Der Schiffsverkehr hinterlässt einen großen ökologischen Fußabdruck: Die Antriebsmaschinen sind bisher weitgehend auf Energieträger mit einer hohen Energiedichte angewiesen, bei deren Verbrennung klimaschädliches Kohlendioxid entsteht. Wasserstoff und Methanol gelten als klimafreundlichere Ersatzkraftstoffe. Aber auch Ammoniak (NH3) - in dem Wasserstoff gebunden ist - gilt als aussichtsreiche Treibstoffalternative, hieß es am Dienstag im Pressegespräch im LEC an der TU Graz.

Weltweit müssen Schadstoffemissionen gesenkt und der Ausstoß klimaschädlicher Substanzen verringert werden. Aktuellen Studien zufolge wird jedoch ein rascher Anstieg der weltweiten Energienachfrage und des Transportaufkommens diagnostiziert, berichtete Andreas Wimmer, Geschäftsführer und wissenschaftlicher Leiter des Grazer LEC (Large Engines Competence Centers). Der Kampf gegen die Klimakrise setze daher auch beim Transport auf hoher See an. Die Schifffahrt tut also gut daran, fossile flüssige oder gasförmige Kraftstoffe durch alternative Kraftstoffe zu ersetzen.

Suche nach Alternativen

Bei der weltweiten Suche nach Alternativen mischt das Grazer LEC tatkräftig mit. Es forscht seit mehr als 20 Jahren daran, die schädlichen Emissionen bei Großmotoren zu reduzieren und verfügt über entsprechende Erfahrung in der Optimierung von Verbrennungskonzepten für eine Vielzahl von gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen im Großmotorenbereich. Wasserstoff und E-Fuels spielen dabei eine wesentliche Rolle, Chancen sieht das LEC auch bei Ammoniak.

Die chemische Verbindung Ammoniak besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen, sie enthält keinen Kohlenstoff und so wird bei der Verbrennung kein klimaschädliches CO2 freigesetzt. Bisher brauchte man es vor allem um Düngemittel herzustellen. Zunehmend gilt das stark stechende, ätzende und giftige Gas auch als Hoffnungsträger der Energiewende. LEC-Geschäftsführer Wimmer erklärt das mit einem grundlegenden Vorteil: Es kann wesentlich leichter als purer Wasserstoff auf Schiffen gespeichert werden - Ammoniak vereinfache sozusagen die Lagerung von Wasserstoff.

Motoren, die mit diesen alternativen Kraftstoffen umgehen können, sind allerdings noch in der Entwicklungsphase. Daher hat man am LEC im Vorjahr die Infrastruktur um rund 1,2 Millionen Euro ausgeweitet, um die Erforschung der Ammoniakverbrennung in Großmotoren, wie sie etwa in der Schifffahrt eingesetzt werden, voranzutreiben.

Europaweit einzigartige Infrastruktur

Die aufgebaute Ammoniak-Infrastruktur sei europaweit einzigartig und zähle zu den weltweit ersten, wie Wimmer betonte. Der Partner bei der Errichtung der Anlage war neben der TU Graz die Linde Gas, die die Ammoniak-Speichereinheit bereitgestellt hat.

Die Ammoniakversorgung der Motorprüfstände erfolgt durch einen mobilen Container, in dem bis zu 2.000 Kilogramm Ammoniak gelagert werden können. Um verschiedenste Kraftstoffversorgungs- und Verbrennungskonzepte untersuchen zu können, stehen sowohl ein Niederdrucksystem für gasförmiges Ammoniak als auch ein Hochdrucksystem für flüssiges Ammoniak (bis 1.600 bar) zur Verfügung, welches Einzylinder-Forschungsmotoren bis zu 30 Liter Hubraum versorgen kann.

Erste Untersuchungen zum Ammoniakbetrieb für die Schifffahrt und die Stromerzeugung wurden mit einem mittelschnelllaufenden Diesel-Ammoniak-Zweistoffmotor mit einem Hubraum von etwa 15 Litern gestartet. In weiteren Projekten will man u. a. Konzepte mit Dieselvoreinspritzung als auch Konzepte mit Funkenzündung im Detail untersuchen und optimieren.

Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, musste bei der Realisierung höchster Anspruch auf die Sicherheit gelegt werden, schilderte Wimmer gegenüber der APA. Ein temperaturgesteuertes katalytisches Abgasnachbehandlungssystem sorgt dafür, dass keine erhöhten Schadstoffkonzentrationen emittiert werden. Für die Überwachung vor und nach dem Katalysator wurde entsprechende Sensorik für Ammoniak und Stickoxide installiert.