Mehr Klimaschutz auf den Weltmeeren: Im Vergleich zu 2008 will die internationale Schifffahrt ihren CO₂-Ausstoß bis 2050 halbieren. Ohne die strombasierten E-Fuels ist dieses Ziel nicht zu erreichen.

Da kommt was zusammen: Alle Handelsschiffe auf den Ozeanen, die Tanker und Containerfrachter, stoßen zusammen ungefähr so viel CO2 aus wie Deutschland – 740 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr (die BRD liegt bei 800 Millionen Tonnen). Für Staaten wie Deutschland vereinbart das Pariser Klimaabkommen die künftigen Kohlendioxid-Emissionen, für die globale Schifffahrt gibt es politisch verbindliche Ziele, die national in entsprechende Regelungen umgesetzt wurden.
Nun hat die Internationale Maritime Organisation IMO, eine Unterorganisation der Vereinten Nationen, auch für die Internationale Schifffahrt bindende Vorschriften zur Senkung der Treibhausgasemissionen verabschiedet. Mit ihnen soll der maritime Transportsektor die Ziele erreichen, die bereits in der ersten IMO-Strategie zur Verringerung der Treibhausgasemissionen von Schiffen 2018 festgelegt worden sind. E-Fuels spielen auf dem Weg dorthin eine besondere Bedeutung.

Energieeffizienz von Schiffen wird belohnt

Die neuen Maßnahmen sehen vor, dass die Schiffe der Reeder nach einem Energieeffizienzindex (EEXI) eingestuft werden. Außerdem gibt es einen betrieblichen Kohlenstoffintensitäts-Indikator (CII) und eine entsprechende CII-Einstufung. Dieser Indikator verknüpft die CO2-Emissionen mit der Menge der beförderten Fracht im Verhältnis zur zurückgelegten Strecke.

Gruppiert werden die Schiffe künftig ähnlich wie Kühlschränke oder Waschmaschinen in Energieeffizienzklassen von A bis E – wobei A die beste Bewertung ist. Die IMO ermutigt Hafenbehörden und andere Beteiligte, Schiffe, die mit A oder B eingestuft werden, mit verringerten Liegegebühren und weiteren Anreizen zu belohnen. Für ein Schiff hingegen, das in drei aufeinanderfolgenden Jahren mit D oder E eingestuft wird, muss der Reeder einen Plan mit Korrekturmaßnahmen vorlegen, aus dem hervorgeht, wie es mindestens die Klasse C erreichen kann.

Energiesparlampen an Bord bringen zu wenig

Es gibt verschiedene Maßnahmen, um die Schiffseinstufung zu verbessern. Sie reichen von der Reinigung des Schiffsrumpfs, um den Wasserwiderstand zu verringern, über die Optimierung von Geschwindigkeit und Routenführung bis zur Installation von Energiesparlampen an Bord oder Solarpanels für den Bordstrom. Den größten Hebel besitzt aber zweifellos der Antrieb und hier der Kraftstoff. Denn ein Schiff, das mit einem klimaneutralen Brennstoff betrieben wird, erhält eine signifikant höhere Bewertung als ein Schiff, das mit fossilem Brennstoff fährt.

E-Fuels machen den Unterschied

Die Reeder selbst setzen in E-Fuels die größte Hoffnung. Denn man muss offen sagen: Umweltexperten rechnen vor, dass die selbstgesteckten Ziele der IMO nicht ausreichen. Um sie auf das Niveau des Pariser Abkommens zu heben, das die Erderwärmung auf 1,5 Grad begrenzen soll, müsste die Handelsschifffahrt in knapp 30 Jahren klimaneutral fahren. Der US-Klimaschutzbeauftragte John Kerry hatte deshalb vor Kurzem eine Reduktion der Schiffsemissionen auf Null gefordert.
Tatsächlich sieht es jedoch so aus als würden die Emissionen der Branche bis 2030 um 16 Prozent ansteigen statt zurückzugehen.

Die jüngsten Beschlüsse hätten demnach praktisch keine Wirkung. Innerhalb der IMO wurde daher auch über eine Treibstoff-Abgabe von zwei Dollar pro Tonne diskutiert. Mit ihr sollte die Entwicklung neuer Kraftstoffe finanziert werden. Die Idee hatten Reedereien und ihre internationalen Verbänden selbst ins Spiel gebracht – dennoch konnten sich die IMO-Mitgliedstaaten nicht darauf verständigen.

