Mit der neuen Reihe #CAPTNEnergyUpdate macht das CAPTN Energy Bündnis die Fortschritte, Ergebnisse und Meilensteine aus den Projekten sichtbar.

Gut ein Jahr nach dem Projektstart haben wir bei Santiago Moreano Rojas, Projektleiter für „EENOK-Systementwurf“ am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), nachgefragt: Welche Meilensteine wurden bereits erreicht – und wie geht es weiter? Mit dabei war Dr. David Dreistadt (DLR), der das neu gestartete Projekt „EENOK-Realisierung“ leitet. Gemeinsam treiben beide Projekte die Entwicklung eines Energiecontainers für die Schifffahrt voran.

Welcher Meilenstein wurde zuletzt erreicht?
Santiago Moreano Rojas: „Wir haben in „EENOK-Systementwurf“ unser erstes Arbeitspaket abgeschlossen und dafür Daten des Automatic Identification System (AIS) zu den Schiffsbewegungen auf dem Nord-Ostsee-Kanal ausgewertet. Uns interessierte, welche Schiffstypen dort unterwegs sind, wie schnell sie fahren und wie viel Energie und Leistung sie benötigen. Mit diesen Daten können wir nun bestimmen, wie groß Brennstoffzelle und Container für den späteren Einsatz sein müssen. Besonders häufig sind Schiffe der Verkehrsgruppen 3 und 4 unterwegs. Innerhalb dieser Gruppen machen containertaugliche Schiffe den größten Anteil aus. Unsere Auswertung zeigt, dass sie im Mittel rund 800 Kilowatt Hauptleistung und etwa 1,5 Megawattstunden Energie benötigen. Bei der Hilfsleistung liegen die Werte bei rund 250 Kilowatt beziehungsweise 828 Kilowattstunden.“

Zur Einordnung: Schiffe werden für die Passage des Nord-Ostsee-Kanals nach ihrer Größe in Verkehrsgruppen eingestuft. Diese Einteilung dient der sicheren Verkehrssteuerung, da die Breite des Kanals nicht in allen Abschnitten Begegnungen beliebig großer Schiffe zulässt. Weitere Informationen bietet das Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Nord-Ostsee-Kanal.

Dr. David Dreistadt: „Mit „EENOK-Realisierung“ sind wir gerade erst gestartet. Antrag und Planung sind abgeschlossen, das Kickoff hat stattgefunden, und jetzt geht es an die praktische Umsetzung. Dabei arbeiten beide EENOK-Projekte eng zusammen: „EENOK-Systementwurf“ liefert die technischen Grundlagen, und in „EENOK-Realisierung“ überführen wir diese Schritt für Schritt in den Bau und die Erprobung des Energiecontainers.“

Was hat euch überrascht oder war schwieriger/einfacher als erwartet?
Santiago Moreano Rojas: „Vergleichbare Datenerhebungen betrachten häufig Emissionen. Für uns waren aber vor allem Energie, Leistung, Geschwindigkeit und die Bewegungen der Schiffe interessant. Zu genau dieser Kombination gibt es bislang nur wenige Vergleichsdaten. Die Ergebnisse selbst haben uns nicht völlig überrascht, denn sie passen gut zu dem, was Fachleute am Nord-Ostsee-Kanal täglich beobachten. Der Austausch mit ihnen war für uns ein wichtiger Realitätscheck. Er hat bestätigt, dass unsere Berechnungen gut mit den Beobachtungen vor Ort übereinstimmen.“

Gibt es ein greifbares Zwischenergebnis?
Santiago Moreano Rojas: „Unsere Datenauswertung ist zwar noch kein Container, den man anfassen kann, aber sie ist die entscheidende Grundlage für alles, was folgt. Sichtbar machen können wir die Ergebnisse trotzdem: Es gibt eine Darstellung des Untersuchungsraums entlang des Nord-Ostsee-Kanals, die die AIS-Abdeckung im Jahr 2024 anhand der Anzahl der empfangenen Signale zeigt (siehe Bild 1). Zudem gibt es eine statistische Grafik zum ermittelten Bedarf an Energie und Leistung (siehe Bild 2). So wird auf einen Blick deutlich, welche Anforderungen der spätere Energiecontainer erfüllen muss.“

