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Jun 13, 2023

Zukünftige Kraftstoffe: Methanol

Barry Parker von bdp1 Consulting Ltd bietet strategische und taktische Unterstützung... 2. August 2023 (Bild: Glosten) Jeder Kommentator zur Dekarbonisierungsreise des maritimen Geschäfts wird etwas zu bieten haben

Barry Parker von bdp1 Consulting Ltd bietet strategische und taktische Unterstützung...

2. August 2023

(Bild: Glosten)

Jeder Kommentator zur Dekarbonisierungsreise der maritimen Wirtschaft wird etwas in der Art sagen: „Es wird mehrere Kraftstoffe geben …“ Da die Sitzungen des Maritime Environmental Protection Committee (MEPC) der International Maritime Organization (IMO) für Anfang Juli angesetzt sind, ist dies wahrscheinlich Die Emissionsziele werden verschärft. Welche Meilensteine ​​auch immer die IMO tatsächlich festlegt, es wird keine Vorschriften dafür geben, wie man dorthin gelangt. Bis Mitte 2023, fast zwei Jahre nach dem Crescendo der alternativen Kraftstoffe Ende 2021 im Anschluss an die COP26-Treffen in Glasgow, werden nun zahlreiche Alternativen zur derzeitigen Dominanz fossiler Kraftstoffe erprobt und umgesetzt.

Auch wenn das Wort „Gewinner“ zu stark klingen mag, scheint ein Treibstoff für maritime Zwecke, Methanol, ernsthaft an Bedeutung zu gewinnen. Auf einer Branchenkonferenz im Spätwinter 2023 in New York erklärte John McDonald, Executive Vice President und Chief Operating Officer (COO) des American Bureau of Shipping: „Methanol entwickelt sich schnell zum alternativen Kraftstoff der Wahl für die Schifffahrt in den USA.“ Energiewende, mit einer Infrastruktur, die sich nun über das graue Methanol hinaus etabliert und Vereinbarungen zur Erzeugung und Lieferung von grünem Methanol auf der ganzen Welt entwickelt werden.“ Er wies darauf hin, dass Dutzende von Methanolprojekten im maritimen Sektor im Gange seien, und fügte hinzu: „Die Produktion von grünem Methanol nimmt zu und beginnt, in erheblichen Mengen in die Lieferkette einzudringen. Dies, kombiniert mit den anderen eingebauten Vorteilen etablierter Technologie und einfacher Handhabung, wird Methanol schnell eine kritische Masse auf dem Markt verschaffen. In einer ABS-Mitteilung bezüglich der grundsätzlichen Zulassung (AIP) eines Kraftstoffhandhabungssystems mit niedrigem Flammpunkt wies McDonald auf die Besonderheiten des Kraftstoffs hin und sagte: „Seine einfache Lagerung und Handhabung, Emissionsreduzierung und Betriebseigenschaften bei niedrigen Temperaturen machen ihn zu einem vielversprechenden.“ Lösung." ABS hat eine Reihe von Regeln für mit Methanol betriebene Schiffe entwickelt.

Neben Maersk (arbeitet mit ABS an einem kürzlichen Auftrag über sechs mit Methanol betriebene 17.000-TEU-Schiffe von Hyundai und rüstet bis zu 11 Schiffe mit MAN-B&W-Motoren nach) hat auch der Containerschiffbetreiber CMA CGM kürzlich mit einem Auftrag über 12 x 15.000 für Schlagzeilen gesorgt TEU-Schiffe der China State Shipbuilding Corporation (CSSC). Im Bereich Massengutfrachter hat Cargill die Führung bei der Bereitstellung von Charterunterstützung für Bestellungen von Schiffen mit Doppelantrieb (Diesel/Methanol) übernommen.