Den größten Hebel für den Aufbau einer klimaneutralen Schifffahrt besitzt zweifellos der Antrieb und die benötigten Kraftstoffe – © Unsplash – WilliamWilliam

Reeder machen sich für die Entwicklung alternativer Kraftstoffe stark

Beim Thema Treibstoff braucht die Branche eine Revolution. Davon geht zumindest Alfred Hartmann, Präsident des Verbands Deutscher Reeder (VDR), aus. Fünf Milliarden Dollar sollten über die diskutierte Treibstoffabgabe eigentlich zusammenkommen, um E-Fuels, Ammoniak, Methanol oder Wasserstoff für den Schiffsbetrieb zu erforschen. Diese Forschung ist wichtig. Sie muss nun über andere Wege finanziert werden.

Denn Schiffe, die bereits vom Stapel gelaufen sind, können nur mittels neuartiger Kraftstoffe zum Erreichen der Klimaziele beitragen. Energiesparlampen an Bord allein werden nicht den Durchbruch bringen. Schließlich sprechen wir auch im nationalen Maßstab über beträchtliche Mengen CO2. In Deutschland emittieren Schiffe mehr CO2 als der Autoverkehr in den zehn größten Städten zusammen. Und die Emissionen des EU-weiten Containerschiffsverkehrs liegen in der Größenordnung der gesamten deutschen Industrie.

Werden E-Fuels für Schiffe mit einem CO2-Preis marktfähig?

Immerhin existiert seit Mitte Juli 2021 auf EU-Ebene ein Vorschlag der EU-Kommission für eine Richtlinie, FuelEU Maritime genannt. Ihr Ziel: die Verwendung nachhaltiger alternativer Kraftstoffe in der Schifffahrt und in den Häfen in Europa durch verschiedene Maßnahmen zu steigern. Dazu sollen Markthindernissen beseitigt werden, die der Verwendung solcher Kraftstoffe im Wege stehen. Und man will Klarheit darüber schaffen, welche technischen Optionen marktfähig sind. Leider ist es seit 2020 eher still um diesen Vorschlag geblieben. Einige Industriegrößen haben immerhin klar Stellung bezogen.

Der finnische Großmotoren-Hersteller Wärtsilä schreibt: „Wir glauben, dass die Angleichung des Kostenunterschieds zwischen fossilen und nachhaltigen alternativen Kraftstoffen durch eine Kombination aus CO2-Bepreisung, Regulierung oder Besteuerung für die maritime Industrie der Schlüssel für die erfolgreiche Einführung dieser Kraftstoffe ist. Dies sollte daher eine zentrale Rolle bei der Festlegung politischer Maßnahmen im Rahmen dieser Initiative spielen.“

Schiffsmotorenhersteller sehen das große Potenzial von E-Fuels

Wärtsilä ist selbst in Vorleistung gegangen und hat kraftstoffflexible Dual-Fuel-Motoren entwickelt. Die Finnen arbeiten aktiv an der Wirtschaftlichkeit alternativer und umweltfreundlicher Kraftstoffe wie E-Fuels, Ammoniak und Wasserstoff. Die Experten des Unternehmens sind sich sicher, dass die Dekarbonisierungsziele für 2050 es erfordern, Technologien für neue Kraftstoffe zu erforschen, die es heute noch nicht im großen Maßstab gibt, die aber bereits ab 2030 schrittweise zum Einsatz kommen müssen.

Der Motorenbau-Konzern wünscht sich zusätzlich zu einer konsistenten Politik und einem ganzheitlichen Ansatz, dass die EU-Kommission mit der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation IMO zusammenarbeitet, um einen globalen Ansatz für den Sektor zu gewährleisten. Die IMO-Verpflichtung bedeutet angesichts des erwarteten Wachstums der weltweiten Schifffahrt in den kommenden Jahrzehnten eine CO2-Reduzierung um 70 bis 80 Prozent.

