Die Brennstoffzellen-Drohne im Testflug außerhalb von Trondheim. © SINTEF

„Wenn man in einem unwegsamen Gebiet prüfen will, ob etwa ein Baum auf eine Stromleitung gefallen ist, sollte dies so schnell wie möglich geschehen“, sagt Federico Zenith, leitender Forschungswissenschaftler bei SINTEF. „Im Moment muss man dafür oft einen Hubschrauber benutzen“ – was insbesondere bei schlechten Wetterbedingungen riskant sei. Auch könnten heutige Drohnen mit Batterieantrieb Stromleitungen deshalb nicht inspizieren, weil ihre Reichweite zu gering sei. Eine Wasserstoffdrohne hingegen könne sofort eingesetzt werden und schnell helfen, die Versorgung wieder herzustellen.

Rettungsmissionen und Kartografie

Auch Such- und Rettungsmissionen kämen für einen Einsatz infrage. Überdies könnten sie genutzt werden, um große Gebiete zu kartieren, Naturgefahren wie Erdrutsche und Lawinen zu überwachen oder bei großflächiger Schneebedeckung Prognosen für etwaige Überschwemmungen bei Tauwetter zu erstellen.

Die Wasserstoff- und Drohnenforscher von SINTEF wollen indes eigenen Angaben zufolge nicht grundsätzlich sämtliche batteriebetriebenen Drohnen ersetzen. „Sie sind für viele Dinge praktisch“, sagt Zenith. „Unser Ziel ist es, die Aufgaben zu lösen, die heutige Drohnen nicht bewältigen können.“

SINTEF sucht jetzt Partner, um die Drohne wetter- und winterfest zu machen. © SINTEF

Allerdings gebe es einige Hürden. So sei beispielsweise eine separate behördliche Genehmigung erforderlich, um batteriebetriebene Drohnen auf Brennstoffzellenantrieb umzurüsten. Daher hätten die Forscher den Ablauf verkürzt und selber eine Drohne konzipiert und gebaut. „Die einzige Wasserstoffdrohne, die heute in Norwegen fliegt, ist unsere“, sagt Zenith: „Soweit wir wissen, ist es auch die einzige in Skandinavien.“

Der SINTEF-Forscher weist darauf hin, dass Wasserstoff sicherer sei, wenn es darum gehe, die Drohne zu betanken. Benzinbetriebene Drohnen benötigten demgegenüber viel Wartung und hätten keine lange Lebensdauer. Die Motoren müssten häufig ausgetauscht werden. „Eine Brennstoffzelle läuft mindestens Tausend Stunden.“

Financiers für weitere Forschungen gesucht

Als eine der „wichtigsten verbleibenden Aufgaben“ nennt Zenith die „Wetter- und Winterfestmachung“ des Fluggeräts. Für das Vorhaben suche man jetzt nach Finanzierung und Projektpartnern. „Die Brennstoffzelle, die wir haben, sollte prinzipiell nur bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt verwendet werden und wenn es nicht regnet. Das bedeutet, dass sie hier im Landkreis Trøndelag nicht an allzu vielen Tagen genutzt werden kann.“

Auch das US-Unternehmen Heven AeroTech forscht und arbeitet an mit Wasserstoff betriebenen Drohnen. Die Argumente sind ähnlich: größere Reichweiten und logistische Unabhängigkeit. Interessent und potenzieller Kunde ist die US-Army.

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Federico Zenith mit der im SINTEF-Labor gebauten Drohne. © SINTEF

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Wasserstoff beeinflusst Materialen

„Wasserstoff beeinflusst die ihn umgebenden Materialien auf herausfordernde Weise“, sagte Alexandra Bech Gjørv, CEO von SINTEF, bei der Eröffnung. Die Wasserstoffversprödung sei „eine große Herausforderung“ für den Transport über Pipelines. SMART-H werde unter anderem die Atome vom Nanometerbereich (ein Milliardstel Meter) bis zur gesamten Wandstärke einer Pipeline untersuchen.

