Rund drei Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen gehen auf das Konto des globalen Seeverkehrs – ein Anteil, der durch den stetig wachsenden Welthandels- und Kreuzfahrtsektor ohne Gegenmaßnahmen weiter steigen könnte. Doch die Politik zieht die regulatorischen Daumenschrauben fest an: Über den EU-Emissionshandel (EU ETS) sowie die europäische FuelEU Maritime-Verordnung wird die schrittweise Dekarbonisierung des maritimen Sektors rechtsverbindlich eingefordert.

Besonders brisant ist die Lage im Hafenbetrieb. Liegt ein riesiges Kreuzfahrtschiff vor Anker, läuft die Energieerzeugung weiter, um die gigantische sogenannte „Hotellast“ zu decken: Klimaanlagen, Beleuchtung, Großküchen und die Versorgung von Tausenden Passagieren sowie Besatzungsmitgliedern verschlingen mehrere Megawatt elektrische Leistung.

Die von der Politik präferierte Lösung – die Versorgung der Schiffe über Landstrom – stößt in der Praxis oft an enge Grenzen. Landstrom ist derzeit weder flächendeckend verfügbar noch wirtschaftlich flexibel. Der Aufbau der erforderlichen Hochleistungs-Infrastruktur im Hafen erfordert enorme Investitionen und langwierige Genehmigungsverfahren. Gefragt sind daher autarke, bordeigene Systeme, die Liegezeiten im Hafen emissionsfrei überbrücken können.

Metallhydride statt Hochdrucktanks

Genau hier setzt das Konsortium des Forschungsprojekts H2MASS an. Im Zentrum der Entwicklung steht ein integriertes Wasserstoff-Energiesystem, das sich eine werkstofftechnische Besonderheit zunutze macht: Metallhydride.

Dabei handelt es sich um pulverförmige Metalllegierungen, die Wasserstoffatome chemisch direkt in ihrer Kristallgitterstruktur einlagern. Im Vergleich zu den bisher im Mobilitätssektor üblichen Speicherverfahren bietet diese Technologie entscheidende Vorteile für den Schiffbau:

• Höhere Speicherdichte: Metallhydride binden den Wasserstoff extrem kompakt. Auf einem Passagierschiff, wo Raumvolumen teuer ist, spart dies wertvollen Platz im Vergleich zu voluminösen Druckgastanks.
• Niedriger Betriebsdruck: Die Speicherung erfolgt bei deutlich geringerem Druck als bei herkömmlichen Hochdrucktanks (350–700 bar), was die Eigensicherheit an Bord drastisch erhöht.
• Moderate Temperaturen & hohe Effizienz: Um den Wasserstoff wieder abzugeben, reichen moderate Temperaturen aus. Das macht den Betrieb nicht nur sicher, sondern auch energetisch hochgradig effizient.

Allianz aus Forschung und Industrie

Das auf 48 Monate angelegte Projekt vereint Kompetenzen aus Schiffbau, Materialwissenschaft und Digitalisierung. Die Meyer Werft (Papenburg) übernimmt die Gesamtkoordination und entwickelt das detaillierte Schiffskonzept zur werkseigenen Integration des Speichersystems unter Einhaltung technischer, sicherheitstechnischer und regulatorischer Standards. Das Institut für Wasserstofftechnologie am Helmholtz-Zentrum Hereon entwickelt ein skalierbares Metallhydrid-Speichermodul und baut einen praxisnahen Demonstrator für umfassende Tests unter Reallabor-Bedingungen.

Die Helmut-Schmidt-Universität Hamburg (HSU) entwickelt gemeinsam mit Hereon einen Digitalen Zwilling des Speichersystems. Über dieses interaktive virtuelle Abbild können Betriebszustände simulationsgestützt optimiert und das System für größere Schiffsklassen digital hochskaliert werden, bevor teure Hardware gebaut wird. Und Carnival Maritime – Mutterkonzern von Kreuzfahrt-Marken wie AIDA Cruises und Costa Crociere begleitet das Vorhaben als assoziierter Partner, um die Praxisanforderungen der Kreuzfahrtflotte einzubringen.

„Wir entwickeln ein voll integrierbares Speichersystem, das an verschiedene Schiffstypen und -größen angepasst werden kann. Damit bringen wir die Technologie der Metallhydrid-basierten Wasserstoffspeicherung einen weiteren Schritt in Richtung Anwendung“, sagt Maximilian Passing, der H2MASS-Projektleiter am Hereon-Institut für Wasserstofftechnologie

Vom Hafenbetrieb zum grünen Hauptantrieb

Mit einer Zielleistung von 4 Megawatt (MW) zielt H2MASS in der ersten Entwicklungsstufe darauf ab, die komplette Hotellast während der Liegezeiten im Hafen abzudecken. Doch das Projekt versteht sich explizit als Basis für weiterführende Schritte. Durch die modulare Skalierbarkeit soll das System perspektivisch nicht nur im Hafen zum Einsatz kommen, sondern künftig auch weitere Energiebedarfe auf See decken – bis hin zum emissionsfreien Zusatzantrieb oder in hybriden Betriebsmodi.

Gefördert wird das Zukunfts-Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) unter Betreuung des Projektträgers Jülich (PtJ).