Benutzer:Dr. Karl-Heinz Hochhaus/Ammoniakmotor

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Als Ammoniakmotor wird ein Verbrennungsmotor bezeichnet, der mit Ammoniak als Kraftstoff betrieben wird und kein Kohlendioxid ausstösst. Er kann wie alle Verbrennungsmotoren auch als Dual- oder Multi-Fuel-Motor mit anderen Kraftstoffen kombiniert werden. Seit 2020 wird von vielen Institutitionen und Motorherstellern an verschiedenen Stellen daran gearbeitet, um diese Technologie mit dem Kraftstoff Ammoniak für den Einsatz in Schiffsantriebsmotoren sowohl als 2-Takt- als auch als 4-Takt-Motors zu untersuchen.

Geschichte

Ammoniak wurde seit 1870 auf Schiffen als Kältemittel eingesetzt, nachdem Ferdinand Carré eine Absorptions-Kälteanlage, basierend auf Ammoniak, schon 1859 entwickelt hatte. 1876 schloss Carl von Linde die Entwicklung einer zuverlässigen Kompressions-Kältemaschine mit Ammoniak ab. In den 1970er Jahren wurde Ammoniak für die Schifffahrt verboten und durch FCKW-haltige Kältemittel ersetzt. Erst als festgestellt wurde, dass man „den Teufel durch den Beelzebub ausgetrieben hatte“, denn die neuen Kältemittel zerstörten die Ozonschicht, folgten Reaktionen. Das Montreal-Protokoll von 1987 regelt den Verzicht auf ozonschädigende Stoffe und in Deutschland wurde die „FCKW-Halon-Verbotsverordnung“ beschlossen und Ammoniak in der Schifffahrt wieder zugelassen.

Die in Dänemark auf der Danyard-Werft in Frederikshavn gebaute Kühlschiffsserie mit fünf Schiffen der Albemarle-Island-Klasse waren die ersten Kühlschiffe, die wieder mit Ammoniak als Kältemittel abgeliefert wurden. Daher gibt es in der Werftindustrie entsprechende Erfahrungen mit der Bearbeitung von Brennstoffsystemen mit diesem demnächst als Brennstoff verwendeten Kältemittel. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefördert und hat eine Laufzeit von drei Jahren, beginnend im Dezember 2020.

Potential

Ammoniak als Kraftstoff bietet die Möglichkeit eines umweltfreundlichen Betriebs, insbesondere in der Hochseeschifffahrt. Voraussetzung dafür sei jedoch die entsprechende zuverlässige Motorentechnologie.

Internationale Abgaskontrollgebiete für die Schifffahrt sowie Anteil der Schifffahrt an den Gesamtemissionen
Quelle: Meeresatlas 2017

Mit dem Schiffstreibstoff Ammoniak kann die Schifffahrt langfristig fast vollständig dekarbonisiert werden, da Ammoniak ohne CO₂-Ausstoß verbrennt. Ammoniak ist ein bekanntes Produkt, es wird bereits in großen Mengen von Schiffen rund um die Welt transportiert. Etwa 120 Häfen sind weltweit am Import und Export von Ammoniak beteiligt und verfügen weitgehend über die entsprechende Infrastruktur mit den Umschlags- und Lagereinrichtungen.

Viele sehen LNG als zukünftigen Brennstoff für die nächsten Jahre, jedoch lediglich als Brückentreibstoff, da es den CO₂-Ausstoß nur um etwa 25 Prozent reduziert. Um das IMO-Ziel einer Reduzierung der CO₂-Emissionen um 50 Prozent bis 2050 zu erreichen, wird ein CO₂-freier Kraftstoff benötigt. Das kann zum Beispiel grünes Methan bzw. Methanol sein oder besser Ammoniak, das keinen Kohlenstoff enthält. Andererseits ist die Lagerung von Ammoniak aufwendiger als Methanol.

