SOLUTION 01 / Environmental Load Reducing

Wasserstoff-Brennstoffzellensystem
Auf dem Weg zu einer CO2-neutralen Gesellschaft

YANMAR HOLDINGS CO., LTD INNOVATION & TECHNOLOGIEABTEILUNG
YANMAR POWER TECHNOLOGY CO., LTD POWER PRODUCT UNIT
YANMAR MARINE INTERNATIONAL ASIA CO., LTD
In den letzten Jahren wurden weltweit zunehmende Anstrengungen unternommen, um die Treibhausgasemissionen (THG) zu reduzieren und eine kohlenstoffneutrale Gesellschaft zu verwirklichen. Wasserstoff erregt weltweit Aufmerksamkeit als saubere Energiequelle, die fossile Brennstoffe ersetzen kann. Yanmar hat eine Brennstoffzellentechnologie entwickelt, die Wasserstoff zur Stromerzeugung nutzt, um eine kohlenstoffneutrale Gesellschaft zu verwirklichen.

ISSUE

Luftschadstoffe und THG-Emissionen von Schiffen.

Im maritimen Sektor verabschiedete die Internationale Seeschifffahrtsorganisation 2018 eine Strategie zur Reduzierung von Treibhausgasen, die darauf abzielt, so früh wie möglich in diesem Jahrhundert null Emissionen aus dem internationalen Seeverkehr zu erreichen und die Emissionen pro Transporteinheit bis 2030 um mindestens 40 % zu senken und die gesamten Treibhausgasemissionen bis 2050 um mindestens 50 % zu reduzieren, beides im Vergleich zu 2008. In letzter Zeit gab es Diskussionen über eine Verschiebung des Zeitplans. Gleichzeitig gibt es Bestrebungen zur Reduzierung der NOx-Emissionen in städtischen Gebieten, in Naturschutzgebieten und in großen Häfen, insbesondere in Europa und den USA. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren emittieren Wasserstoff-Brennstoffzellen nur Wasser und keine Treibhausgase wie Kohlenstoff Kohlendioxid (CO2) oder Luftschadstoffe wie Stickoxide (NOx)… Andererseits ist es notwendig, neue Technologien zu entwickeln, um die Betriebsumgebung und Sicherheitsvorschriften von Schiffen einzuhalten. Darüber hinaus ist es zur Kommerzialisierung der Technologie notwendig, Wasserstoffbetankungsmethoden in Betracht zu ziehen.

Vorteile von "Wasserstoff" als Energie der nächsten Generation

  • Reichlich auf der Erde.
  • Es kann aus Wasser und Strom hergestellt werden, die durch erneuerbare Energiequellen wie Sonne, Wind oder Erdwärme erzeugt werden.
  • Zum Zeitpunkt der Nutzung entstehen keine CO 2-Emissionen.

SOLUTION

Von nationalen Sicherheitsrichtlinien bis hin zu Demonstrationstests: Herausforderungen, die die Grenzen der Yanmar-Gruppe und der Unternehmen überschreiten

In den drei Jahren ab 2015 wurde Yanmar vom Ministerium für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus beauftragt, in Zusammenarbeit mit dem National Maritime Research Institute und anderen den Entwurf der „Sicherheitsrichtlinien für Wasserstoff-Brennstoffzellen-Schiffe“ zu formulieren. Danach entwickelte Yanmar ein maritimes Wasserstoff-Brennstoffzellensystem und führte Verifizierungstests mit einem Testboot durch, bei dem Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs „MIRAI“ der Toyota Motor Corporation verwendet wurden. An der Entwicklung dieses Testboots waren Ingenieure aus den Bereichen Rumpfdesign, Elektrodesign und Steuerungsdesign aus verschiedenen Abteilungen der Yanmar-Gruppe beteiligt. Brennstoffzellen und Hochdruck-Wasserstofftanks wurden gemäß den Anforderungen der Sicherheitsrichtlinien installiert, Brennstoffzellen und Hochdruck-Wasserstofftanks wurden installiert. Gleichzeitig wurde auch ein Energiemanagementsystem entwickelt, das den Betrieb der Brennstoffzellen, Lithium-Ionen-Batterien und Motoren koordiniert und steuert.

Demonstrationstestboot im Bau.
Das Team sammelte Know-how und führte eine Trial-and-Error-Entwicklung durch, um sowohl Sicherheit als auch Kompaktheit zu realisieren.

RESULT

Erfahrungen und Beziehungen, die durch die Arbeit vor Ort an realen Produkten geknüpft wurden, öffnen die Tür zum Einsatz von maritimen Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen

Mit dem Testboot konnten die Ingenieure den Betrieb des Wasserstoff-Brennstoffzellensystems und die Steuerung des elektrischen Antriebsstrangs während realer Probefahrten auf See überprüfen. Das Team sammelte auch Daten unter verschiedenen Navigations- und Seebedingungen und untersuchte Verbesserungsideen. In Zusammenarbeit mit Toyota Tsusho und Iwatani Corp. verifiziert Yanmar außerdem die Hochdruck-Wasserstoffbetankungstechnologie von Land zu Schiff und implementierte die weltweit erste 70-MPa-Hochdruck-Wasserstoffbetankung mit einer mobilen Wasserstoffstation. Die Ergebnisse und Erfahrungen aus diesen Vor-Ort-Aktivitäten mit realen Produkten werden zur zukünftigen Kommerzialisierung des Wasserstoff-Brennstoffzellensystems und zur Entwicklung der marinen Wasserstoffinfrastruktur beitragen. Es ist zu erwarten, dass die durch diese Bemühungen geschaffenen internen und unternehmensübergreifenden Verbindungen zu neuen Aktivitäten in der Zukunft führen werden.

70 MPa Hochdruck-Wasserstoffbetankungs-Demonstrationstest.

FUTUREZukünftige Anwendungen von Wasserstoff-Brennstoffzellen zur Verwirklichung einer klimaneutralen Gesellschaft

Image of 300kW class marine hydrogen fuel cell system (CG)

Yanmar entwickelt ein Wasserstoff-Brennstoffzellensystem der 300-kW-Klasse für die Schifffahrt, das auf verschiedenen Schiffstypen montiert werden kann, und beabsichtigt, es 2023 auf den Markt zu bringen. Neben Brennstoffzellen arbeitet Yanmar auch daran, unseren Kunden elektrische Antriebsstränge anzubieten kombiniert mit Lithium-Ionen-Batterien und -Motoren. Die Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen für Generatoren an Land usw. zusätzlich zu denen für Schiffe wird ebenfalls erwogen. In Zukunft wird Yanmar seine Bemühungen weiter beschleunigen, Kunden verschiedene Lösungen im Zusammenhang mit Wasserstoff- und Elektroantrieben anzubieten und den Übergang zu einer kohlenstoffneutralen Gesellschaft voranzutreiben.

* Zugehörigkeitsinformationen Stand Oktober 2021

SOLUTION 02 Other Solution Technology

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Yanmar entwickelt maritimes Wasserstoff-Brennstoffzellensystem für eine kohlenstoffneutrale Gesellschaft