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Mobilität: Sauberer auf See


neue energie - epaper ⋅ Ausgabe 10/2019 vom 04.10.2019

Mit ihren Dieselmotoren trägt dieSchifffahrt erheblich zum weltweiten Ausstoß von Luftschadstoffen und Kohlendioxid bei.Neue Antriebstechniken auf Basis von Wind, Gas oder Strom könnten das ändern.


Artikelbild für den Artikel "Mobilität: Sauberer auf See" aus der Ausgabe 10/2019 von neue energie. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: neue energie, Ausgabe 10/2019

@@Konsequent klimaneutral: Der Zweimaster Avontuur transportiert Kaffee aus Mexiko nach Europa.


Weit gereist ist der Kaffee, der seit diesem Herbst im Teikei-Cafe in der Hamburger Marktstraße ausgeschenkt wird. Im mexikanischen Hochland unter fairen Bedingungen gewachsen und geerntet, gelangten die Bohnen mit dem Segelschiff „Avontuur“ emissionsfrei und klimaneutral nach Europa. Danach ging es weiter ...

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... per Bahn und schließlich mit dem Lastenfahrrad bis zum Ziel. „Wir wollen unseren Kaffee so sauber transportieren, wie es nur geht“, sagt Hermann Pohlmann, der „Teikei“ – japanisch für Zusammenarbeit – vor drei Jahren gegründet hat. Etwa 1000 Mitglieder in Deutschland und der Schweiz zählt die Initiative mittlerweile. Sie genießen den wohl konsequentesten Fair-Trade-Kaffee, der weltweit derzeit erhältlich ist.

„Dieses Jahr haben wir 20 Tonnen Kaffee importiert. Nächstes Jahr könnte es doppelt so viel werden“, sagt Pohlmann. Das Interesse an nachhaltigem Kaffee wächst stetig. Aber noch reicht die Avontuur, ein fast 100 Jahre alter Gaffelschoner, für die angeforderten Mengen aus. Der Zweimaster, betrieben vom Unternehmen Timbercoast, hat bei 43 Metern Länge eine Zuladung von gut 100 Tonnen, erreicht unter Segeln etwa sechs Knoten (elf km/h). Eine Atlantik-Überquerung kann sich so deutlich länger hinziehen als mit einem der bis zu 400 Meter langen Containerriesen. „Die Fahrt von Mexiko nach Europa hat etwa drei Monate gedauert. Doch da lagen einige Zwischenstopps auf der Strecke“, sagt Pohlmann.

Die Avontuur ist nicht das einzige Segelschiff, das Ladung klimaneutral über den Atlantik transportiert wie vor dem Beginn der Dampfschifffahrt im 19. Jahrhundert. Auch die 1943 gebaute Tres Hombres pendelt seit 2009 zwischen Südamerika und Europa, lädt Stockfisch in Norwegen, Wein in Frankreich und Olivenöl in Portugal. Das Ziel: Brasilien. Auf der Rückfahrt finden sich dann Fässer mit Rum, sackweise Kaffee und andere fair gehandelte Produkte aus der Karibik und dem Amazonasbecken im Bauch des Schiffes. Diese Mengen konnen naturlich nur eine winzige Nachfrage nach ganz besonderen Fair-Trade-Produkten decken. Im Vergleich zur globalen Frachtschifffahrt spielen sie allenfalls eine symbolische Rolle. Das Handelsvolumen auf See liegt derzeit bei gut elf Millionen Tonnen pro Jahr – etwa 100 000 Mal uber dem, was die beiden Frachtensegler fassen konnen.

