ELEKTRA. Anforderungen und Lösungsansätze für die Wasserstoffversorgung beim Güterverkehr mit dem Binnenschiff - am Beispiel des Schubbootes ELEKTRA -

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Steffen Brinkerhoff
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1 ELEKTRA Anforderungen und Lösungsansätze für die Wasserstoffversorgung beim Güterverkehr mit dem Binnenschiff - am Beispiel des Schubbootes ELEKTRA - Koordiniert durch: Gefördert durch: Prof. Dr.-Ing. NOW Marktplatz, Berlin, den

2 Übersicht 1. Informationen Fahrtgebiet und Betriebsform 2. Technische Daten zum Schubboot 3. Das Energiekonzept 4. Mögliche Bunkerkonzepte 2

Schwergutleichter URSUS Verbringen von Schrott,

3 1. Informationen Fahrtgebiet und Betriebsform Verbringen von Siemens-Turbinen und anderer Schwergüter von den Rampenstandorten zum Westhafen / Küstenhäfen mit dem Schwergutleichter URSUS Verbringen von Schrott, Kohle, Kies und Stückgütern zwischen den Häfen der Stadt mit Schubleichtern 3

1. Informationen Fahrtgebiet und Betriebsform Regionaler Betrieb Überregionaler Betrieb mögliche Bunker- und Ladestationen Max. Schublast von 1.400 t Min.

4 1. Informationen Fahrtgebiet und Betriebsform Regionaler Betrieb Überregionaler Betrieb mögliche Bunker- und Ladestationen Max. Schublast von t Min. Reichweite von 65 km Fahrtgebiet: Zone 4 Betriebsdauer von 8 h Dienstgeschw. 8 km/h, max. 10 km/h Antrieb: vorrangig Akku-elektrisch Berlin <-> Hamburg, Berlin <-> Stettin Max. Schublast von t Min. Reichweite von 130 km Fahrtgebiet: Zone 3+4 (ohne Rhein) Betriebsdauer von 16 h Dienstgeschw. 8,5 km/h, max. 10 km/h Antrieb: hybrid-elektrisch 4

5 2. Technische Daten zum Schubschiff Hauptabmessungen Länge 19,00 m Breite 8,20 m Tiefgang 1,25 m Verdrängung 130 t Betrieb Batterie-elektrisch 8 h und 65 km Hybrid-elektrisch 16 h und 130 km Antriebsstrang Schub 2 x 19 kn Leistung 2 x 200 kw 5

Niedrigtemperatur-Polymer- Elektrolyt-Membran- Brennstoffzelle (NT-PEM-BZ) Betrieb bei 60 80 C Brennstoff:

6 3. Das Energiekonzept - Brennstoffzelle Brennstoffzellen-System ca. 200 kw für Grundlast ~ stationäres Verhalten kleines Betriebsfenster 16 h Dauerbetrieb Konzept Wasserstoff Niedrigtemperatur-Polymer- Elektrolyt-Membran- Brennstoffzelle (NT-PEM-BZ) Betrieb bei C Brennstoff: gasförmiger Wasserstoff Tank: Drucktankmodule, GH bar (Wechselbehälter) Anordnung Brennstoffzellen und Wasserstoff-Drucktankmodule an Deck 6

7 3. Das Energiekonzept - Wasserstofftanks Tank (Wechseltanks) H 2 -Bedarf Berlin -> Hamburg 736 kg (= 6 Elektra-Tanks ) H 2 -Bedarf für Berlin <-> Hamburg kg (= 12 Elektra-Tanks ) Drucktankmodule, GH bar Ansätze H 2 -Versorgung - ortsfeste Tankstelle - mobile Tankstelle - Wechseltanks 7

8 3. Das Energiekonzept experimentelle & rechnerische Validierung CFD-Simulation des gekoppelten Verbandes Schubboot Ermittlung von Widerständen Definition benötigter Antriebsleistung durch CFD-Rechnungen und Messungen an existierenden Schubbooten Schubleichter Modellversuche zur Ergebnisvalidierung 8

9 4. Mögliche Bunkerkonzepte Randbedingungen Bunkermenge ca kg H 2 pro Bunkervorgang (Teilmasse abhängig von der Bunkerstrategie) voraussichtlich ab Ende 2020 pro Jahr bis zu kg pro Jahr Bunkerorte Berlin Westhafen bei Fallersleben oder bei Lüneburg Zeit Bunkervorgang max. 5-6 Stunden bis zu 2 Bunkervorgänge in drei Tagen am Anfang bis ca. 20 vollständige ELEKTRA-Bunkervorgänge überregional pro Jahr Zulässige Kosten (Lieferung an Bord) im späteren Wirtschaftsbetrieb max. 4,75 5,0 /kg aus heutiger Sicht für

10 4. Mögliche Bunkerkonzepte Konzepte ortsfeste Bunkerstation mobile Bunkerstation Wechseltanks (beweglicher Behälter und stationärer Tank in einem)

11 4. Mögliche Bunkerkonzepte Ortsfeste Bunkerstation (versorgt mittels LKW, Bahn) Trailer liefert GH2 mit 200 bar H2-Kompressorstation verdichtet auf 500 bar u. dient als Zwischenspeicher H2-Trailer Bunkersäule Bunkersäule Kompressor & Speicher

12 4. Mögliche Bunkerkonzepte Mobile Bunkerstation (basierend auf Trailern) H2-Lieferung Trailer + mobile H2-Tankstelle (Kompressor, Bunkersäule) GH2 oder LH2 als Basis H2-Trailer H2-Bunkerstation

13 4. Mögliche Bunkerkonzepte Wechseltanks H2-Lieferung in transportablen Wechseltanks auf LKW-Trailern Westhafen Berlin

14 Berliner Hafen- und Lagerhausgesellschaft mbh Dipl.-Ing. Klaus-G. Lichtfuß Leiter Logistik Westhafenstraße Berlin Tel: / Fax Mobil: k.lichtfuss@behala.de Technische Universität Berlin Prof. Dr.-Ing. Fachgebiet Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme Sekr. SG 6 Salzufer Berlin Einfahrt der Elektra mit Schwergutleichter Ursus in den Berliner Westhafen Tel.: / Fax: gerd.holbach@tu-berlin.de 14

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