Auf zu neuen Ufern: Warum wir auch auf See dringend die Energiewende brauchen

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Sönke Diesener

Gastautor

Sönke Diesener (MSc Geographie), Jahrgang 1985, arbeitet seit 2014 für den Naturschutzbund Deutschland. Er ist Referent für Verkehrspolitik beim NABU Bundesverband mit Schwerpunkt Schifffahrt und Häfen. Als Referent für Umweltpolitik beim NABU Landesverband Hamburg beschäftigt er sich neben der Verkehrspolitik und der Luftreinhaltung auch mit Fragen der ökologischen Hafen- und Stadtentwicklung.

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10. Januar 2019
Grafik zu geschätzten Emissionen durch Seeverkehr
Die geschätzten CO2-Emissionen durch Seeverkehr unter Berücksichtigung des sog. Energy Efficiency Design Index.

Grafik: Europäische Kommission

Der Treibstoff des Welthandels ist Schweröl. Während die Energiewende an Land an vielen Orten voranschreitet, viele Staaten und Sektoren bereits Rückgänge der Emissionen verkünden und sich das Wirtschaftswachstum und der Anstieg der Emissionen weitgehend voneinander gelöst haben, ist auf See kaum etwas passiert. Transporte mit Schiffen gelten als klimafreundlich. Ein Schiff ist wohl der energieeffizienteste und damit auch emissionsärmste Verkehrsträger je Tonnenkilometer. Trotzdem stößt der Seeverkehr jährlich fast eine Gigatonne CO2 aus und verursacht so etwa 2,5% der weltweiten Treibhausgasemissionen. Das ist in etwa die gleiche Menge wie die Bundesrepublik Deutschland emittiert. Hinzu kommen riesige Mengen von gesundheits- und umweltgefährdenden – und zum Teil ebenfalls klimawirksamen – Schadstoffen. Je nach Entwicklung der Weltwirtschaft wird mit einer Zunahme der Emissionen der Seefahrt zwischen 50% und 250% bis 2050 gerechnet, wenn sich die Antriebstechnologie nicht grundlegend ändert.

Diese Zahlen konterkarieren die internationalen Klimaziele. Um die globale Erwärmung deutlich unter 2°C zu halten, muss auch die Schifffahrt ihren Beitrag leisten. Nachdem die Branche im Pariser Klimaschutzabkommen 2017 noch außen vor geblieben ist, hat sie sich im April 2018 das Ziel gesetzt, die Emissionen bis 2050 um 50% im Vergleich zu 2008 reduzieren. Vor dem Hintergrund der heute verfügbaren technischen Möglichkeiten kann man diese Zielsetzung als ambitioniert bezeichnen. Allerdings entspricht sie bei weitem nicht den Reduktionsmengen, die der Sektor beitragen müsste, um die internationalen Klimaschutzziele zu erreichen. Hinzu kommt, dass das gewählte Basisjahr 2008 das bisher emissionsreichste der Branche war, die Emissionen danach jedoch aufgrund wirtschaftlicher Entwicklungen wieder zurückgegangen sind. Um die selbst gesteckten Ziele zu erreichen, sind kurzfristige Maßnahmen wie die Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit unerlässlich. Hinzukommen müssen aber auch marktbasierte Maßnahmen, die Anreize bieten, in neue Technologien zu investieren. Beispiele hierfür wären ein Kompensationsfonds, ein Emissionshandelssystem oder steuerliche Instrumente mit ökologischer Lenkungswirkung. Zuvorderst muss die Steuerbefreiung für marine Kraftstoffe abgeschafft werden.

