Dampfer auf Diät

Die maritime Wirtschaft muss weg vom klimaschädigenden Schweröl und Schiffsdiesel. Doch nachhaltige Antriebstechnologien stecken noch in den Kinderschuhen. Welche Ideen es weltweit gibt.

Juni 2021
Autorinnen: Edda vom Dorp und Charlotte Hoffmann

Autos aus Südkorea, Baumwolle aus den USA und Kaffee aus Brasilien: Ohne Schiffe läuft in der Logistik nichts. Mehr als 90 Prozent des internationalen Transports werden über den Seeweg abgewickelt. Während der Warenhandel mit Übersee die Coronakrise gut verkraftet und das Vorkrisenniveau bereits erreicht hat, setzt die Energiewende den Sektor weitaus mehr unter Druck. Denn die internationale Schifffahrt, egal, ob mit Passagieren oder zum Warentransport, ist für etwa drei Prozent der globalen Treibhausgase verantwortlich.

Dass Schiffe nicht auf Ewigkeiten mit klimaschädlichem Schweröl betrieben werden können, ist bereits klar. Die Internationale Maritime Organisation hat die grüne Antriebswende 2019 eingeläutet. Das Ziel ist hochgesteckt: Bis 2050 soll der CO2-Ausstoß der Seeschifffahrt im Vergleich zu 2008 um mindestens 50 Prozent sinken. „Die Uhr tickt“, sagt Jörg Mutschler, Geschäftsführer des Fachverbands Marine Equipment and Systems, der zum Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) gehört. „Ein Motor, den wir heute einbauen, wird auch in 20 Jahren noch laufen. 2050 ist für die Schiffbauindustrie morgen.“ ­(Lesen Sie hier das ganze Interview mit Jörg Mutschler)

Seit Jahren wird weltweit zu klimafreundlichen Alternativen geforscht. Die Bandbreite der Vorschläge ist groß: von Ammoniak über Flüssigerdgas, grünem Strom, Methan und Wind bis hin zu Power-to-X. Diese Vielfalt ist laut Mutschler auch nötig, denn jeder Schiffstyp bringe andere Bedürfnisse mit sich. Wichtig seien flexible Antriebssysteme, die durch einfache Nachrüstungen mit verschiedenen Kraftstoffen laufen können.

©bfk92/Getty

AMMONIAK – GIFTIGES GAS FÜR JAPANS SCHIFFE

von Jürgen Maurer, GTAI Tokio

Die Handelsschifffahrt sieht in Ammoniak eine Alternative, um die Dekarbonisierung der Maritimindustrie voranzutreiben. Bei der Verwendung des Gases entsteht nämlich kein Kohlenstoffdioxid, sondern lediglich Stickstoff und Wasser. Das chemische Erzeugnis stellt bei Lagerung und Transport weit geringere Anforderungen an Druck und Temperatur – anders als Wasserstoff, der als grüner Antrieb ebenfalls hoch im Kurs steht. Zudem gibt es für Ammoniak bereits etablierte Technologien, was die Entwicklungszeit verkürzt.

Allerdings ist Ammoniak nicht unproblematisch: Es ist giftig und korrosiv, greift also feste Stoffe wie Metalle an. Zudem braucht Ammoniak mit einer Zündtemperatur von 630 Grad eine hohe Energiezufuhr. Gegenwärtig werden Lösungen für Maschinen und Teile entwickelt und auch internationale Sicherheitsstandards aufgesetzt.

Ammoniakvorreiter ist unter anderem Japan: Während es weltweit noch kein Schiff mit entsprechendem Ammoniakantrieb gibt, arbeitet Japan zumindest an Pilotprojekten. Im Frühjahr 2020 haben sich mehrere Akteure zusammengetan, um eine Infrastruktur zur Ammoniakversorgung aufzubauen – darunter das Handelshaus Itochu als Projektführer, der Schiffbauer Nihon Shipyard, die Antriebshersteller MAN Energy Solutions und Mitsui E&S Machinery sowie die Klassifikationsgesellschaft Class NK.