Welche Personen stecken hinter dem Fortschritt?
Hinter dem Fortschritt stehen zwei eng verzahnte Projekte und viele Menschen im Team. Santiago Moreano Rojas leitet „EENOK-Systementwurf“ und verantwortet die Datengrundlage und die technische Dimensionierung des Energiecontainers. Dr. David Dreistadt leitet „EENOK-Realisierung“ und begleitet den Schritt von der Konzeption in die praktische Umsetzung. Hinzu kommt das Team des DLR, das die AIS-Daten ausgewertet und die Ergebnisse mit Praxiserfahrungen mit Fachleuten vom Nord-Ostsee-Kanal abgeglichen hat. Der Fortschritt ist also das Ergebnis enger Zusammenarbeit.

Ausblick: Wann steht der nächste Meilenstein an?
Santiago Moreano Rojas: „Als Nächstes wird es richtig anschaulich. Im ersten Quartal 2027 wollen wir den Container detailliert auslegen, bis hin zur Anordnung der Komponenten und ersten dreidimensionalen Darstellungen. Danach werden Brennstoffzelle und weitere Bauteile Schritt für Schritt integriert.“

Dr. David Dreistadt: „Unser großes Ziel ist der Praxistest. Bis 2028 soll der vollständige Container bei einer Testfahrt auf der Forschungsplattform MODULARIS des DLR erprobt werden. Die Plattform wurde Mitte September zu Wasser gelassen und wird ab Herbst 2027 ihren Heimathafen am neuen Standort des DLR in Kiel haben.“

Mit der neuen Reihe #CAPTNEnergyUpdate macht das CAPTN Energy Bündnis die Fortschritte, Ergebnisse und Meilensteine aus den Projekten sichtbar.

Gut ein Jahr nach Start des Projektes Ship2Ship-Bunkerlösung haben wir bei Projektmitarbeiter Janne Schrieber von der HAW Kiel nachgefragt wie es im Projekt läuft und welche Meilensteine und Etappenziele schon erreicht wurden:

Welcher Meilenstein wurde zuletzt erreicht?
„Wir haben gemeinsam mit der Gebrüder Friedrich Werft ein tragfähiges Konzept für die Schiff-zu-Schiff-Bebunkerung ausgearbeitet. Im Fokus stehen zwei Varianten: ein kleineres, stark automatisiertes und elektrisch fahrendes Bunkerschiff für den Hafenbetrieb sowie ein größeres Bunkerschiff, das Schiffe beim Verlassen des Nord-Ostsee-Kanals auf der Reede oder während der Fahrt begleiten und betanken kann. Für beide Konzepte liegt inzwischen ein erster Rumpfentwurf vor. Dieser bildet die Grundlage für den weiteren Generalplan und damit für den nächsten Schritt in Richtung detaillierteres Design.“

Was hat euch überrascht oder war schwieriger/einfacher als erwartet?
„Schwieriger als erwartet war es, an belastbare Daten zum Schiffsverkehr für die Forschung zu gelangen. Den steigenden Bedarf an Bunkerungsmöglichkeiten rund um den Nord-Ostsee-Kanal hatten wir grundsätzlich erwartet: Alternative Kraftstoffe wie Methanol oder Ammoniak haben eine geringere Energiedichte als Schweröl, deshalb reichen bestehende Tankkapazitäten bei umgerüsteten Schiffen nicht mehr so weit. Spannend wurde es aber bei der Datenbasis. Man bekommt zwar Daten, häufig jedoch nur unter Vorbehalt – etwa mit der Einschränkung, dass sie nicht oder nur aggregiert veröffentlicht werden dürfen. Positiv überrascht hat uns dagegen die große Offenheit vieler Unternehmen: Reedereien, Fährunternehmen und weitere maritime Akteure waren bereit, sich Zeit für den Austausch zu nehmen und ihre Perspektive einzubringen.“