Anfang Juni erteilte das Korean Register (KR) ein AIP für einen Tanker mittlerer Reichweite (MR), bei dem das Schiff mit Methanol und Schiffsdiesel betrieben wird. Laut KR (das an dem Projekt in Zusammenarbeit mit dem südkoreanischen Schiffbauer K Shipbuilding und dem Ausrüstungshersteller S&SYS arbeitet) „verfügt das Schiff über zwei Methanol-Kraftstofftanks, die auf der Backbord- und Steuerbordseite des offenen Decks positioniert sind.“ Alfa Laval gab seinerseits bekannt, dass eine Reihe von Projekten im Gange sind (mit AIP von ABS in der Hand, aber kein Schiffseigentümer angegeben), die mit Methanol betriebene Kessel auf größeren Schiffen vorsehen würden.

Obwohl Mega-Box-Carrier und jetzt auch Tiefseetanker für viele Schlagzeilen gesorgt haben, prüfen Schiffsarchitekten, Motorenhersteller und Schiffseigner auch genau das Potenzial von Methanol für kleinere Schiffe, insbesondere Schleppschiffe und Schlepper, die Flotten- und Schiffsunterstützungsoperationen in Häfen durchführen. Doch die Betankung mit Methanol ist nicht ohne Herausforderungen, nicht zuletzt die Möglichkeit, Platz für den Kraftstofftank zu schaffen. Bei kleineren Schiffen erfreuen sich Wasserstoff-Brennstoffzellen – mit H-Molekülen aus Methan – großer Beliebtheit.

Ein Unternehmen, das voranschreitet, ist e1 Marine, ein Joint Venture zwischen dem Schiffsfinanzierer Maritime Partners, LLC (MP), dem Innovator der Methanol-zu-Wasserstoff-Technologie Element 1 Corp. und dem Tiefseetankerbesitzer Ardmore Shipping. e1 Marine verfügt über eine proprietäre Methanol-zu-Wasserstoff-Generatortechnologie (auch als Reformer bekannt), die darauf ausgelegt ist, Wasserstoff in eine an Bord befindliche Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEM) einzuspeisen. Der M18-Methanol-zu-Wasserstoff-Generator, der eine Mischung aus Methanol und Wasser benötigt, ist in einem Modul untergebracht, dessen Größe einem handelsüblichen Kühlschrank ähnelt. Der Ausgang des Generators speist eine Brennstoffzelle, die Strom erzeugt, der in ein Gleichstromnetz eingespeist wird, das wiederum in Elektromotoren eingespeist wird, die die Propeller antreiben, um die Hotellast des Schiffes zu bewältigen, oder in eine Batteriebank zur Speicherung und Wiederverwendung.

Europäische Eigentümer haben mit Methanol betriebene Brennstoffzellen des in Boston ansässigen Unternehmens Advent Technologies eingesetzt. Zu Advents Arbeit gehörte die Teilnahme an Rivercells, einem von der Bundesregierung finanzierten Demonstrationsprojekt. Ziel dieses Projekts, an dem auch die Meyer Werft beteiligt ist, ist die Entwicklung und Demonstration einer sicheren praktischen Lösung für ein hybrides elektrisches Energiesystem für Binnenschiffe, das Brennstoffzellen in begrenzten maritimen Anwendungen nutzt. In Zusammenarbeit mit Innogy (einem Energieunternehmen, heute Teil der größeren E.ON) wurde das Passagierschiff Innogy für den Betrieb in deutschen Gewässern gebaut.

Maritime Partners entwickelt das Schleppboot Hydrogen One für den Betreiber ACBL. (Bild: Elliott Bay Design Group)