»Als Schifffahrtsnation will Japan alle Alternativen für saubere Antriebe abdecken – auch Ammoniak.«

Der Schiffsantrieb stammt dabei vom deutschen Unternehmen MAN Energy Solutions. Gerade laufen Testreihen, im Jahr 2024 wollen die Augsburger den ersten Zweitaktmotor liefern. Zehn Stück sollen es in der ersten Phase insgesamt sein. Ab 2025 sollen auch Motoren für die Nachrüstung älterer Schiffsmodelle zur Verfügung stehen.

Zur Ammoniakversorgung werden gerade weltweit Bunkerstationen aufgebaut und Standorte gesucht, nicht nur in Japan, sondern auch in Singapur, Nord- und Südamerika sowie Europa. Die Reedereien zeigen Interesse an entsprechenden Hochseeschiffen: So hat etwa die japanische NYK Line Mitte 2020 drei Forschungs- und Entwicklungsprojekte gestartet, die sich mit dem Einsatz von Ammoniak als Schiffstreibstoff befassen.

Die Umbrüche schaffen für die deutschen Hersteller interessante Geschäftschancen. Trotz Wettbewerbsdruck aus Asien sieht ­Mutschler die deutsche Branche für die künftigen Herausforderungen gut gewappnet. Das liege vor allem an der Zuverlässigkeit und Effizienz deutscher Systeme und Komponenten. „Deutsche Zulieferer der Schiffbauindustrie sichern teilweise fest vorgegebene Verfügbarkeiten vertraglich zu, sodass der Betreiber sicher planen kann“, sagt der Geschäftsführer. „Ansonsten übernehmen sie die Ausfall- und Reparaturkosten. Das trauen sich viele Wettbewerber noch nicht. Diesen Technologievorsprung gilt es nun zu bewahren.“

Mit rund 40 Milliarden Euro Umsatz ist die maritime Wirtschaft insgesamt ein wichtiger deutscher Industriezweig, rund 400.000 Arbeitsplätze hängen direkt und indirekt davon ab. Die rund 130 deutschen Werften sind Weltmarktführer beim Spezialschiffbau – darunter Kreuzfahrt- und Forschungsschiffe. Die deutsche Schiffbau- und Offshorezulieferindustrie ist Exportweltmeister. Rund 11,1 Milliarden Euro wurden allein 2019 in der Zulieferindustrie erwirtschaftet, davon 75 Prozent im Auslandsgeschäft. Damit die deutsche maritime Wirtschaft auch weiterhin international die Nase vorn hat, unterstützt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die Branche kräftig. Bereits 2017 verabschiedete das Bundeskabinett die Maritime Agenda 2025. Außerdem hat die Bundesregierung jüngst eine Milliarde Euro für die Modernisierung und Digitalisierung der Schifffahrt bereitgestellt, um sie klimafreundlicher und umweltverträglicher zu gestalten. Damit fördert sie unter anderem die Umrüstung auf umweltfreundliche Antriebe sowie Betankungsschiffe für alternative Kraftstoffe.

Ein weiterer Meilenstein dürfte die Einrichtung des Instituts für Maritime Energiesysteme im vergangenen Jahr gewesen sein, welches zum Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt gehört und das erste Institut weltweit ist, das die gesamte Bandbreite der Energiewandlungskette in der maritimen Anwendung abdecken soll. Dazu zählt auch die Frage, wie der CO2-Ausstoß in der Schifffahrt reduziert werden kann und welche Infrastruktur hierfür notwendig ist.

WASSERSTOFF – NORWEGEN FÄHRT VORAUS

von Michał Woźniak, GTAI Stockholm

Im Handlungsplan für grüne Schifffahrt setzt sich Norwegen zum Ziel, bis 2030 die Emissionen der einheimischen Schifffahrt und Fischerei zu halbieren. Um die Wende zu begünstigen, werden bei öffentlichen Ausschreibungen nachhaltige Antriebstechnologien vorausgesetzt. Gefahren wird mehrgleisig: Batterien, Biokraftstoffe, Ammoniak. Oder eben Wasserstoff.

