Containerumschlag wird Dampf gemacht

Beim Containertransport kommen unter anderem Portalhubwagen, sogenannte Straddle Carrier, zum Einsatz. Sie werden dieselelektrisch angetrieben und erzeugen im Betrieb CO2-Emissionen. Um auch im Warenumschlag und Transport die Entstehung von CO2 zu minimieren, ist die Entwicklung energiesparender und emissionsarmer Transportsysteme notwendig. Der Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff für die Carrier ist eine vielversprechende Option.

Das ttz Bremerhaven, der Terminalbetreiber Eurogate sowie der Straddle-Carrier-Hersteller Noell Mobile Systems entwickeln im Rahmen des Projektes „Antriebstechnik“ Strategien für eine alternative ökologische Energieversorgung von Straddle Carriern. Die Portalhubwagen (Straddle Carrier) werden beim Containerumschlag in Seehäfen und Binnenterminals zum Horizontaltransport gebraucht und werden üblicherweise mit Dieselkraftstoff betrieben. Hiermit geht jedoch eine Kohlenstoffdioxid-Emission von bis zu 200 Tonnen jährlich bei einem Verbrauch von 20l/h pro Fahrzeug einher. Es soll ermittelt werden ob umweltfreundliche Antriebssysteme auf Wasserstoffbasis die fossilen Energieträger ersetzen können.

Um diese Ziele zu erreichen, werden zwei alternative Antriebssysteme untersucht. Zum einen sollen Dieselmotoren in Straddle Carriern durch Wasserstoffverbrennungsmotoren ersetzt werden. Dieser arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie ein Dieselmotor, wird aber mit Wasserstoff betrieben. Über einen angeschlossenen Generator wird Elektrizität erzeugt, die das Fahrzeug antreibt. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht nur Wasser, das gefahrlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Wasserstoffverbrennungsmotoren werden bereits in Bussen und Pkws getestet. Die erzielten Wirkungsgrade liegen höher als bei Benzin- und Dieselmotoren. Dass Wasserstoff in einem modifizierten Ottomotor verbrannt werden kann, vereinfacht zusätzlich die Integration in die bereits bestehende Technologie der Straddle Carrier.

Die zweite Alternative ist der Einsatz von Brennstoffzellen zur Stromerzeugung. In Brennstoffzellen wandeln Katalysatoren Wasser- und Sauerstoff in elektrischen Strom um. Dabei entsteht ebenfalls nur Wasser. Diese Form der Energieerzeugung ist nicht nur besonders umweltfreundlich: Es wird zudem eine deutliche Lärmreduzierung beim Betrieb der Straddle Carrier erreicht. Brennstoffzellenantriebe werden insbesondere bei Bussen und Gabelstaplern eingesetzt, sind aber im Vergleich zu herkömmlichen Motoren noch teurer. Eine mittelfristige Wirtschaftlichkeit wird dadurch erzielt, dass Wasserstoff, wenn er als Nebenprodukt anfällt, relativ günstig verfügbar ist.

Wasserstoff hat als Energieträger viele Vorteile. Seine Energiedichte liegt mit 33,3 Kilowattstunden pro Kilogramm deutlich höher als die von Erdgas (13,9 kWh/kg) und Benzin (12,7 kWh/kg). Außerdem zeichnet sich Wasserstoff im Gegensatz zu fossilen Energieträgern durch seine nahezu unendliche Verfügbarkeit und einer nahezu emissionslosen Verbrennung aus. Dadurch könnte die durch den Dieselruß bedingte Feinstaubbelastung in der Terminalumgebung deutlich gesenkt werden.

Das ttz Bremerhaven, Eurogate und Noell Mobile Systems gliedern das Projekt in zwei Phasen. Zunächst stellt eine einjährige Machbarkeitsstudie die Anforderungen an den Wasserstoffantrieb für den Einsatz im Containerterminal fest. Außerdem werden notwendige Konzepte für die Einsparung und Rückgewinnung von Energie untersucht. Bisher entwickelte Wasserstoffantriebe haben ein deutlich geringeres Leistungsniveau als die derzeit in Straddle Carriern verwendeten Dieselantriebe. Bereits im Vorfeld durchgeführte Untersuchungen zeigen jedoch auf, dass der gegenwärtige Energiebedarf durch Maßnahmen wie z.B. der Rückgewinnung von kinetischer Energie gesenkt werden kann.

Abhängig von Bewertung der gewonnenen Ergebnissen der Machbarkeitsstudie würden in einer zweiten Projektphase Straddle Carrier mit Wasserstoffantrieben ausgerüstet und im Hafenbetrieb getestet werden.

Neben der technischen Entwicklung wird vom Projektverbund auch ein regionales Versorgungskonzept entwickelt, das die Bereitstellung von Wasserstoff zur mobilen Anwendung gewährleisten soll. Wasserstoff ist ein sekundärer Energieträger, d.h. er muss aus anderen Stoffen unter Einsatz von Energie hergestellt werden. Das kann aus erneuerbaren Energien oder aber auch aus Kohlenwasserstoffen, wie z.B. Erdgas, geschehen. Wasserstoff fällt jedoch auch bei verschiedenen Prozessen in der chemischen Industrie als Nebenprodukt an. Deshalb wird in der Studie auch ein Konzept für die wirtschaftliche und ökologische Bereitstellung des Wasserstoffs untersucht.

Das entwickelte Konzept ist nicht auf den Hafensektor beschränkt, sondern kann später in anderen Industriesektoren mit ähnlichen Bedingungen ausgeweitet werden.

Das ttz Bremerhaven ist ein Forschungsdienstleister und betreibt anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung. Unter dem Dach des ttz Bremerhaven arbeitet ein internationales Experten-Team in den Bereichen Lebensmittel, Umwelt und Gesundheit.

Kontakt:
Christian Colmer
Leiter Kommunikation und Medien
ttz Bremerhaven
Fischkai 1
D-27572 Bremerhaven (Germany)
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