Was treibt unsere Schiffe in Zukunft an?

Trends, Prognosen und Strategien der Kohlenstoffreduzierung – null Emissionen bis 2050

Nachdem in diesem Jahr die vieldiskutierte IMO 2020-Verordnung zur Reduzierung der Schwefeloxid-Emissionen in Kraft getreten ist, wurden für die Schifffahrt neue Pläne und ein neues Zeitfenster zur weiteren Reduzierung der Treibhausgasemissionen entwickelt: IMO 2050. Die Ziele sind hoch gesteckt. Die US-Klassifikationsgesellschaft American Bureau of Shipping (ABS) hat in einer aktuellen Studie die derzeitigen Strategien zur Kohlenstoffreduzierung genauer unter die Lupe genommen. In „Setting the Course to Low Carbon Shipping“ untersucht ABS die bekannten Antriebsmöglichkeiten und Kraftstoffe, innovative Technologien und Möglichkeiten der Unternehmen, noch umweltschonender tätig zu sein – und stellt fest, dass die Zeit knapp wird.

Was treibt unsere Schiffe in Zukunft an?
Was treibt unsere Schiffe in Zukunft an?

Was ist bisher passiert? Was ist geplant?

Als einzige Industrie weltweit verfügt die Schifffahrt bereits seit 2013 mit dem Energy Efficiency Index (EEDI) über ein global verbindliches Klimaabkommen zur Senkung der CO₂-Emissionen bei Neubauten. Neben der aktuellen IMO 2020-Reduktion haben die Mitgliedstaaten der UN-Schifffahrtsorganisation zudem einen Fahrplan beschlossen, der Schritt für Schritt in ein Zeitalter der Dekarbonisierung überleiten soll: die globalen Emissionen sollen bis 2050 mindestens halbiert werden (absolute Reduktion im Vergleich zum Jahr 2008), spätestens im Jahr 2100 sollen Seeschiffe keinen CO₂-Ausstoß mehr erzeugen, die Schifffahrt soll die CO₂-Emissionen gemessen an der Transportleistung bis 2030 um mindestens 40 % reduzieren und viele kurzfristige Maßnahmen sollen diese Schritte begleiten: Vermeidung der Wartezeiten vor Häfen, Optimierung der Schiffsgeschwindigkeit, EEDI – auch für bereits fahrende Schiffe. Enak Ferlemann, Parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, kommentiert den neuen Beschluss zur Abkehr von fossilen Brennstoffen: „Bereits ab den 2030er Jahren werden vorausichtlich kaum mehr mit fossilen Brennstoffen betriebene Seeschiffe vom Stapel laufen. Die Zukunft gehört alternativen Antrieben und innovativen Technologien. Damit kann dieser Sektor seinen Beitrag zur Erreichung der Ziele des Pariser Klimaschutz-Übereinkommens leisten.“ Die Grundlagen für das weitere Vorgehen sind damit gelegt.

Die Technologie entscheidet - eine Innovationsoffensive muss her

Die Strategien der Kohlenstoffreduzierung hat ABS bewertet, indem es mithilfe eines globalen Szenarios für die künftigen CO₂-Emissionen der Schifffahrt die verschiedenen Kraftstoff-Optionen sowie die Dekarbonisierung der Industriesektoren berechnet hat. Dabei wurden Konstruktionskonzepte für Tanker, Bulker und Containerschiffe entwickelt, um praktische Optionen zu untersuchen, mit denen die Zielvorgaben der IMO hinsichtlich der Treibhausgasemissionen erfüllt werden können.

„Die Herausforderung der maritimen Dekarbonisierung kann als ein komplexes Rätsel mit drei Elementen gesehen werden: energieeffiziente Schiffstechnologien, operative Optimierungen und kohlenstoffarme, kohlenstofffreie oder kohlenstoffneutrale Kraftstoffe“, sagt Christopher J. Wiernicki, CEO der Klassifikationsgesellschaft American Bureau of Shipping (ABS). „Alle Elemente spielen eine Rolle. Wir haben aber erkannt, dass die Geschwindigkeit, mit der die Schifffahrt auf weniger Kohlenstoff umgestellt wird, von großer Wichtigkeit ist und über den globalen Kohlenstofffussabdruck entscheiden wird; mehr als jede vorhersehbare Verschiebung der Rohstoffnachfrage, Verbesserung der Betriebspraktiken, Schiffsroute oder Schiffsdesign.“