Dieser soll nach dem Willen der Transportbehörde Statens Vegvesen künftig mindestens 85 Prozent des Energieverbrauchs der Fährverbindung von Bodø in die Lofoten decken. Die weltweit erste Wasserstofffähre aus dem Hause der Reederei Norled nimmt bereits dieses Jahr ihren Dienst in Südwestnorwegen auf. Nachahmer stehen bereits in den Startlöchern: Der deutsche Weltmarktführer Heidelberg Cement beispielsweise gab zusammen mit dem norwegischen Agrarkonzern Felleskjøpet Agri den ersten wasserstoffbetriebenen Massengutfrachter in Auftrag. Ab 2024 soll die Reederei Egil Ulvan damit Schotter und Kies in Südwestnorwegen anliefern.

»Wasserstoff als Zukunftstreibstoff? Für Norwegen eine der erfolgversprechendsten Optionen.«

Um der Technologie zum breiten Durchbruch zu verhelfen, muss sie industrialisiert und skalierbar werden. Der norwegische Schiffsentwickler HAV Group will noch dieses Jahr einen mehrfach zusammensetzbaren Brennstoffzellenbaustein anbieten, Leistung: 3,2 Megawatt (MW). Im Sommer läuft das Produktionswerk für Elektrolyseure des Technologielieferanten Nel Hydrogen in Herøya an mit einer anfänglichen Kapazität von 500 MW. Die kann aber langfristig mehr als vervierfacht werden. Damit soll laut Firmenchef Jon André Løkke der Grundstein für das selbst gesteckte Firmenziel gelegt sein: Bis 2025 wollen sie „Kunden in bestimmten Märkten“ ermöglichen, ein Kilogramm grünen Wasserstoff aus einer großen Nel-Anlage für 1,50 US-Dollar zu produzieren, heißt es in einer Mitteilung des Unternehmens.

Damit deutsche Firmen auch beim norwegischen Wasserstoffkonvoi mitwirken können, gründete die AHK Norwegen eine Arbeitsgruppe. Sie bietet eine Plattform, um Herausforderungen und Lösungen für Wasserstoff zu diskutieren. „Sie ist zudem ein wertvolles Netzwerk für Unternehmen, die auf der Suche nach Partnern für Forschungs- und Entwicklungsprojekte sowie für Ausbauprojekte sind“, sagt Thorsten Herbert, Arbeitsgruppensprecher und Direktor für Marktentwicklung und Public Affairs bei Nel.

Auch andere Nationen fördern die Entwicklung alternativer Antriebstechnologien und den Ausbau der dazugehörigen Infrastruktur kräftig. Vorreiter in Sachen nachhaltiger Schifffahrt ist Norwegen. Bereits ab 2026 dürfen auf den 1.200 norwegischen Fjorden keine Wasserfahrzeuge mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren mehr fahren. Das macht sich auch bei den Förderprogrammen bemerkbar: So unterstützt die Regierung den Ersatz von Kurzstreckenfähren und Fischkuttern durch umweltfreundliche Alternativen mit rund 28,5 Millionen Euro bis 2024 im Rahmen eines staatlich geförderten Kreditprogramms. Insgesamt sollen bis dahin zusätzlich 65 Millionen Euro in Werften und in die Forschung fließen.

Dass davon auch deutsche Unternehmen profitieren können, zeigt das Beispiel der MF Hydra. Die von der norwegischen Reederei Norled betriebene weltweit erste Passagier- und Autofähre läuft mit grünem Wasserstoff – und der kommt aus dem sächsischen Leuna vom Industriegashersteller Linde. Neben dem grünen Wasserstoff wird das Unternehmen auch die dazugehörige Infrastruktur für die Fähre bereitstellen. Das beinhaltet Ausstattung für Lagerung und Distribution sowie Sicherheitsausrüstung sowohl an Land als auch an Bord der Fähre. Ab 2022 dürfte die MF Hydra dann angetrieben von der Brennstoffzelle in See stechen und dabei ihren jährlichen Ausstoß an klimaschädlichen Treibhausgasen um 95 Prozent verringern.

