DLR-Forschung zu klimaverträglicher Schifffahrt kommt nach Kiel

Der maritime Sektor ist für etwa 80 Prozent des internationalen Frachttransports verantwortlich und erzeugt jährlich rund 1,1 Milliarden Tonnen CO2. Das Institut für Maritime Energiesysteme des DLR entwickelt, optimiert und integriert Systeme für einen emissionsfreien Schiffsbetrieb. Dies umfasst Transportkonzepte für alternative Kraftstoffe, notwendige Hafeninfrastrukturen und die Entwicklung emissionsfreier Schiffe. Bei einem Festakt mit Gästen aus Wirtschaft, Forschung und Politik wurde am 21. Juni 2024 offiziell der Betrieb des Instituts in Kiel aufgenommen.

Die geplanten Forschungs- und Versuchsanlagen in Kiel werden unter anderem Lagerungsanlagen für alternative Kraftstoffe, Hybridantriebe, Teststände für Brennstoffzellen und Batterien sowie spezielle Mess- und Erprobungsstände umfassen. Unter Laborbedingungen werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler emissionsreduzierende Systeme und Komponenten entwickeln und kontinuierlich an zukünftige Bedingungen anpassen können, bevor sie in den Schiffs- und Hafenbetrieb integriert werden. Diese Anlagen werden es insbesondere auch Industrieunternehmen ermöglichen, neue Systeme und Technologien frühzeitig und kostengünstig auf ihre Realisierbarkeit zu testen.

„Um Schifffahrt künftig klimafreundlich zu gestalten, ist es erforderlich, die gesamte maritime Energieversorgungskette in den Fokus der wissenschaftlichen Forschung zu stellen. Das Institut für Maritime Energiesysteme des DLR verfolgt genau diesen gesamtheitlichen Forschungsansatz an Land, aber auch mit einem eigenen Forschungsschiff für die seeseitige Erprobung. “, sagt Guido Wendt, Staatssekretär im schleswig-holsteinischen Ministerium für Allgemeine und Berufliche Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur.

Prof. Sören Ehlers, Direktor des DLR-Instituts für Maritime Energiesysteme, erläutert: „Wir haben ein umfassendes Verständnis des maritimen Gesamtsystems und kennen die Wechselwirkungen der einzelnen Systeme. Damit spielen wir eine international führende Rolle in der Erforschung, Entwicklung und Integration emissionsreduzierender Technologien für heutige und zukünftige Schiffe.“

Die Fachleute des DLR erforschen die notwendigen Energiespeicher in Form von Batterien und alternative Treibstoffe sowie deren Transport über Seewege. Geplant ist eine Außenversuchsanlage in Kiel, um die Lagerung und Bunkerung neuer Treibstoffe im Hafen zu entwickeln und zu erproben. Dies ist essentiell, um eine kommerzielle Versorgung von Schiffen mit neuen Kraftstoffen zu ermöglichen.

Ein weiteres Beispiel für nachhaltige Antriebe sind Brennstoffzellen. Im Labor in Kiel werden in der ersten Phase Brennstoffzellen auf Treibstoffverträglichkeit und deren Verwendung unter maritimen Lastprofilen getestet. Durch die digitale Abbildung der Motoren und elektrischen Bauteile können die Belastungen im Labor untersucht werden, als wären die Komponenten auf See. „Damit sind wir in der Lage, neben der Entwicklung der Komponenten auch zur deren Zertifizierung beizutragen“, so Ehlers.

Das DLR ist im Prozess der Beschaffung eines modular aufgebauten Forschungsschiffes, auf dem es möglich ist, verschiedene alternative Antriebe zu erproben und weiterzuentwickeln. Dieser schwimmende Demonstrator soll die Entwicklung von Systemen und Komponenten für die Binnen- und Seeschifffahrt so weit voranbringen, dass sie in naher Zukunft weltweit eingesetzt werden können. Das Einzigartige an diesem Schiff ist, dass es über diverse Forschungsstationen verfügen und einfache Konfigurationsänderungen für verschiedene Komponententests ermöglichen wird.

Ein „digitaler Zwilling“ des Schiffes vervollständigt die Forschungsinfrastruktur. In der Simulation können Versuche sicher und effizient durchgeführt werden. So können die Nutzungsbedingungen bei extremen Kräften vorhergesagt werden. Der „digitale Zwilling“ ermöglicht Tests in Grenzbereichen und reduziert die Anzahl notwendiger realer Versuche. Außerdem wird die Skalierung der Systeme auf große Containerschiffe sowie kleinere Binnenschiffe und andere Schiffstypen möglich.