„CCS on Ships zeigt, dass die CO₂-Abscheidung an Bord technisch machbar ist und unter realistischen Randbedingungen signifikante Emissionsreduktionen ermöglichen kann. Gerade als Brückentechnologie bietet CCS ein hohes Potenzial, um bestehende Flotten wirksam zu dekarbonisieren, lange bevor klimaneutrale Kraftstoffe in großem Maßstab verfügbar sind.“

Vor diesem Hintergrund untersuchte das CORNET-Projekt „CCS on Ships“ die Abscheidung und Speicherung von CO₂ direkt an Bord von Schiffen (Carbon Capture and Storage, CCS) als kurzfristig realisierbare Brückentechnologie. Das LEC war gemeinsam mit der Ruhr-Universität Bochum und der TU Bergakademie Freiberg an dem internationalen Forschungsprojekt beteiligt.

CORNET ist ein europäisches Förderinstrument für vorwettbewerbliche, industrienahe Forschung und ermöglicht es insbesondere KMU, gemeinsam mit Forschungseinrichtungen praxisrelevante Fragestellungen zu bearbeiten. Das Projekt „CCS on Ships“ ist ein gelungenes Beispiel dafür, wie CORNET-Projekte belastbare Entscheidungsgrundlagen für Industrie und Technologieentwicklung liefern.

Fokus: Technische Machbarkeit unter realistischen Bedingungen

Ziel des Projekts war es, unterschiedliche CO₂-Abscheidetechnologien systematisch zu bewerten und ihre Integration in reale Schiffssysteme zu analysieren. Mithilfe detaillierter Simulationsmodelle wurde untersucht, wie sich verschiedene CCS-Konzepte auf Energiebedarf, Betrieb und Gesamtsystemeffizienz auswirken und wie Speicherung sowie Übergabe des abgeschiedenen CO₂ in Häfen technisch umgesetzt werden können.

Das LEC brachte dabei seine langjährige Expertise in der Analyse von Verbrennungsmotoren, thermischer Systemintegration und modellbasierter Bewertung komplexer Energiesysteme ein.

Zentrale Ergebnisse

Die Untersuchungen zeigen unter anderem, dass aminbasierte Post-Combustion-Verfahren – etwa mit MDEA/PZ – derzeit das beste Verhältnis zwischen technischer Machbarkeit und Effizienz bieten. Bei Binnenschiffen lag der zusätzliche Kraftstoffbedarf unter bestimmen Bedingungen bei nur rund sieben Prozent und damit in einem für den praktischen Einsatz akzeptablen Bereich. Andere untersuchte Verfahren, wie Membran- oder kryogene Trennprozesse, erwiesen sich aufgrund sehr hoher Energiebedarfe und teilweise noch nicht ausreichenden Technologie-Reifegraden derzeit als noch nicht geeignet.

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor aminbasierter Verfahren ist die Nutzung der im Motor verfügbaren Abwärme. Insbesondere Konzepte mit höheren Abgastemperaturen, wie sie bei Viertaktmotoren vorliegen, ermöglichen einen deutlich effizienteren Betrieb der CCS-Systeme. In einem Containerschiff-Szenario konnte durch gezielte thermische Integration der CO₂-Vermeidungspreis von etwa 300 auf 150 Euro pro Tonne halbiert und gleichzeitig die Abscheiderate erhöht werden. Auch die sichere Speicherung und Handhabung von CO₂ an Bord wurde als technisch beherrschbar bewertet.

Relevanz für Industrie und Forschung

Das Projekt liefert eine fundierte technische Basis für zukünftige Entwicklungsentscheidungen im maritimen Bereich – von Motoren- und Systemherstellern bis hin zu Schiffs- und Hafenbetreibern. Validierte Modelle und realistische Systemkonzepte reduzieren Entwicklungsrisiken und eröffnen neue Anwendungs- und Marktpotenziale entlang der gesamten CCS-Wertschöpfungskette.

Industriepartner wie die Robert Bosch GmbH, die den Projektbeirat leitete, nutzten die Ergebnisse direkt für interne Technologie- und Strategieanalysen – auch über den maritimen Anwendungsfall hinaus.

Ausblick

Das Projekt profitierte von der engen Zusammenarbeit deutscher und österreichischer Partnerinnen und Partner mit komplementärer Expertise in Motorentechnik, Thermodynamik und Verfahrenstechnik. Parallel dazu hat die IMO CCS offiziell als möglichen Dekarbonisierungspfad für die Schifffahrt anerkannt, und Klassifikationsgesellschaften arbeiten an entsprechenden Regelwerken für Onboard-Systeme.

Wir danken dem CORNET-Konsortium für die gute Zusammenarbeit!

Dem Institut für Thermo- und Fluiddynamik (ITF) an der Ruhr-Universität Bochum unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Roland Span, dem Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (IEC) an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Martin Gräbner, dem Large Engines Competence Center (LEC) unter der Leitung von Dipl.-Ing. Dr. Thomas Jauk und Dr.-Ing. Nicole Wermuth sowie dem Institut für Thermodynamik und Nachhaltige Antriebssysteme (ITnA) an der Technischen Universität Graz unter der Leitung von Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Helmut Eichlseder.

Den Wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern – Vanessa Kaub, M.Sc. (ITF), Antonia Helf, M.Sc. (IEC), Dr.-Ing. Florian Keller (IEC), Dipl.-Ing. Dr. techn. Michael Wohlthan (LEC), Dipl.-Ing. Dr. techn. Bernhard Thaler (LEC), Dipl.-Ing. Dr. techn. Gerhard Pirker (LEC) und Dipl.-Ing. Thomas Oppl (ITnA) – für die Durchführung des Projekts. Besonderer Dank gilt der FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) für die Förderung des Projekts im Rahmen des Programms für kooperative Forschungsnetzwerke (CORNET) sowie dem FVV e.V. für die zusätzliche finanzielle Unterstützung. Das Projekt wurde von einer Arbeitsgruppe unter der Leitung von Dr.-Ing. Klaus Meyer (Robert Bosch GmbH) durchgeführt.

Wir danken herzlich für die Unterstützung durch die Projektkoordination sowie durch alle Mitglieder des Projektnutzer­ausschusses.