Schiffsmotor mit Zukunft: Dual-Fuel-Motor von Wärtsilä

Schiffsmotor mit Zukunft: Dual-Fuel-Motor von Wärtsilä – © Wärtsilä

Moderne Motoren für den Treibstoff der Zukunft gibt es bereits

Auch Mitbewerber MAN Energy Solutions, der wie Wärtsilä Marine-Großmotoren entwickelt und baut, hat sich längst intensiv mit dem Thema beschäftigt. In verschiedenen Szenarien spielt eine AHOY genannte Studie die Entwicklung der Handelsschifffahrt durch. Die Szenarien gewichten die politischen, regulatorischen, wirtschaftlichen, ökologischen und gesellschaftlichen Einflüsse auf die Schifffahrt unterschiedlich stark – strombasierte Kraftstoffe, also E-Fuels, spielen aber in allen Szenarien eine Rolle.

Eine wichtige Erkenntnis der Studie: Der klimaneutrale Weg bietet durchaus erhebliche Wachstumschancen für die Branche. Auch im Portfolio von MAN Energy Solutions finden sich bereits die so genannten Flexfuel-Motoren, die mit strombasierten Treibstoffen zu betreiben sind.

85 Prozent weniger CO2-Emissionen: die Alexander von Humboldt hat 2000 Betriebsstunden mit 100 Prozent erneuerbarem Biotreibstoff absolviert – © MAN SE

Große Reedereien setzen auf eigene Forschung

Seit 1996 ist die Møller-Mærsk Gruppe die weltweit größte Containerschiff-Reederei. Über ihr Schiffs-Volumen hat die Gruppe einigen Einfluss auf den globalen CO2-Ausstoß. Um den zu reduzieren wurde im Juni 2020 das Forschungsinstitut Mærsk Mc-Kinney Møller Center for Zero Carbon Shipping gegründet, dessen Arbeit die Dekarbonisierung der maritimen Transportindustrie fördert. Zu diesem Zentrum mit Sitz in Kopenhagen gehören mittlerweile insgesamt sieben internationale Unternehmen und Organisationen. Gemeinsam machen sie sich stark für die Entwicklung neuer Kraftstoffe und Technologien zur Dekarbonisierung der maritimen Transportindustrie.

Von der Schifffahrt fürs Flugzeug lernen

Nicht nur Supertanker tanken bald E-Fuels, auch Yachten, das zeigt ein Blick von Dänemark an den Bodensee: MTU in Friedrichshafen stellt neben Aggregaten für die Berufsschifffahrt auch Antriebe für Yachten und Megayachten her. Der Motorenhersteller, dessen Kunden ihre schneeweißen Motoren schon mal mit vergoldeten Ventildeckeln ordern, hat sich ebenfalls in einer umfangreichen Studie mit klimaneutralem Schiffsverkehr befasst.

Die Analyse legt nahe, dass der Bedarf für strombasierte Kraftstoffe ab dem Jahr 2030 stark wächst und bis zum Jahr 2050 50 Prozent des Gesamtenergiebedarfs der Schifffahrtsbranche abdecken wird. Weil MTU eine Tochter des britischen Turbinenherstellers Rolls Royce ist, einem der größten Lieferanten für Flugzeugtriebwerke, blickt die Analyse auch auf den Luftverkehr. Hier erwarten die Autoren im Jahr 2050 sogar einen 70-prozentigen Anteil von E-Fuels. Beide Transportsektoren sind ohne strombasierte Kraftstoffe künftig kaum noch denkbar. Und die Umstellung, so Axel Münch von Fuel Power Energy (siehe Interview), kann sukzessive heute schon beginnen. Leinen los für E-Fuels!

„Der Schiffsmotor kann unverändert betrieben werden“

Wohin geht die Reise für eine CO2-neutrale Schifffahrt? Axel Münch, Geschäftsführer des Fuel Power Energy e.V., des Fachverbands für den Einsatz von industriellen Heizölen und Bunkerbrennstoffen in der Seeschifffahrt, über Vor- und Nachteile verschiedener Treibstoffe auf hoher See.

„E-Fuels wären mit Blick auf die CO2-Neutralität für die Schifffahrt eine Lösung“, sagt Axel Münch, Geschäftsführer von Fuel Power Energy e.V. – © Axel Münch / privat

eFUEL-TODAY: Eignen sich E-Fuels grundsätzlich für alle Motoren, die bislang mit Schweröl laufen oder sind Anpassungen bei der Motorentechnik nötig?