Lösungsansätze liegen vor

Im Laufe des letzten Jahres sind verschiedene Studien veröffentlicht worden, wie die Schifffahrt ihre CO2-Emissionen reduzieren kann. Unter anderem hat die OECD eine Studie veröffentlicht, die zeigt, dass bereits mit heute bekannten Technologien die Schifffahrt bis 2035 weitgehend dekarbonisiert werden könnte. Als zentralen Hinderungsgrund für eine schnelle Umstellung nennt die OECD die niedrigen Preise für fossile Schiffstreibstoffe. Die OECD empfiehlt daher in Ihrem Fazit die Unterstützung von emissionsarmen und Null-Emissionstechnologien, strenge Energieeffizienzziele, Geschwindigkeitsbegrenzungen auf See und eine CO2-Bepreisung für die Schifffahrt.

Bisher setzt die Schifffahrt vor allem auf Effizienzsteigerung. Neben technischen Anpassungen wie Propeller- oder Rumpfoptimierungen bedeutet dies vor allem, dass die Schiffe immer größer werden. Dadurch reduzieren sich die Emissionen je transportierter Einheit zunächst rein rechnerisch mitunter erheblich. Da die Seetransporte insgesamt aber gleichzeitig stark zugenommen haben, sind die Effizienzsteigerungen bisher durch das Wachstum überkompensiert worden.

Durch Effizienzsteigerungen könnten laut Öko-Institut und CE Delftdie Emissionen um 25% gesenkt und gleichzeitig Kosten gespart werden. Effizienzmaßnahmen wie insbesondere das bereits seit der Weltwirtschaftskrise 2008 praktizierte „Slow Steaming“, also langsam fahren, bieten relativ einfache Möglichkeiten den Kraftstoffverbrauch und damit die Emissionen substantiell zu verringern.

Die Effekte der einzelnen Effizienzmaßnahmen liegen meist im einstelligen Prozentbereich, sind aber wichtige Vorbedingungen, um beispielsweise batterieelektrische Antriebe für kürzere Routen zu ermöglichen oder die Wettbewerbsbedingungen für regenerativ erzeugte, aber derzeit deutlich teurere Kraftstoffe zu verbessern.

Neue Antriebstechnologien

Schiffe werden aber auch weiterhin die wichtigsten Verkehrsträger des Welthandels bleiben

Sönke Diesener, Referent Verkehrspolitik beim NABU Bundesverband

Um die Emissionen der Schifffahrt umfassend zu senken, ist eine Antriebswende nötig. Neue Muster in den globalen Produktionsketten und Änderungen in der Fertigung, beispielsweise durch 3D-Druck und Digitalisierung, könnten das Transportaufkommen auf See künftig erheblich verringern. Auch die fortschreitende Abkehr von fossilen Energieträgern in anderen Sektoren wird absehbar zu einem Rückgang der Schiffsbewegungen führen, resultiert doch ein erheblicher Anteil der heutigen Schiffsverkehreaus dem Transport von Erdöl, Erdgas, Kohle und ähnlichen Brennstoffen.

Schiffe werden aber auch weiterhin die wichtigsten Verkehrsträger des Welthandels bleiben. Die Antriebsenergie wird in Zukunft vollständig aus regenerativen Quellen stammen müssen. Technisch sind hier verschiedene Varianten denkbar: Während heute praktisch alle Schiffe ihre Energie aus Dieselmotoren beziehen, werden in Zukunft eine Vielzahl verschiedener Antriebsarten auf die jeweiligen Anwendungsfälle zugeschnitten sein. Die für diesen Antriebsmix benötigten Energiequellen und -träger müssen mittels bekannter Umwandlungsverfahren aus erneuerbaren Ausgangsstoffen zur Verfügung gestellt werden. Doch auch Wind als direkte Antriebsenergie wird vorraussichtlich wieder eine stärkere Rolle spielen.

