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 verstärkt Anstrengungen unternommen, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und so eine klimaneutrale Gesellschaft zu verwirklichen. Wasserstoff rückt als saubere Energiequelle, die fossile Brennstoffe ersetzen kann, international in den Fokus. Yanmar hat eine Brennstoffzellentechnologie entwickelt, die Wasserstoff zur Stromerzeugung nutzt und damit einen Beitrag zur Verwirklichung einer klimaneutralen Gesellschaft leistet.

ISSUE

Luftschadstoffe und THG-Emissionen von Schiffen.

In the maritime sector, the International Maritime Organization adopted a GHG reduction strategy in 2018, aiming to achieve zero emissions from international marine transportation as early as possible this century, as well as to improve emissions per unit of transport by at least 40% by 2030 and reduce total GHG emissions by at least 50% by 2050, both compared to 2008 levels. Recently, there have been discussions about moving up the schedule. At the same time, there are movements towards reducing NOX emissions in urban areas, environmentally protected areas, and large ports especially in Europe and the U.S. Unlike internal combustion engines, hydrogen fuel cells emit only water and do not emit any greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2) or air pollutants such as nitrogen oxides (NOX)… On the other hand, it is necessary to develop new technology to comply with the operating environment and safety regulations of ships. In addition, to commercialize the technology, it is necessary to consider hydrogen refueling methods.

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 ihrer Unternehmen überschreiten.

In den drei Jahren ab 2015 wurde Yanmar vom Ministerium für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus beauftragt, in Zusammenarbeit mit dem Nationalen Maritimen Forschungsinstitut und anderen Institutionen die „Sicherheitsrichtlinien für Wasserstoff-Brennstoffzellenschiffe“ zu erarbeiten. Anschließend entwickelte Yanmar ein maritimes Wasserstoff-Brennstoffzellensystem und führte Verifizierungstests mit einem Testboot durch, das Komponenten des Brennstoffzellenfahrzeugs „MIRAI“ der Toyota Motor Corporation nutzte. Ingenieure aus den Bereichen Rumpfkonstruktion, Elektrotechnik und Steuerungstechnik verschiedener Abteilungen der Yanmar Gruppe waren an der Entwicklung dieses Testboots beteiligt. Brennstoffzellen und Hochdruck-Wasserstofftanks wurden gemäß den Anforderungen der Sicherheitsrichtlinien installiert. Parallel dazu wurde 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

Mithilfe des Testbootes konnten die Ingenieure den Betrieb des Wasserstoff-Brennstoffzellensystems und die Steuerung des elektrischen Antriebsstrangs während realer Seeerprobungen verifizieren. Das Team sammelte zudem Daten unter verschiedenen Navigations- und Seebedingungen und untersuchte Verbesserungsmöglichkeiten. In Zusammenarbeit mit Toyota Tsusho und Iwatani Corp. erprobt Yanmar außerdem die Technologie zur Hochdruck-Wasserstoffbetankung vom Land aus und realisierte die weltweit erste 70-MPa-Hochdruck-Wasserstoffbetankung mit einer mobilen Wasserstofftankstelle. Die Ergebnisse und Erfahrungen aus diesen praktischen Einsätzen mit realen Produkten werden zur zukünftigen Kommerzialisierung des Wasserstoff-Brennstoffzellensystems und zum Ausbau der maritimen Wasserstoffinfrastruktur beitragen. Es wird erwartet, dass die durch diese Bemühungen geknüpften internen und unternehmensübergreifenden Kontakte zukünftig zu neuen Aktivitäten 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 300-kW-Brennstoffzellensystem für die Schifffahrt, das auf verschiedenen Schiffstypen eingesetzt werden kann und dessen Markteinführung für 2023 geplant ist. Neben Brennstoffzellen arbeitet Yanmar auch an elektrischen Antriebssystemen, die mit Lithium-Ionen-Batterien und -Motoren kombiniert sind. Die Entwicklung von Wasserstoff-Brennstoffzellen für landbasierte Generatoren und andere Anwendungen wird ebenfalls geprüft. Yanmar wird seine Anstrengungen zur Bereitstellung vielfältiger Lösungen im Bereich Wasserstoff- und Elektroantriebe weiter intensivieren und den Übergang zu einer klimaneutralen Gesellschaft aktiv mitgestalten.

* Zugehörigkeitsinformationen Stand Oktober 2021

SOLUTION 02 Other Solution Technology

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Yanmar entwickelt maritimes Wasserstoff-Brennstoffzellensystem für eine klimaneutrale Gesellschaft