Zum Hauptinhalt springen
Frachtschiff im Hafen bei Sonnenuntergang

CO2-freie kraftstoffe und Seeschifffahrt: Sowohl ein Wille als auch ein Weg?

7. Mai 2021 Arbeitsbereich: CO2-freie kraftstoffe

Die Seeschifffahrt verbraucht etwa 10 Billiarden Btu an Treibstoff und stößt jedes Jahr eine Milliarde Tonnen Kohlendioxid aus. Das ist mehr als die gesamten Emissionen Deutschlands, mehr als die gesamten Emissionen Saudi-Arabiens und entspricht in etwa den Emissionen aller Personenkraftwagen in den Vereinigten Staaten. Bei vernünftiger Betrachtung ist die Schifffahrtsindustrie ein großer globaler Emittent, einer der Wirtschaftssektoren, die bis Mitte des Jahrhunderts vollständig dekarbonisiert werden müssen, um die globale Erwärmung unter 1,5 Grad Celsius zu halten.

Die Beseitigung der Treibhausgasemissionen in der Seeschifffahrt ist ein gewaltiges Unterfangen, aber der technologische Weg dorthin ist einigermaßen klar, und zwar schon seit einigen Jahren. Was fehlt, ist der erforderliche Wille der Schifffahrtsbranche und der regionalen und internationalen Regulierungsbehörden, die notwendigen Schritte zu fordern und umzusetzen.

Treibhausgasemissionen können im Schifffahrtssektor weitgehend vermieden werden, indem man von Schweröl und Schiffsdiesel auf CO2-freie kraftstoffe (ZCF) wie Wasserstoff und Ammoniak umsteigt, wie CATF (siehe hier und hier), andere Nichtregierungsorganisationen(hier und hier), akademische und Regierungsexperten(hier und hier) und Finanzinstitute(hier und hier) ausführlich darlegen.

Ammoniak, das durch die Kombination von Wasserstoff mit aus der Umgebungsluft gewonnenem Stickstoff hergestellt wird, scheint ein besonders vielversprechender Schiffskraftstoff zu sein, vor allem für Überseereisen. Es kann in Brennstoffzellen oder - zumindest in naher Zukunft - in nachgerüsteten oder speziell angefertigten Versionen der massiven Zwei- und Viertakt-Verbrennungsmotoren verwendet werden, die Containerschiffe, Tanker und Massengutfrachter auf der ganzen Welt antreiben. Ammoniak (NH3) enthält keine Kohlenstoffatome, so dass bei der Umwandlung in Energie kein Kohlendioxid entsteht, unabhängig davon, ob diese Umwandlung in einer Brennstoffzelle oder in einem Hubkolbenmotor erfolgt. Wie hier näher erläutert wird, können Produktionstechnologien, die CO2-abscheidung und Speichersysteme oder Strom aus erneuerbaren oder nuklearen Quellen nutzen, Ammoniak mit geringen bis gar keinen Treibhausgasemissionen erzeugen.

Die Chance, die kohlenstofffreies Ammoniak für die Dekarbonisierung der Schifffahrt bietet, ist für eine wachsende Zahl innovativer Unternehmen und Institutionen offensichtlich, von denen viele Schritte zur großtechnischen Kommerzialisierung der mit Ammoniak betriebenen Schifffahrtstechnologie unternehmen. Einige aktuelle Beispiele sind:

  • August 2020: Drei japanische Schifffahrtsunternehmen - NYK Line, Japan Marine United Corporation und Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK) - kündigeneine gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsvereinbarung zur Kommerzialisierung eines mit Ammoniak betriebenen Ammoniak-Tankschiffs an.
  • Oktober 2020: Lloyd's Register erteilte getrennte "grundsätzliche Zulassungen" (siehe hier und hier) für mit Ammoniak betriebene Schiffe, die von den südkoreanischen Schiffbauunternehmen Samsung Heavy Industries (SHI) und Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) entwickelt werden. SHI und seine Projektpartner MISC, eine große internationale Schifffahrtsgesellschaft mit Sitz in Malaysia, und MAN Energy Systems, das ammoniakkompatible Schiffsmotoren entwickelt, arbeiten an einem mit Ammoniak betriebenen Tanker; DSME entwirft ein riesiges Containerschiff(23.000 TEU).
  • Februar 2021: Die Schifffahrts- und Hafenbehörde von Singapur, die als weltgrößter Bunkerhafen eine führende Rolle bei der Umstellung auf kohlenstofffreie Schiffskraftstoffe spielen wird, gab bekannt, dass sie mit dem führenden Ammoniakhersteller Yara International, Lloyd's Register, SHI und MAN Energy Systems zusammenarbeiten wird, um die mit Ammoniak betriebene Schifffahrt zu entwickeln und zu fördern.
  • März 2021: Im Rahmen einer Vereinbarung zwischen dem niederländischen Düngemittelhersteller OCI, Hartmann Gas Carriers (Deutschland) und MAN Energy Systems wird OCI neue mit Ammoniak betriebene Ammoniaktanker chartern, die von Hartmann gebaut und betrieben und von MAN-Motoren angetrieben werden. Die Partner werden auch nach Möglichkeiten suchen, bestehende Schiffsmotoren nachzurüsten, um sie ZCF-fähig zu machen.
  • März 2021: Eine Reihe bedeutender Unternehmen und Institutionen der Schifffahrtsbranche - A.P. Moller-Maersk, Fleet Management Limited, Keppel Offshore & Marine, das Maersk Mc-Kinney Moller Center for Zero Carbon Shipping, Sumitomo Corporation und Yara International - haben sich darauf geeinigt, eine Machbarkeitsstudie zur Versorgung des Hafens von Singapur mit Ammoniak-Bunkertreibstoffdurchzuführen. Die Bewertung der Versorgungskette wird Berichten zufolge "die Entwicklung einer kosteneffizienten grünen Ammoniakversorgungskette, die Konstruktion von Ammoniakbunkerschiffen sowie die damit verbundene Infrastruktur der Versorgungskette" berücksichtigen.
  • April 2021: Der deutsche Industriekonzern thyssenkrup hat mit dem großen Ammoniakhersteller CF Industries einen "Engineering- und Liefervertrag" über die "Lieferung einer Wasserstoffanlage für die Produktion von grünem Ammoniak im [CFI-]Produktionskomplex Donaldsonville in Louisiana" abgeschlossen . Die Unternehmen nannten den Marinesektor als Zielkunden.