150 Millionen Container

Mehr als 90 000 Schiffe – vom Oltanker und Massengutfrachter uber Fahren und wuchtige Kreuzfahrer bis zum Container-Kolloss – sind auf den Weltmeeren unterwegs. Etwa 90 Prozent des globalen Guterverkehrs erfolgt per Schiff. Die Zahl der transportierten Container-Einheiten summiert sich jedes Jahr auf uber 150 Millionen. Diese schon gigantische Menge wachst jahrlich um drei bis vier Prozent laut einer Schatzung im Review of Maritime Transport von der UN-Organisation UNCTAD (United Nations Conference on Trade and Development). Fast alle Schiffe fahren mit Dieselmotoren, in denen abseits der Kusten immer noch billiges, schwefelreiches Schwerol verfeuert wird. Noch sind Schwefelanteile von bis zu 3,5 Prozent erlaubt. Das entspricht dem 3 500-Fachen des im europaischen Strasenverkehr zulassigen Schwefelgehalts. Nicht nur viel Feinstaub pusten die Motoren in die Luft, global ist die Schifffahrt fur etwa 13 Prozent der Emissionen an Schwefeldioxid verantwortlich, bei Stickoxiden sogar fur 15 Prozent. Zusatzlich zu diesen Luftschadstoffen belasten die Schiffe das Klima mit einem Anteil von zwei bis drei Prozent an den globalen Kohlendioxid-Emissionen. Das entspricht ungefahr dem CO2-Ausstos ganz Deutschlands.

Von einer sauberen oder gar klimaneutralen Schifffahrt ist die Weltwirtschaft weit entfernt. Doch langsam kommt Bewegung in die Branche. Aus vielen kustennahen Gewassern ist dreckiges Schwerol schon seit Jahren verbannt, schwefelarmerer Schiffsdiesel treibt hier die Motoren an. Vom 1. Janu ar 2020 an durfen Schiffe auch auf hoher See nach Bestimmungen der International Maritime Organization (IMO) nur noch Treibstoff mit einem Schwefelgehalt von 0,5 Prozent verbrennen, auf Nord-und Ostsee liegt der Grenzwert seit 2015 bereits bei 0,1 Prozent. Zusatzlich werden immer mehr Schiffe mit einer Abgasreinigung ausgestattet. Ein Grosteil der heute emittierten Schadstoffe – Feinstaub, Stick-und Schwefeloxide – werden damit in naherer Zukunft vermieden. Sauberer heist aber nicht automatisch klimafreundlicher. Denn die Umstellung von Schwerol auf Schiffsdiesel wirkt sich nicht wesentlich auf die CO2-Emissionen aus. Dennoch hat die IMO fur 2050 das Ziel ausgegeben, den CO2-Ausstos im Vergleich zum Jahr 2008 zu halbieren.

Flussiggas (LNG – Liquified Natural Gas) wird wahrscheinlich den ersten Schritt in diese Richtung ermoglichen. Das Ende 2018 in Betrieb gegangene Kreuzfahrtschiff Aida Nova zeigt, was mit LNG statt Diesel moglich werden konnte. Nach Angaben von Aida Cruises – Tochter des amerikanischen Weltmarktfuhrers fur Kreuzfahrten Carnival Corporation – blast der 337 Meter lange Freizeitriese fur gut 6000 Passagiere weder Schwefeldioxide noch Ruspartikel oder Feinstaub in die Luft. Der Ausstos an Stickoxiden lasst sich um bis zu 80 Prozent reduzieren, der von CO2 um etwa ein Funftel.

„Nach Kreuzfahrtschiffen werden LNG-Frachtschiffe zeitnah folgen“, sagt Keno Leites von Thyssen/Krupp Marine Systems in Hamburg. Erste Modelle dieser Art befanden sich bereits im Bau. Da LNG schon heute im grosen Masstab gehandelt wird und immer mehr Hafen mit Bunker-Anlagen fur Flussiggas ausgestattet werden, konnte sich der neue Treibstoff relativ rasch verbreiten. „Rotterdam hat das schon, Singapur und der skandinavische Raum auch. Hamburg tut sich noch etwas schwer, andere Hafen befinden sich in der Planung“, sagt Leites. Auch finanziell konnte sich die Umstellung lohnen. „LNG kostet etwa so viel wie gunstiges Schwerol und ist damit gunstiger als Schiffsdiesel“, sagt Leites. „Durch LNG reduzieren wir die Emission von Partikeln, Stick-und Schwefeloxiden deutlich“, ist auch Lars Langfeldt, Experte fur alternative Schiffsantriebe bei der Klassifikationsgesellschaft und maritimen Beratungsunterehmen DNV GL überzeugt. „Doch die CO2-Emissionen bleiben nach wie vor bestehen.“