Gibt es ein greifbares Zwischenergebnis?
„Ja. Der Rumpfentwurf ist ein sehr konkretes Zwischenergebnis. Er bildet gewissermaßen die äußere Hülle des Bunkerschiffs und ist entscheidend dafür, wie effizient sich das Schiff durch das Wasser bewegt. Je weniger Leistung für die Fahrt benötigt wird, desto geringer fallen Energiebedarf und Betriebskosten aus. Perspektivisch soll der Rumpf auch als Modell im Maßstab gedruckt werden, sodass ein anschauliches Exponat für Veranstaltungen oder die Kommunikation entsteht.“

Welche Personen stecken hinter dem Fortschritt?
„Das Konzept wurde gemeinsam entwickelt: Die Gebrüder Friedrich Werft bringt ihr praktisches Know-how aus dem Schiffbau ein, während der Rumpfentwurf stark bei der HAW liegt, weil dort die entsprechenden Tools und Kompetenzen vorhanden sind. Es ist also kein Fortschritt einer Einzelperson, sondern das Ergebnis eines engen Austauschs zwischen Forschung und Praxis.“

Ausblick: Wann steht der nächste Meilenstein an?
„Als nächstes wird der Entwurf weiter ausdetailliert. Dazu gehören unter anderem Generalplan, Pumpen-, Tank-, Kühlwasser- und weitere technische Schemata sowie Fragen zur Automatisierung. Ziel ist es, vom Konzept stärker in die technische Auslegung zu gehen. Ein nächster sichtbarer Schritt könnte ein 3D-gedrucktes Modell des Rumpfs sein, das voraussichtlich gegen Ende des Jahres entstehen könnte.“

Raue Bedingungen auf See, Platzmangel und strenge Sicherheitsvorgaben bremsen die Umrüstung dieselbetriebener Schiffe auf schadstoffärmere Brennstoffzellen. Hinzu kommt: Brennstoffzellen reagieren chemisch bedingt träge und können ihre Leistung nur langsam an die schwankenden Lastprofile eines Schiffes anpassen.

Hier setzt das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT mit dem Projekt „Re-SCHIFF: Resiliente DC-Netzarchitektur zur Brennstoffzellenintegration in Schiff-Retrofits“ an. Die Forschungsgruppe Elektronische Energiesysteme entwickelt eine integrierte Hardware-Software-Lösung, die Brennstoffzellen effizient, zuverlässig, kompakt und sicher in die Gleichstromnetze an Bord einbindet. Dafür ist eine hybride Nachrüstung vorgesehen, bei der Brennstoffzellen mit Superkondensatoren kombiniert werden. Diese Energiespeicher können Strom innerhalb von Sekundenbruchteilen aufnehmen und abgeben. So gleichen sie Lastspitzen aus und ermöglichen einen stabilen, optimalen Betrieb der Brennstoffzellen. Herzstück der Lösung ist ein Schnittstellen-Leistungswandler, der auf Technologien des Fraunhofer ISIT basiert.

Re-SCHIFF schließt damit die Lücke zwischen der Erzeugung von Wasserstoffenergie und dem robusten Einsatz an Bord und macht den Wasserstoffantrieb auf See betriebssicher und praxistauglich. Regionale Werften sowie die Maritim- und E-Mobilitätsbranche erhalten so belastbare Lösungen für Nachrüstungen und Integration von Wasserstoff.

Das Projekt wird im Rahmen von CAPTN Energy mit rund 500.000 Euro gefördert. Die Projektleitung übernimmt Prof. Dr. Marco Liserre. Der kommissarische Leiter des Fraunhofer ISIT ist zugleich auch Inhaber des Lehrstuhls für Leistungselektronik am Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Das Vorhaben startete am 1. Oktober 2026 und läuft über zwei Jahre.