Zwei Erkenntnisse lassen an die vielen Diskussionen vor der IMO 2020-Umstellung denken: a) Es wird auch 2050 einen relativ großen Anteil an Mineralölkraftstoffen in der Schifffahrt geben. b) Die Antriebstechnik sowie die Flottenzusammensetzung wird sich stark verändern müssen. Die Nutzung von kohlenstoffarmen und kohlenstofffreien Brennstoffen wie Methanol, Ammoniak oder Wasserstoff erfordert ein ganzheitlich neues Konzept für Schiffe und ist entscheidend für die weitere nachhaltige Verringerung des Kohlenstofffussabdruckes. Die Dekarbonisierung der Wirtschaft wird nach ABS-Prognose in den kommenden 30 Jahren zu tiefgreifenden Veränderungen im Handel und bei der gesamten Bandbreite der auf See transportierten Güter führen. Das wird wiederum das Flottenwachstum und die Zusammensetzung der globalen Handelsflotte verändern.

CO2-Emissionen
Darstellung der CO2-Emissionen pro Tonnenkilometer (tkm) und Verkehrsmittel: Das Seeschiff ist das wichtigste und CO2-ärmste Verkehrsmittel für den internationalen Warenaustausch. Um einen Container über einen Kilometer zu transportieren, stößt ein LKW ru

Was treibt unsere Schiffe zukünftig an?

Alles deutet darauf hin, dass Mineralölkraftstoffe bei der derzeitigen Entwicklung bis 2050 einen beträchtlichen Marktanteil haben werden, wodurch die Bewältigung der Emissionsproblematik erheblich beeinträchtigt wird. Ziel ist es daher, diesen Anteil möglichst schnell zu reduzieren. Auf der Grundlage des Treibstoffmixes, der für die verschiedenen Schiffssegmente prognostiziert wird, besteht die Möglichkeit, dass die IMO-Zielvorgaben teilweise erreicht werden. Um aber die globalen Emissionen bis 2050 mindestens zu halbieren (absolute Reduktion im Vergleich zum Jahr 2008), muss der Marktanteil der Erdöltreibstoffe nach ABS-Prognose bis 2050 deutlich spürbar unter 40 % reduziert werden.

Nach Angaben des VDR, Verband Deutscher Reeder, wurde bereits viel geschafft; auch viele der neuen CO₂-Ziele können umgesetzt werden. Um aber die absolute Halbierung der CO₂-Emissionen bis 2050 umsetzen zu können, reichen die Brennstoffe, die heute einsatzfähig sind, auch nach Einschätzung des Reederverbandes nicht aus. Liquified Natural Gas (LNG) ist der derzeitig sauberste Brennstoff, aber nach Einschätzung des VDR nur eine Brückentechnologie. Windkraft und Batteriestrom sind maximal als Zusatzantriebe für große Handelsschiffe interessant. Die Zukunft der klimaneutralen Brennstoffe liegt demnach in synthetischen, aus regenerativen Energien erzeugten Brennstoffen („Power-to-X“). Der VDR fordert hierfür eine Innovationsoffensive in Forschung- und Technik, um die Entwicklung schnell und praktikabel voranzutreiben.

POWER-TO-X

Unter Power-to-X versteht man alle Verfahren, die grünen Strom in chemische Energieträger zur Stromspeicherung, in strombasierte Kraftstoffe zur Mobilität oder Rohstoffe für die Chemieindustrie umwandeln. Auf klimafreundliche Art lässt sich mit Power-to-X beispielsweise Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge herstellen, aber auch Kerosin für Flugzeuge. Power bezeichnet die über dem Bedarf liegenden zeitweisen Stromüberschüsse und X steht für die Energieform oder den Verwendungszweck.

Unterteilt werden die Power-to-X-Technologien daher nach dem Verwendungszweck (z. B. Power-to-Fuel, Power-to-Chemicals oder Power-to-Ammonia) bzw. nach der Energieform (Power-to-Gas, Power-to-Heat, Power-to-Liquid). Power-to-Gas, also elektrische Energie zu Gas, bezeichnet den chemischen Prozess zur Herstellung von Brenngas aus Wasser. Dies erfolgt durch die Wasserelektrolyse und eine teilweise nachgeschaltete Methanisierung. Das entstandene Brenngas wird gespeichert und kann unterschiedlich eingesetzt werden. Mit dem Verwendungszweck Powerto- Fuel kann es beispielsweise als Treibstoff für Flugzeuge und Schiffe eingesetzt werden. Wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll ist Power-to-Gas, wenn für die Herstellung des Gases auf Strom aus erneuerbaren Energien zurückgegriffen werden kann.

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