©Artur Sylerstrzak/SEA-CARGO SC Connector

WIND – FINNLAND MACHT ALTES NEU

von Niklas Becker, GTAI Helsinki

Als der Finne Tuomas Riski 2012 Norsepower gründete, hatte er eine klare Vision: Er wollte eine Technologie entwickeln, mit der sich die globale CO2-Emission reduzieren lässt. Dafür hat das Unternehmen die bereits in den 1920er-Jahren entwickelten Flettner-Rotoren modernisiert und hält mittlerweile 46 Patente.

Die Rotoren wirken zwar wie ein Segel, sehen aber aus wie rotierende Zylinder. Seit der Gründung hat Norsepower mehr als 20 Millionen Euro an Fördergeldern eingesammelt, unter anderem von der Europäischen Kommission. Durch die modernisierten Rotoren lässt sich bis zu 25 Prozent Treibstoff einsparen – bei gleichbleibender Geschwindigkeit. Laut Norsepower sei die Grenze der derzeitigen möglichen Einsparungen damit erreicht. Weiteres Potenzial gäbe es bei der Kombination mit anderen Technologien.

»Flettner-Rotoren sind zwar einfach nachrüstbar, jedoch auf andere Antriebskomponenten angewiesen.«

Die Rotorsegel können unter anderem bei Tankern, Kreuzfahrtschiffen und Fähren eingesetzt werden. 30.000 der aktuell auf den Weltmeeren fahrenden Schiffe könnten laut Norsepower mit ihrer Technologie ausgestattet werden. Laut Norsepower lässt sich ihre Technologie auf 30.000 der aktuell auf den Weltmeeren fahrenden Schiffe installieren. Ein großer Vorteil: Die Rotoren können nicht nur auf neuen Schiffen installiert, sondern auch relativ einfach auf alten nachgerüstet werden. Voraussetzung ist, dass auf Deck ausreichend freie Fläche vorhanden ist, damit sie genügend Abstand zu den Aufbauten haben. Die Rotoren werden per Knopfdruck eingeschaltet. Ganz auf die Technologie verlassen sollten sich die Kapitäne jedoch nicht: Bei Flaute wäre ein Rotorschiff ohne weitere Antriebskomponenten manövrierunfähig.

Bisher sind fünf Schiffe mit insgesamt acht Norsepower-Rotoren ausgestattet. Das neuste Projekt hat das Unternehmen im Januar 2021 abgeschlossen. Das Besondere dabei: Die zwei installierten Rotoren sind einklappbar. Es sind laut Norsepower die weltweit ersten. Die Finnen arbeiten bereits am nächsten Streich: Erstmals sollen die Rotorsegel auf einem Schüttgutfrachter installiert werden. Mit fünf kippbaren Segeln ist es zudem der bisher größte Auftrag.

Lesen Sie hier das Interview mit Norsepower in voller Länge.

Auch die klassischen erneuerbaren Energien Wind und Sonne dürfen sich über neue Aufmerksamkeit freuen. Weltweiter Marktführer für Rotorsegel, die Wind als Antriebskraft nutzen, ist das finnische forschungsstarke Unternehmen Norsepower. Seite 31 Ende Januar 2021 hat das Unternehmen erstmals einklappbare, rund 35 Meter hohe Rotorsegel vorgestellt. Dadurch können auch größere Schiffe Meerengen durchfahren, die von Brücken überspannt sind.

