Sprechtag "Hybride Antriebe – Optimierung durch Kombinationen"

HT-PEM Brennstoffzellensysteme zur elektrischen Energieversorgung von Schiffen

M. Sc. Christoph Gentner, Technische Universität Hamburg

Mit dem Einsatz von Brennstoffzellen können Emissionen wie z.B. Lärm, Vibrationen und Luftschadstoffe im Hafen und während der Seereise reduziert werden.
Um die Auswirkungen einer Stromversorgung mit methanolbetriebenen Hochtemperatur-PEM-Brennstoffzellen zu untersuchen, wurden umfangreiche Messungen an einer Pilotbrennstoffzellenanlage und an einem Methanolreformer durchgeführt.
Darauf aufbauend wird ein physikalisches Modell entwickelt und mittels Simulation werden die Betriebsparameter für das Brennstoffzellensystem abgeleitet.

Heute sind Drehstromsysteme Stand der Technik für die Stromversorgung von Schiffen. Brennstoffzellensysteme erzeugen Gleichstrom und ihr Lastaufschaltvermögen ist geringer als bei Dieselgeneratoren. Um Brennstoffzellensysteme in die bestehende Topologie zu integrieren, ist zusätzliche Leistungselektronik notwendig.
Ein möglicher Ansatz für die Integration eines Brennstoffzellensystems in einem Drehstromnetz wird erläutert. Durch die Analyse gemessener Zeitreihen zur elektrischen Leistung einer Megayacht wird deutlich, dass die Verwendung von Energiespeichern erforderlich ist, um die langsame Brennstoffzellendynamik zu überwinden. Anhand einer Simulation wird ein passend dimensionierter Batteriespeicher gefunden, dessen Ladezustand in Verbindung mit einem Laderegler von der Brennstoffzellenanlage geregelt wird.
Abschließend wird die brennstoffzellenbasierte Energieversorgung mit einer dieselgeneratorbasierten Energieversorgung verglichen.