Diese Unternehmen stehen an der Spitze einer Reise, die wahrscheinlich eine Herausforderung sein wird. Laut IMO-Daten verbrauchten Containerschiffe und Massengutfrachter im Jahr 2018 118 Millionen Tonnen Schweröl-Äquivalent und damit die Hälfte des gesamten Kraftstoffverbrauchs der Branche. Würden dieselben Schiffe stattdessen mit Ammoniak betrieben (unter der Annahme, dass 1,89 Tonnen Ammoniak benötigt werden, um eine Tonne Schiffskraftstoff zu ersetzen, wie in dieser Analyse von Kim et al. für 2020 angegeben), hätten sie 224 Millionen Tonnen Ammoniak verbraucht. Die gesamte weltweite Ammoniakproduktion beträgt etwa 180 Millionen Tonnen pro Jahr, und fast das gesamte Ammoniak wird mit Technologien hergestellt, die erhebliche Mengen an Kohlendioxid ausstoßen.

Gibt es eine Möglichkeit, 224 Millionen Tonnen Ammoniak mit Technologien herzustellen, die wenig oder gar keinCO2 emittieren? Noch unmittelbarer: Gibt es eine Möglichkeit, ein 5000-TEU-Containerschiff mit den 33.000 Tonnen kohlenstofffreiem Ammoniak-Kraftstoff zu versorgen, die es während einer einjährigen Fahrt zwischen z. B. den Häfen von Los Angeles und Shanghai verbrauchen würde? (Die zweite Frage ist besonders relevant für coZEV, eine gemeinsame Anstrengung von führenden Einzelhandelsunternehmen, CATF, der Aspen High Seas Initiative und anderen Organisationen, um die Nachfrage nach den ersten emissionsfreien Containerschiffsrouten zwischen großen internationalen Seehäfen zu steigern. Die erste derartige Route wird wahrscheinlich von einem mit Ammoniak betriebenen 5000-TEU-Containerschiff bedient werden).

Um die 224 Millionen Tonnen kohlenstofffreies Ammoniak herzustellen, die für die Dekarbonisierung der weltweiten Flotte von Containerschiffen und Massengutfrachtern erforderlich sind, werden etwa 400 neue, saubere Ammoniakproduktionsanlagen im Weltmaßstab benötigt. (Mit World-Scale-Anlagen meinen wir Anlagen oder Komplexe, die etwa 560.000 Tonnen Ammoniak pro Jahr aus etwa 100.000 Tonnen Wasserstoff herstellen). Das ist ein unbestreitbar gewaltiges Unterfangen. Wir verfügen jedoch über das nötige Know-how, und wir können mit einer sauberen Ammoniakanlage und einem emissionsfreien Schiff nach dem anderen Fortschritte erzielen. Wenn eine der ersten sauberen Ammoniakanlagen im Weltmaßstab in der Nähe eines großen Hafens stünde, könnte mit nur 6 % ihrer Jahresproduktion ein emissionsfreies 5000-TEU-Containerschiff ein Jahr lang betrieben werden.

Was wir brauchen, ist der Wille, voranzukommen - der Wille, neue politische Maßnahmen und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und umzusetzen, die darauf abzielen, den Preis für kohlenstofffreies Ammoniak zu senken und es auf den Markt für Schiffskraftstoffe zu bringen.