Bis alternative Kraftstofftypen wirtschaftlich und flächendeckend einsetzbar sind, dauert es allerdings noch. Darauf verweist auch Otto Schacht, Executive Vice President of Global Sea Logistics beim Schweizer Logistikunternehmen Kühne+Nagel. „Seeschiffe werden noch einige Jahre mit klimaschädlichem Schweröl fahren müssen“, sagt er. „Bis dahin versuchen wir, den CO2-Ausstoß in der Containerschifffahrt durch intelligentere Routenführung zu minimieren und die restlichen Emissionen zu kompensieren.“ Die Unterschiede je nach Schiff sind immens. „Der CO2-Ausstoß zwischen dem Schiff mit den höchsten Emissionen und dem saubersten Schiff variiert bis zu 200 Prozent pro Container.“

Das Vergleichsportal Seaexplorer zeigt diese Unterschiede auf. Auf der interaktiven Weltkarte können Kunden von Kühne+Nagel die weltweit fahrenden Containerschiffe in Echtzeit beobachten und verschiedene Dienste miteinander vergleichen – nach Dauer, Routenführung und CO2-Ausstoß. Fährt ein Schiff beispielsweise vom chinesischen Shanghai ins US-amerikanische Long Beach, gibt es 16 verschiedene Optionen: Die klimafreundlichste Variante spart rund 40 Prozent CO2 im Vergleich zum dreckigsten angebotenen Transportdienst. Ob Big Data oder grüner Kraftstoff: Die Schifffahrt muss mehrgleisig fahren, um die angestrebten Klimaziele zu erreichen.

©Felix Cesare/Getty Images

LNG – RUSSLAND SUCHT EINE NISCHE

von Gerit Schulze, GTAI Moskau

Russlands Werften produzieren zu lange und zu teuer, um mit der Konkurrenz aus Südkorea mithalten zu können. Darum will sich das Land auf Nischen konzentrieren. Dabei kommt verflüssigtes Erdgas (LNG) ins Spiel: Russland produziert den Energieträger bereits in großen Mengen, und Rohstoffkonzerne wie Gazprom oder Novatek wollen ihr gefördertes Gas auch im Schiffsantrieb einsetzen.

LNG reduziert gegenüber konventionellem Marinediesel die Schadstoffemissionen um bis zu 95 Prozent. Außerdem werden rund ein Viertel weniger Treibhausgase ausgestoßen, so der Londoner Lobbyverband Sea-LNG. Als Brückentechnologie bis zur Serienreife von Wasserstoff wäre Flüssigerdgas in der Schifffahrt hilfreich. Laut Sea-LNG sind derzeit mehr als 190 Schiffe mit LNG-Antrieb auf den Weltmeeren unterwegs. Die Zahl wachse jährlich um 20 bis 40 Prozent, so die Industrievereinigung.

»Mit Antriebstechnik und Spezialkomponenten könnten deutsche Zulieferer Russlands Werften beim Bau von LNG-Schiffen helfen.«

Die Infrastruktur zur Einlagerung und Betankung von LNG-Schiffen entsteht bereits in der Ostseeregion rund um Sankt Petersburg. Die Schifffahrtsbehörde Rosmorretschflot will den Betrieb von LNG-Antrieben subventionieren lassen, da die emissionsärmeren Schiffe rund ein Drittel mehr kosten als herkömmliche Modelle, und auch der Brennstoff ist teurer. Bislang haben Russlands Reedereien Schiffe auf LNG-Basis im Ausland bestellt. Mittelfristig wollen aber die heimischen Player vom Trend profitieren: das Krylow-Forschungszentrum in Sankt Petersburg sowie die Werften Wyborg und Swesda. Auch kleinere Betriebe sind im Geschäft: Die Gorki-Werft Selenodolsk hat im Sommer 2020 ein erstes LNG-Passagierschiff für 170 Fahrgäste zu Wasser gelassen.

Gerade solche Werften könnten für deutsche Zulieferer von maritimer Technik interessant sein, sagt Timofey Krivosheyin, Marketingchef der Webasto Group in Moskau. Das bayerische Unternehmen liefert Klimaanlagen und Heiztechnik an russische Werften. „Für große Tanker und Eisbrecher gibt es in Russland viele Komponentenhersteller“, sagt er. „Bei Jachten oder Passagierschiffen fehlen diese Zulieferer, und das ist unsere Nische.“ Außerdem seien die kleineren, nicht staatlichen Werften flexibler und offener für neue Geschäftspartner.

Lesen Sie ein Interview mit MTU, die ebenfalls in Russland aktiv sind.

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