Um den Teilnehmern des Arbeitsbootmarktes diese innovative Technologie zu demonstrieren, baut Maritime Partners die M/V Hydrogen One nach einem Entwurf der in Seattle ansässigen Elliott Bay Design Group (EBDG) bei Intracoastal Iron Works in Bourg, La. Maritime Partners Beau Berthelot, Vizepräsident für Geschäftsentwicklung, sagte, die Auslieferung sei für 2024 geplant. Das Boot, das die proprietäre Methanol-zu-Wasserstoff-Generatortechnologie von e1 Marine nutzt, wird von American Commercial Barge Line (ACBL) betrieben, die eine Flotte von fast 190 Mann betreibt Schleppboote im Linienverkehr auf den Binnenflüssen und entlang der Golfküste. Maritime Partners beschreibt Hydrogen One als „sollte ein 2.000 PS starkes Binnenschubboot nachahmen … dieses Boot kann überall im Binnenwasserstraßensystem fahren … mit seiner erwarteten Reichweite würde es beispielsweise zwischen New Orleans und Houston eingesetzt werden.“ Das Boot fällt unter Unterkapitel M, und Maritime Partners erklärte, dass es die Anforderungen der US-Küstenwache für den Umgang mit Methanol als Treibstoff erfüllen wird. „Arbeitsboote verarbeiten Methanol, es gibt also einen Präzedenzfall. Eine Reihe der derzeit in Betrieb befindlichen OSVs sind mit Methanol-Speicher- und Transfersystemen für die routinemäßige Lieferung von Methanol an Bohrinseln im Golf von Mexiko ausgestattet. Wir arbeiten dabei eng mit der Küstenwache zusammen.“ um sicherzustellen, dass die M/V Hydrogen One sicher funktioniert.“ Maritime Partners bietet einen Vergleich des Emissionsprofils der M18-Reformertechnologie von e-1 Marine im Vergleich zu herkömmlichem Diesel an und sagte: „Basierend auf der von Dritten validierten Modellierung von e1 Marine haben wir das Gefühl, dass wir, wenn die M/V Hydrogen One in Betrieb genommen wird kann eine Reduzierung der regulierten US-Schiffsemissionen um 99 % erreichen, wenn es mit derzeit verfügbarem (grauem) Methanol in Industriequalität betrieben wird.“

Das Schiffbauunternehmen Glosten erforscht auch mit Methanol betriebene Schlepper und Arbeitsboote. Dazu gehört auch das jüngste Design des SA-100: ein 100 Fuß langer Hafenschlepper, der gemeinsam mit ABB entwickelt wurde. Schlepperveteran Peter Soles, Marinebetrieb und Geschäftsentwicklung bei Glosten, erklärte: „Wir haben hier ein neues Schiffskonzept eingeführt. Bei Glosten sind wir bestrebt, zu erfahren, was auf dem Markt für Arbeitsboote vor sich geht, mit neuen Technologien Schritt zu halten und.“ neue Regulierung, dann Entwicklung von Schiffsideen, von denen wir glauben, dass sie bei bestehenden und potenziellen neuen Kunden Anklang finden werden.“ Er fügte hinzu: „Wir haben eine Reihe von Gesprächen mit Schiffsbetreibern geführt, die von der Idee fasziniert sind … einige von ihnen sind Leute, die uns noch nie zuvor angerufen haben.“ Glosten beschreibt den Methanol-Hybrid-Schlepper SA-100 als „angetrieben von zwei methanolkompatiblen CAT 3512E-Aggregaten, die L-Antriebe antreiben. Die Aggregate werden durch eine Schiffsbatteriebank für einen emissionsfreien Betrieb bei der Durchfahrt und zur Leistungssteigerung ergänzt.“ seine maximale Pfahlzugkraft von 90 Kurztonnen erreichen.“

Glosten hat ein mit Methanol betriebenes Schlepperdesign vorgestellt, das in Zusammenarbeit mit ABB entwickelt wurde. (Bild: Glosten)

