielen könnte, bei denen ein rein batteriebetriebener Antrieb nach wie vor eine Herausforderung darstellt.