In den Labors von SMART-H sollen Wege gegen die Wasserstoffversprödung von Materialien gefunden werden (v.l.n.r.): Vigdis Olden (SINTEF), Roy Johnson (NTNU), Benedicte Løseth (NFR), Alexandra Bech Gjørv (CEO SINTEF), Richard Markeson (Gassco), Anne Borg (Rektorin NTNU), Hege Rognø (Equinor) und Antonio Alvaro (SINTEF). © SINTEF

Die Forschungen seien insbesondere deshalb von großer Bedeutung, um für Norwegen den Markt für Wasserstoffexporte weiter zu entwickeln. So bekräftigten im Januar Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck und der norwegische Ministerpräsidenten Jonas Gare Støre in Oslo ihre gemeinsamen Klimaziele sowie den Aufbau einer „neuen grünen Industrie“. Die norwegische Regierung will bis 2030 „eine großflächige Versorgung mit Wasserstoff“ nebst Infrastruktur von Norwegen nach Deutschland sicherstellen. Mit Dänemark hatte das Land erst im Juni verabredet, dass man die Kooperation im Energiesektor – einschließlich Wasserstoff – verstärken wolle.

SINTEF und NTNU verfügten über international anerkanntes Fachwissen über die Auswirkungen von Wasserstoff auf Metalle, unter anderem aufgrund der Arbeit mit Pipelines und anderen metallischen Komponenten im Zusammenhang mit der Offshore-Förderung von Öl und Gas. Der norwegische Forschungsrat hat SMART-H im Rahmen seines Programms „Nationale Finanzierungsinitiative für Forschungsinfrastrukturen“ mit 40 Millionen norwegischen Kronen (3,48 Millionen Euro) gefördert.

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Alexandra Bech Gjørv, Geschäftsführerin von SINTEF, und Anne Borg, Rektorin der NTNU. © SINTEF

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Das Projekt besteht aus einem industriespezifischen sowie einem wissenschaftlichen Teil. Den Angaben zufolge soll unter der Leitung von Azane Fuel Solutions (einem Joint Venture zwischen Econnect Energy und Amon Maritime) ein Ammoniak-Bunkernetz für Schiffe entwickelt werden. SINTEF leitet den wissenschaftlichen Teil des Projekts. Schwerpunkt ist hierbei die Erforschung von technischen Hürden sowie Sicherheitsfragen bei der Konstruktion und Nutzung von ammoniakbetriebenen Motoren und Brennstoffzellen.

Man kenne seit langem das Potenzial von Ammoniak als kohlenstofffreiem Brennstoff und werde nun an der Umsetzung arbeiten, sagt SINTEF-Wissenschaftlerin Cecilia Gabrielii. Das Forschungsteam werde unter anderem Experimente durchführen und Modellierungen einsetzen, um die Lebensdauer von Brennstoffzellen und die Effizienz von Motoren zu verbessern.

Azane Fuel Solutions wird das erste Bunkerterminal für grünen Ammoniak in einem norwegischen Hafen unter realen Bedingungen entwickeln, bauen und betreiben. Die Inbetriebnahme ist für 2023 vorgesehen. Dies sei „eine wichtige Voraussetzung für die internationale Einführung von Ammoniak als Kraftstoff“, sagt Miriam T. Wennberg, Finanzchefin von Econnect Energy. Zu den Projektpartnern gehören neben SINTEF und Econnect der Projektentwickler Amon Maritime, der Hafenbetreiber Fjord Base AS, der Schiffsversorger und Dienstleister Global Ocean Technology AS, der Düngemittelhersteller Yara International ASA, das Schifffahrtsunternehmen Viridis Bulk Carriers, der auf Sicherheitsaspekte bei Gas und Wasserstoff spezialisierte Ingenieurdienstleister HYEX Safety sowie das Arena Ozean Hyway Cluster, ein Netzwerk für die maritime Wasserstoffnutzung.

Deep Link
https://www.sintef.no/en/latest-news/2021/sintef-to-research-ammonia-as-a-green-shipping-fuel/

Grafik
Rendering eines Bunkerterminals / © Sintef

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