Da der größte Teil des transozeanischen Seeverkehrs außerhalb der beanspruchten Zuständigkeit der nationalen Regierungen stattfindet, ist die Regulierungsbehörde für den Schifffahrtssektor dünn und punktuell. Die vorhandenen Befugnisse liegen größtenteils bei der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation der Vereinten Nationen (IMO), einer konservativen und konsensorientierten Institution mit Hauptsitz in London. Die IMO hat wichtige Umweltvorschriften entwickelt, wie zum Beispiel eine Verordnung für 2020, die die Schwefeldioxidemissionen von Schiffen stark einschränkt, aber ihre Erfolgsbilanz ist voll von Umweltinitiativen, die verzögert, blockiert oder unwirksam waren. Insbesondere die Anforderung der IMO zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen für 2018 ist buchstäblich eine halbe Maßnahme - sie verlangt lediglich, dass der Sektor die Treibhausgasemissionen bis 2050 um "mindestens 50 %" reduziert - und das Gremium hat es bisher versäumt, sinnvolle mittelfristige Meilensteine festzulegen, die nützliche Impulse geben könnten. Die Bemühungen um eine Verschärfung der Treibhausgasvorschriften wurden von Delegierten aus wirtschaftlich starken Ländern und der Schifffahrtsindustrie, die bei den IMO-Verfahren eine wichtige beratende Rolle spielt, vereitelt.

Im Laufe des letzten Jahres jedoch, als sich die globale Notwendigkeit eines verantwortungsvollen Umgangs mit dem Klimawandel verfestigt hat, haben andere Interessengruppen im maritimen Bereich damit begonnen, einen anderen Kurs für den Sektor zu entwerfen, der mit einer Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius vereinbar ist. Eine Reihe jüngster Entwicklungen signalisiert der IMO und den Nachzüglern in der Branche, dass ein Wandel bevorsteht:

  • Die Europäische Kommission hat dafür gestimmt, die Treibhausgasemissionen von Hochseeschiffen - auch solche, die weit von Europa entfernt sind - in den Geltungsbereich des Emissionshandelssystems (ETS) einzubeziehen, der Handelsplattform für Emissionsgutschriften, die im Mittelpunkt der europäischen Strategie zur Regulierung des Klimawandels steht.
  • Die Vereinigten Staaten haben angekündigt, dass sie die IMO dazu drängen werden, bis Mitte des Jahrhunderts eine vollständige Dekarbonisierung zu fordern. In einer Rede im April 2021 verpflichtete der US-Klimabeauftragte John Kerry die Vereinigten Staaten, "mit den Ländern in der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zusammenzuarbeiten, um das Ziel zu erreichen, die Emissionen des internationalen Seeverkehrs bis 2050 auf Null zu senken und ehrgeizige Maßnahmen zu ergreifen, die den Sektor auf einen Weg zur Erreichung dieses Ziels bringen.
  • Eine Verpflichtung zur Dekarbonisierung des maritimen Sektors gehört auch zu den Klimaschutzmaßnahmen , die im neuen Nationally Determined Contribution (NDC) der Vereinigten Staaten festgelegt sind: "Während sich die analysierten Emissionspfade auf die Reduktion von Emissionen im Inland konzentrieren, untersuchen die Vereinigten Staaten auch Möglichkeiten, die Dekarbonisierung des internationalen Energieeinsatzes im See- und Luftverkehr durch Maßnahmen im Inland sowie durch die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) und die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) zu unterstützen."
  • Große Unternehmen, die mit der Schifffahrtsindustrie Verträge über den Transport von Millionen von Tonnen von Gütern abschließen, beginnen, Druck auf die Reedereien auszuüben, damit diese ihre Emissionen reduzieren. Die bereits erwähnten großen Einzelhandelsunternehmen, die hinter coZEV stehen, wollen ihre Scope-3-Emissionen reduzieren, indem sie zur Dekarbonisierung der von ihnen genutzten transozeanischen Lieferketten beitragen. In ähnlicher Weise verpflichten sich Unternehmen, die die Seefrachtcharta unterzeichnet haben, die Treibhausgasemissionen im Zusammenhang mit dem Seetransport von Stahl, Getreide und anderen Massengütern, mit denen sie handeln, zu verfolgen und zu melden und zu bewerten, wie ihre Leistung im Vergleich zu den globalen Emissionsreduktionszielen aussieht. Und die jüngste Erklärung von Heineken, bis 2040 seine gesamte Geschäftstätigkeit auf kohlenstoffneutrale Schifffahrtsdienste umzustellen, folgt auf eine frühere Ankündigung von Unilever, bis 2039 alle Emissionen aus seiner Lieferkette, einschließlich der Emissionen aus dem Seeverkehr, zu eliminieren.

Die sich abzeichnenden Anzeichen für einen Willen zur Dekarbonisierung der Schifffahrtsbranche - unter bahnbrechenden Einzelhandels- und Rohstoffunternehmen, die bereit sind, in Strategien zur Eliminierung von Treibhausgasemissionen aus dem maritimen Teil ihrer Lieferketten zu investieren, unter innovativen Schiffsbauern und Entwicklern von Motorentechnologie und, seit kurzem, unter wichtigen politischen Entscheidungsträgern - sind nur ein Anfang. Aber es ist ein Anfang, auf den wir aufbauen können.

Verwandte Beiträge

Bleiben Sie auf dem Laufenden

Sign up today to receive the latest content, news, and developments from CATF experts.

"*" kennzeichnet Pflichtfelder