In den letzten Jahren sind einige batterieelektrische Schiffe in Dienst gestellt worden. Insbesondere in Norwegen aber auch in den Niederlanden und China sind kleine Küstenschiffe und Fähren auf festen Routen mit Antrieben und entsprechender Ladeinfrastruktur an Land ausgerüstet worden. Größere Schiffe sind mit Batteriepaketen für einen Hybridantrieb mit Dieselmaschinen an Bord ausgerüstet worden. In der Fahrgastschifffahrt auf Binnengewässern sind bereits mehrere Schiffe mit Wasserstoffbrennstoffzelle und sogar rein mit Sonnenenergie betriebene Schiffe im Einsatz. Doch auch ein Kreuzfahrtschiff nutzt zur Energieversorgung bereits testweise die Brennstoffzelle, ein weiteres soll künftig auch für den Vortrieb auf die Technologie setzen. Im so genannten Short Sea Shipping könnten in den nächsten Jahrzehnten vor allem batterieelektrische Antriebe eine große Rolle spielen.

Regenerative Energien für den kommerziellen Seeverkehr

Für die großen Container- oder Massengutfrachter werden die Lösungen noch gesucht. Große Frachter werden mittelfristig nicht auf Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen verzichten können. Insofern kommt es darauf an, mit welchen Treibstoffen diese betrieben werden. LNG (Liquefied Natural Gas) gehört zu den heute am meisten diskutierten Lösungen. Trotz vielfach anders lautender Darstellung kann dieser fossile Kraftstoff jedoch keinen wesentlichen Beitrag zur Treibhausgasvermeidung leisten. Nur alternative Brennstoffe und regenerative Energie können dazu beitragen, die Reduktionsziele in der Schifffahrt zu erreichen. Weniger prominent werden hier in jüngerer Zeit auch Ammonium und Methanol genannt. Biokraftstoffe und synthetische Kraftstoffe stehen im Moment noch großen Herausforderungen gegenüber. Neben der schlechten Energiebilanz zur Erzeugung der Kraftstoffe in Power-to-X-Verfahren mit Wirkungsgradverlusten von 60 – 70 Prozent stellt sich vor allem auch die Frage, ob die jeweiligen Kraftstoffe bei optimaler Ressourcenausnutzung nicht in anderen Sektoren besser aufgehoben wären. Dies gilt insbesondere für erneuerbar erzeugtes Erdgas, das möglicherweise fossiles LNG ersetzen könnte. Nach Berechnungen der Umweltschutzorganisation T&E würde es beispielsweise in der Wärmeerzeugung an Land deutlich effizienter eingesetzt werden können und dort erheblich stärker zur sektorenübergreifenden CO2-Reduktion beitragen. T&E kommt zu dem Schluss, dass Batterien, Wasserstoff und Ammoniak die energieeffizientesten Methoden zur Dekarbonisierung der Schifffahrt sind. Selbst in diesem Szenario ohne synthetische Kraftstoffe wären erhebliche Anforderungen an die Stromproduktion und -infrastruktur an Land enthalten. Insgesamt sind allein für die EU etwa 1000 TWh zusätzlichen Stroms nötig, was etwa 30% der heute produzierten Menge entspricht. Bei Nutzung von synthetischem Methan oder Diesel im Seeverkehr würde in etwa die doppelte Menge an elektrischer Energie benötigt.

Eine wichtige und bedeutende Möglichkeit, regenerative Energie an Bord von Schiffen zu verwenden, ist der so genannte Landstrom. Perspektivisch wird die Infrastruktur auch zum Laden von Batterien genutzt werden können. Auch heute können CO2-Emissionen und auch die lokale Luftschadstoffbelastung vermieden werden. Je nach Typ liegen die Schiffe bis zur Hälfte ihrer Betriebszeit in den Häfen und haben dort einen vergleichbaren Strombedarf wie 20.000 Haushalte.

Zurück zum Wind

Schiff mit Flettner-Rotoren
Windunterstützte Antriebe, wie z.B. die Flettner-Rotoren, erleben auch auf kommerziellen Frachtschiffen eine Renaissance .

