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Wasserstoffbasierte Antriebe und Energieeffizienz in der internationalen Schifffahrt

Animation: Shutterstock / Elnur
Animation: Shutterstock / Elnur

acatech (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) und DECHEMA (Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie) führen seit Juni 2021 das zweijährige Projekt Wasserstoff-Kompass durch. Gemeinsam erarbeiten sie mithilfe einer Metaanalyse einen Überblick über Wege in die Wasserstoffwirtschaft sowie entsprechende Handlungsoptionen mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen. Vor kurzem stellten die beiden Projektpartner nun ihre Analyse zum Wasserstoffeinsatz im internationalen Schiffsverkehr vor.

Um die Klimawirkung der internationalen Schifffahrt zu senken, erproben weltweit Forschungsprojekte Wasserstoff, Ammoniak, Methanol und weitere Energieträger als alternative Treibstoffe für Schiffe. „Noch hat sich kein Energieträger komplett durchgesetzt und eine Koexistenz ist wahrscheinlich“, resümiert Dr. Jens Artz, Leiter des Projektes Wasserstoff-Kompass bei der DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie. „Es gibt keinen Treibstoff, der den anderen grundsätzlich überlegen ist.“
„Neben dem Wechsel auf klimafreundliche Treibstoffe gibt es in der Schifffahrt auch noch weitere Klimaschutzpotenziale: Größere Schiffe, die langsamer fahren und deren Betrieb optimiert ist, verbrauchen pro transportierter Tonne weniger Energie“, so Dr. Andrea Lübcke, Leiterin des Projektes Wasserstoff-Kompass bei acatech, Deutsche Akademie der Technikwissenschaften.

Bedarf an Seetransport wird jährlich steigen
Schiffe transportieren heute etwa 70 Prozent aller Güter – bezogen auf die Transportleistung, gemessen in Tonnenkilometern. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) erwartet einen jährlich wachsenden Bedarf an seegebundenem Gütertransport. Denn: Mit dem weltweiten Wirtschaftswachstum steigt ebenfalls der Bedarf an internationalem Transport. Die OECD prognostiziert, dass sich bis 2050 die per Schiff zurück gelegten Transportwege verdreifachen. Um das Jahr 2100 könnten Schiffe dann mehr als drei Viertel aller Waren bewegen.

Minus 50 Prozent weniger CO2-Emissionen bis 2050
Bisher nutzen Schiffe als Treibstoffe vor allem Schweröl, aber auch Diesel und Flüssiggas (LNG). Schweröl als Treibstoff verursacht neben Umweltverschmutzungen durch Schwefel- und Stickstoffoxide sowie Ruß und Feinstaub auch Treibhausgase (THG). Um die Klimawirkung des Schiffsverkehrs zu senken, hat die IMO 2018 eine Resolution verabschiedet, in der erstmals als Sektorenziel eine Treibhausgasminderung von minus 50 Prozent bis 2050 gegenüber 2008 vereinbart wurde. Eine Verschärfung dieses Ziels ist in Arbeit.

Wasserstoff, Methanol und Ammoniak als naheliegendste Alternativen
Noch wird erprobt, welche klimafreundlichen Schweröl-Alternativen am besten geeignet sind. Weltweit gibt es hierzu mehr als 60 Projekte: In Küstennähe werden batterieelektrische Lösungen und gasförmiger Wasserstoff, z. T. kombiniert mit fossilen Kraftstoffen, favorisiert. Für die Langstrecke ist flüssiger Wasserstoff aufgrund der Energiedichte denkbar. Auch Ammoniak wird als Schiffstreibstoff erprobt. Der Vorteil: Ammoniak ist leichter lagerbar als Wasserstoff und die volumetrische Energiedichte etwa 50 Prozent höher. Der Nachteil: In hoher Konzentration ist Ammoniak giftig und brennbar. Da es in Gasform leichter ist als Luft, muss eine entsprechende Entlüftung vorhanden sein. Methanol ist ein weiterer Ersatzkandidat für fossile Treibstoffe, da heutige Motoren vergleichsweise leicht auf Methanol umgerüstet werden können. Allerdings sind die Energiekosten deutlich höher, da perspektivisch Kohlendioxid aus der Luft gewonnen werden muss.

Effizienzsteigerung als schneller umsetzbare Alternative
Weiterhin gilt es, die Effizienz der Schiffe zu verbessern. Der Energiebedarf je transportierter Tonne kann in der Schifffahrt vor allem durch größere Schiffe, langsamere Reisegeschwindigkeit („Slow Steaming“) und einen effizienten Betrieb gesenkt werden.

 

Die Analyse Wasserstoff für die Internationale Schifffahrt gibt es zum Download unter: https://www.wasserstoff-kompass.de/news-media/dokumente/internationale-schifffahrt

 


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