Ammoniak, ein zukünftiger Schiffskraftstoff

Bis zum Jahr 2050 wird von der Klassifikationsgesellschaft DNV für Ammoniak ein Anteil von ca. 30 % am maritimen Kraftstoffmarkt vorhergesagt. Deshalb betrachtet MAN Ammoniak als bedeutenden kohlenstofffreien Brennstoff für die maritime Energiewende. Das gelte sowohl für den Zweitaktmotor zum Schiffsantrieb, wie er im AEngine-Projekt in Kopenhagen entwickelt und erprobt wird, als auch für den Viertaktmotor im Projekt AmmoniaMot.

Forschungsförderung

AEngine

Das AEngine-Projekt dient der Entwicklung und Erprobung eines Schiffsantriebssystems, um den Antriebsmotor mit Ammoniak zu betreiben.

MAN Energy Solutions leitet ein dänisches Konsortium zur Entwicklung eines mit „grünem“, das heißt nachhaltig gewonnenem, Ammoniak betriebenen 2-Takt-Motors. Der Schiffsmotor wird in der Versuchsanlage von MAN Energy Solutions im Forschungszentrum Kopenhagen an den Brennstoff Ammoniak angepasst und das Tank- und Brennstoffsystem dafür entwickelt und erprobt. Das AEngine-Projekt hat das Ziel, diesen kohlenstofffreien Zweitaktmotor bis 2024 für den Antrieb eines Schiffes zu entwickeln.

Der Innovation Fund Denmark unterstützt das Projekt. Das Konsortium wird von MAN Energy Solutions geleitet und außerdem sind die dänische Eltronic FuelTech als Hersteller von Kraftstoffsystemen, die Technische Universität Dänemarks (DTU) und die Klassifikationsgesellschaft DNV GL an dem Projekt beteiligt.

Ein neuer Forschungsmotor vom Typ 4S50ME-X9.7 ist das Ergebnis einer engen, abteilungsübergreifenden Teamarbeit in Kopenhagen und der Zusammenarbeit mit dem Lizenznehmer HHI-EMD in Südkorea. Der 10.000 PS-Motor traf im April 2020 in Kopenhagen ein und wurde im Kopenhagener Forschungszentrum von MAN montiert.

Die Arbeiten am neuen Forschungsmotor begannen Anfang 2021. Er wurde speziell für die nächste Generation von Brennstoffen wie Methanol und Ammoniak zur Untersuchung neuer Emissionstechnologien spezifiziert, konstruiert und hergestellt.

Ammonia 2-4

In dem EU-Projekt „Ammonia 2-4“ arbeitetet ein maritimes Konsortium an der Entwicklung und dem Bau von Prototyp-Motoren, die mit Ammoniak als Kraftstoff betrieben werden können. Dabei handelt es sich sowohl um Zweitakt- als auch Viertakt-Schiffsmotoren. Das Projekt „Ammonia 2-4“ wird vom Technologiekonzern Wärtsilä koordiniert, außerdem sind das niederländische Konstruktionsbüro C-Job, die Klassifikationsgesellschaft DNV, der italienische Nationale Forschungsrat (CNR)und die derzeit weltweit größte Containerschiffs-Reederei Mediterranean Shipping Company (MSC) beteiligt. Das Vorhaben wird von der Europäischen Union im Rahmen der Forschungsförderungsinitiative „Horizon Europe“ mit zehn Millionen Euro unterstützt.

AmmoniaMot

Unter dem Projektnamen AmmoniaMot entwickelte MAN Energy Solutions seit 2020 einen 4-Takt- Motor als Dual-Fuel-Motor für mittlere Drehzahlen, der sowohl mit Dieselkraftstoff als auch Ammoniak betrieben werden kann.

Mit den Projektpartnern Neptun Ship Design, WTZ und Woodward L'Orange sowie der Technischen Universität München, soll ein CO₂-freier Motor entwickelt und gebaut werden, um damit zur Dekarbonisierung der maritimen Wirtschaft beizutragen. Der Weg führt über Ammoniak, da dieses Gas kohlenstofffrei ist, wenn es aus erneuerbaren Stromquellen hergestellt wird. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), seit Dezember 2022 Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), gefördert und hat eine Laufzeit von drei Jahren, beginnend im Dezember 2020.

Einzelnachweise

Kategorie:Schiffsantrieb Kategorie:Brennstoff