Foto: Alan Jamieson, Aberdeen, Scotland (CC BY 2.0)

Segelschiffe könnten eine Renaissance erleben. Schon seit einigen Jahren fahren wieder kommerzielle Frachtschiffe mit Windunterstützung, wobei ein Kite oder auch so genannte Flettner-Rotoren dem Schiff etwa 10% des benötigen Vortriebs liefern sollen. Flettner-Rotoren, drehende Säulen, welche über den Magnus-Effekt Vortrieb erzeugen, sind bereits auf einem guten Dutzend kommerzieller Schiffe in Betrieb. Vielleicht noch vielversprechender sind die jüngst präsentierten Entwürfe für neue Segelschiffe, bei denen der Wind die primäre Antriebskraft liefert. Mehrere Unternehmen aus Norwegen, den Niederlanden, Frankreich, Deutschland und Japan haben hier in den vergangenen Jahren vielversprechende Konzepte vorgestellt, die auf ihre kommerzielle Anwendung warten. Ende November 2018 wurde der erste Plan für kommerzielle Großsegler seit fast 100 Jahren unterzeichnet. Ab 2021 sollen die Autotransporter für Renault auf dem Atlantik im Einsatz sein. Die CO2-Emissionen des Seetransportes sollen so laut Renault um bis 90% sinken.

Die Energiewende auf See steht noch ganz am Anfang. Doch schon jetzt ist absehbar, dass die Dekarbonisierung des Schiffsverkehrs auch der Energie- und Kraftstofferzeugung an Land erhebliche Leistungen abverlangen wird. Der Abschied vom Öl wird auch die Luft von Abgasen befreien und zukünftige Ölverpestungen im Meer verhindern. Je nach Einsatzprofil werden sich vermutlich unterschiedliche Antriebe durchsetzen und verschiedenen Technologien damit Nischen zur optimalen Energieausnutzung bieten. Es wird spannend auf See.

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  1. Eric Hoyer

    vor 3 Monaten

    Guten Tag,
    es ist gut davon zu lesen es soll bald mal neue Schiffsantriebe geben. Nur ist dies wie meine bedeutende Erfindung des Solarenergieraum.com Modelle Eric Hoyer, die bis zu 3/5 der globalen Heizenergie einsparen helfen und diese wesentlich mehr Energie aus den Sonnenstrahlen umsetzt als Photovoltaik, und was wesentlich ist und weit über hundert Jahre hält. Der Hauptgrund ist, ich setze die Sonnenstrahlen sofort um oder speichere sie in Feststoffe weil die bis zu 5 mal schneller sich erwärmen als Wasser. In diesem Zusammenhang können sie auch Erweiterungen erfahren, wenn diese als Containersolarenergieraum ausbildet werden und überall auch auf Schiffen, sowie mobil oder Stationär angewendet werden.
    Hier geht es immer um den geschützten Solarenergieraum - der überwiegend Wetter unabhängig angewendet werden kann.
    Sicherlich sollen alle möglichen Sonnenmodule Anwendungen auf Schiffen haben, nur sind Parabolspiegel, Hohlspiegel auch mit Linsen etc. wesentlich ertragreicher.
    Man fragt sich warum die Container nicht mit Solarpaneele bestückt werden. Diese Idee ist von mir und auch die vorgenannten.

    Hier mein Text aus meiner Internetseite:
    Bitte denken Sie daran, es geht um den Solarenergieraum.com von Eric Hoyer
    der auch auf Schiffen stationär als auch in mobilen Varianten Energie erzeugen kann.
    Hier denke ich auch an die multiple Anwendung bei Schiffen etc. aller Sonnenstrahlen zu nutzenden
    Einheiten die z. B. auf, oder in Containern zum Antrieb von Schiffen oder deren benötigte Energie
    auf die etc. benötigte Energieform umgesetzt und angewendet werden kann. Selbst die Speicherung z. B.
    auf Feststoffe ist auf Schiffen leicht möglich. Selbst die Umformung von Treibstoffen, oder
    deren Optimierung ist kostengünstig damit möglich.
    Eric Hoyer
    - 24.09.2019, 12:21 Uhr -

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