Axel Münch: Die Anforderungen hängen stark vom jeweiligen Kraftstoff ab. Viele E-Fuels müssen ottomotorisch verbrannt werden und benötigen eine Kerzen- oder Pilotölzündung. Diese sind nicht für die Schifffahrt nutzbar, da die Berufsschifffahrt dieselmotorisch unterwegs ist. Hier ist Power to Liquid PtL, ein synthetischer Marine-Diesel, und vermutlich auch LOHC (flüssige organische Wasserstoffträger, englisch: liquid organic hydrogen carriers) nutzbar. Die Vorteile von PtL und LOHC sind der geringere Verschleiß und die hohe Energiedichte im Gegensatz zu Ammoniak und Methanol. Außerdem verursachen sie geringere Umrüstkosten dank der Werkstoffverträglichkeit. Und sie harmonieren mit vorhandenen Schmierölen für die Motoren. Es gibt hier also eine hohe Nachhaltigkeit im Betrieb.

eFUEL-TODAY: Welche Vorteile sehen Sie im Betrieb mit E-Fuels gegenüber der Nutzung von Ammoniak oder Methanol als Schiffstreibstoff?

AM: Hohe Energiedichte, unkritisches Lagermedium sowie ähnliche Struktur und Logistikkette wie beim heutigen MGO (Marine Gasöl). PtL kann auch als Beimischung, wie jetzt beim biogenen Anteil, Verwendung finden. So lassen sich einzelne Etappenziele zur Klimaneutralität erreichen. Methanol und Ammoniak – wie auch Wasserstoff – sind in ihrer Lagerung dagegen sehr anspruchsvoll und bei mobilem Einsatz kritisch, darum kostenintensiv.

eFUEL-TODAY: Gibt es Schiffsklassen, die sich besonders für den Betrieb mit E-Fuels eignen? Und wo sollte der Einsatz beginnen, bei der Seeschiff- oder Binnenschifffahrt?

AM: Aktuell ist es aufgrund der Energiedichten sicher so, dass Schiffstypen geeignet sind, die die Möglichkeit haben, häufig zu bunkern. Schiffe von Behörden oder Fähren beispielsweise haben oft ein Einsatzprofil, das das erlaubt. Ein 20.000 TEU Containerschiff hingegen muss mehrere Wochen mit dem aufgenommenen Kraftstoff auskommen. Hier kommt die geringere volumetrische Energiedichte der meisten E-Fuels zum Tragen. Nicht zu vergessen, dass die Infrastruktur als auch der Schiffsmotor unverändert betrieben werden kann. PtL und LOHC sind daher als verarbeitetes Produkt gegenüber Ammoniak und Methanol deutlich im Vorteil.

eFUEL-TODAY: Und wie ist die Lage bei Binnenschiffen?

AM: Binnenschiffe in Deutschland sind oft recht alt und fahren mit extrem alten Motoren. Hier gibt es einige praktische Versuche und Forschungsvorhaben, in denen auf Wasserstoff oder Methanol umgestellt wurde. Möglicherweise besteht hier aufgrund der alten Technik ein gewisser Innovationsdruck. Natürlich wünschen sich die Betreiber die Möglichkeit eines kostengünstigen Retrofits für die alten Motoren. Allerdings bedeutet Retrofit häufig auch einen technischen Kompromiss, der die Emissionsschutz-Ziele teilweise verfehlt. Der Einsatz von wasserstoffbasiertem PtL wäre hinsichtlich CO2-Neutralität natürlich eine Lösung.

eFUEL-TODAY: Die Schifffahrt soll ihren CO2-Ausstoß bis 2050 gegenüber 2008 halbieren. Welche Bedeutung kann hier den E-Fuels zukommen?

AM: Die Beimischung von E-Fuels wie PtL ist bei den einzelnen Etappenzielen eine gute Alternative zu dem momentanen Favoriten LNG, also Flüssigerdgas. Erstens ist auch LNG ein fossiler Brennstoff, und zweitens muss aufgrund der CO2-Bilanz der Produkte dieses in Bezug zur Menge gesehen werden, heißt: Viel weniger PtL bringt den gleichen Effekt wie LNG gegenüber dem jetzt eingesetzten Bunkerbrennstoffen bei unveränderter weltweiter Infrastruktur.

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