Robert Allan Ltd., ein Marinearchitekt aus Vancouver, BC, hat bei einer Reihe von Konzeptentwürfen eng mit einer Reihe von Schlepperunternehmen, insbesondere der Svitzer-Tochtergesellschaft innerhalb der Maersk-Gruppe, zusammengearbeitet und eng mit einer Reihe von Werften kommuniziert , darunter Uzmar (das kürzlich einen dieselbetriebenen ASD-Hilfsschlepper für Svitzer geliefert hat) in der Türkei, über mögliche Projekte. Jim Hyslop, Leiter der Projektentwicklung, erklärte, dass sein Unternehmen eine Reihe verschiedener Konfigurationen für Schlepper prüfe, darunter einige mit Brennstoffzellen und andere mit herkömmlichen Motoren, die auf die Verbrennung von Methanol ausgelegt seien. „Wir sind ständig auf der Suche nach neuer Ausrüstung“, sagte er gegenüber Marine News. Auf die Frage nach Kompromissen zwischen Brennstoffzellen und Verbrennungsmotoren sagte er für die Schiffsunterstützung und Ähnliches, dass die Brennstoffzellen „möglicherweise hinsichtlich der erzeugten Energiemenge nicht volumetrisch effizient sind und wahrscheinlich eine externe Batterie erfordern würden.“ Hyslop fügte hinzu: „Manchmal kann es sehr schwierig sein, alles Notwendige auf engstem Raum unterzubringen; kleinere Schlepper haben möglicherweise nicht genügend Platz. Wir sind also noch mit der Erkundung beschäftigt.“

Die Klassengesellschaft Lloyds Register (LR, in enger Zusammenarbeit mit e-1 Marine) war ebenfalls äußerst aktiv bei der Erleichterung der maritimen Dekarbonisierung, wobei der Schwerpunkt auf Methanol lag. Außerdem wurden Regeln für die Betankung mit Methanol entwickelt. Duncan Duffy, globaler Leiter für Technologie und elektrotechnische Systeme im Global Technology Centre von Lloyd's Register (in Southampton, Großbritannien), fragte nach den Kompromissen zwischen Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen und erklärte: „Sowie die Emissionsverbesserung, die durch Methanolsysteme erreicht wird.“ Der Energieverbrauch kann ein Faktor bei der Auswahl der Konfiguration des Stromversorgungssystems sein. Reformierte Methanol-Brennstoffzellen können im Vergleich zu Methanol-Direktverbrennungsmotoren einen etwas höheren Energieumwandlungswirkungsgrad erreichen, der mit etwa 40 % mit Dieselmotoren vergleichbar ist. Dies kann zur wirtschaftlichen Argumentation beitragen wenn beruhigend teures grünes Methanol der angestrebte Kraftstoffbestand ist.“

Bei allen alternativen Kraftstoffen gibt es „Henne-Ei“-Probleme. Gefäße können sie verbrennen, aber sie müssen überall verfügbar sein; Methanol ist keine Ausnahme. LR hat kürzlich seine Webinar- und Berichtsreihe „Fuel for Thought“ mit einer persönlichen Sitzung in Singapur in Zusammenarbeit mit der ING Bank gestartet, bei der es um Methanol ging. LR konnte mehrere Stakeholder einbeziehen; An der Sitzung in Singapur nahmen Eigentümer, Charterer, Motorenhersteller und das Methanol Institute teil. Taylor Wamberg von LR, Business Development Manager für Schifffahrtsmärkte bei Lloyd's Register mit Sitz in Singapur, sagte gegenüber Marine News: „Wir arbeiten auch mit zukünftigen Kraftstofflieferanten an der Entwicklung ihrer Kraftstoffstrategie.“ Erwähnenswert sind die Bemühungen von Maersk, Treibstoff zu beschaffen; Es hat Verträge über 1,4 bis 2 Millionen Tonnen Methanol pro Jahr unterzeichnet – darunter Bio-Methanol (aus land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen und Siedlungsabfällen), E-Methanol (Solar-, Wind- und erneuerbares CO2) und grünes Methanol (unter Verwendung von biogenem CO2) – um seine Containerschiffe der neuen Generation zu betanken, so Intelatus Global Partners, Maersk prüft außerdem viele weitere Partnerschaften zur Kraftstoffversorgung

Binnenschifffahrt ist ein integraler Bestandteil der Kraftstoffversorgungskette. Um Berthelots Argumente zum Umgang mit Methanol zu veranschaulichen, gab die Kirby Corporation kürzlich bekannt, dass sie im Hafen von Houston zwei Methanolbunkerungen von Binnenschiffen zu Schiffen von Hochseeschiffen durchgeführt habe. Zwei Produktetanker von Stena, Stena Pro Marine und Stena Prosperous, wurden über den Kirby-Lastkahn mit Methanol betankt, während sie saubere Erdölprodukte entluden. Stena (in Zusammenarbeit mit Proman, einem Anbieter von Produkten auf Erdgasbasis) hat auch Methanolbunkerungen im Hafen von Antwerpen-Brügge durchgeführt.

Kirby-Methanolbetankung des Stena-Tankers im Hafen von Houston. (Quelle: Proman Corporation)

Methanol kann jetzt an großen Schifffahrtsknotenpunkten bezogen werden und seine Verfügbarkeit wird in Zukunft noch zunehmen. Wamberg von LR sagte gegenüber Marine News außerdem: „Schlepper werden an vielen verschiedenen Standorten eingesetzt, wo die Verfügbarkeit des Treibstoffs und die Flexibilität bei der Nutzung von entscheidender Bedeutung sein können. Ein Dual-Fuel-Verbrennungsmotor ist eine gute Wahl, da Schlepperbetreiber diese Flexibilität beibehalten.“ . Wenn sie Methanol nicht in dem Hafen, in dem sie arbeiten, bunkern können oder während der Lebensdauer der Anlage an einen anderen Standort umziehen können, haben sie die Möglichkeit, auf traditionelle Kraftstoffe oder einen Biokraftstoff umzusteigen.“

In Gesprächen mit Schiffskonstrukteuren wurde die regulatorische Unsicherheit zu einem Problem. Glostens Soles wies auf die geringe Anzahl bestellter Schlepper hin und sagte: „Derzeit herrscht in den USA eine ziemlich weit verbreitete Zurückhaltung beim Bau neuer Schlepper, was verständlich ist; aber die Betreiber recherchieren.“ Für den US-amerikanischen Subchapter-M-Markt weist Berthelot von Maritime Partners auf die Bedeutung der Entwicklung US-basierter Regeln für die Anwendung alternativer Kraftstoffe und neuer Technologien hin.

Zu diesem Thema erwähnte Soles das MEPC80-Treffen bei der IMO im Juli und sagte: „Diskussionen über IMO-Vorschriften konzentrieren sich in der Regel auf internationale Schifffahrtsschiffe. Bei der Umsetzung neuer Regeln orientiert sich die Klasse jedoch an den Leitlinien der IMO, und die meisten Schlepper werden gemäß den Klassenstandards entworfen und gebaut.“ – auch diejenigen, die keine Klassenzertifizierung anstreben.“ Er fügte hinzu: „Die Flaggenstaatsregeln spiegeln letztendlich ohnehin die von der Klasse veröffentlichten Regeln wider, sodass alles, was bei MEPC80 angenommen wird, weitreichende Auswirkungen haben könnte.“

In den USA können zusätzliche Regulierungsebenen nicht nur von der US-Küstenwache, sondern auch von anderen Bundes- und Landesbehörden auferlegt werden. Soles sagte: „Eines der Dinge, die die Menschen am genauesten beobachten, ist, wie sich die US-Luftemissionsvorschriften regional weiterentwickeln werden. Derzeit ist es schwer, mit Sicherheit zu sagen, ob man neue Emissionsvorschriften mit einem erfüllen kann.“ auf Methanol allein umsteigen. Ein Thema, das Soles beim Wetter im Auge behält, ist die Art und Weise, wie die Luftemissionen von Schiffen durch das California Air Resources Board (CARB) reguliert werden. Er erklärte: „Im Moment gibt es keinen klaren Weg zu einem zugelassenen Ausrüstungspaket auf dem Markt, das es bestehenden dieselmechanischen Schleppern ermöglichen würde, den neuen CARB-Emissionsstandard für kommerzielle Hafenschiffe zu erfüllen.“

Im Hafen von Antwerpen-Brügge wurde kürzlich zum ersten Mal Methanol bunkert. (Quelle: Hafen Antwerpen-Brügge)