@@Zylindrische Segel: Auf der finnischen Fähre Estraden unterstützen zwei Flettner-Rotoren den Dieselmotor.


Allein mit Flüssiggas werden die Klimaziele der IMO bis 2050 demnach nicht erreichbar sein. Alternative, klimaneutrale Treibstoffe oder rein elektrische Antriebe sind gefordert. Und die Entwicklung der dazu nötigen Technologien nimmt Fahrt auf. Von der Serienreife sind sie allerdings noch weit entfernt. Bedenkt man, dass Reeder ihre Flotte stetig modernisieren und ihre Schiffe etwa alle 20 bis 25 Jahre ersetzen, bleibt bis 2050 gerade einmal eine Schiffsgeneration. „Da bieten Wasserstoff und Brennstoffzellen gute Potenziale“, sagt Langfeldt. „Aber es kommen zuerst Nischenanwendungen, da die Wasserstoff-Speicherung sehr viel Platz an Bord benötigt.“ Und Platz ist auf Kreuzfahrern und Frachtschiffen kostbar. Grob geschätzt benötigen LNG-Tanks dreimal so viel Volumen wie Dieseltanks, um Treibstoff mit dem gleichen Energieinhalt zu speichern. Setzt man auf Wasserstoff als Treibstoff, verdreifacht sich die Tankgröße ein weiteres Mal, auch wenn das Gas mit einem Druck von 350 bar komprimiert wird.

Erste Pilotschiffe sollen demnächst zeigen, dass der Einsatz von Wasserstoff in der Schifffahrt verlässlich funktioniert. Das Forschungscluster „e4ships – Brennstoffzellen im maritimen Einsatz“, ein Zusammenschluss von deutschen Werften, Reedereien, Brennstoffzellenherstellern, Zulieferern und Klassifikationsgesellschaften, will zu diesem Zweck Brennstoffzellen erproben: Grüner Wasserstoff – gewonnen aus Wind-oder Solarstrom – wird in den Zellen zu elektrischem Strom umgewandelt, um damit die elektrischen Schiffsmotoren anzutreiben. Ab Oktober beginnt der Bau des Kanalschubboots „Elektra“, Ende 2020 soll es für Frachttransporte auf Binnengewässern zwischen Hamburg und Berlin in Dienst gestellt werden. „In der Binnenschifffahrt könnte Wasserstoff Akzente setzen“, sagt Keno Leites, zugleich Sprecher von e4ships. Auch der Einsatz auf hoher See ist in Vorbereitung. Dass die Frachtschifffahrt auf rein elektrische Antriebe mit Brennstoffzellen umsteigt, hält Leites allerdings vorerst für unwahrscheinlich. „Die Zielmärkte sind eher zunächst Kreuzfahrer, Fähren oder Yachten.“

Wasserstoff fürs Insel-Hopping

Ab 2021 soll auch eine Wasserstoff-Hochseefähre zwischen den Orkney-Inseln vor Schottland ihren Betrieb aufnehmen. Das Schiff wird im Rahmen des EU-Projekts „Hyseas III“ von der britischen Ferguson Werft mit weiteren Partnern entwickelt. Sieben Brennstoffzellen-Module mit jeweils 100 Kilowatt Leistung sollen aus gut einer halben Tonne komprimierten Wasserstoffs genug Strom für mindestens 100 Kilometer Reichweite liefern. „Bei sehr guten Wetterbedingungen und optimalem Betrieb sind sogar Entfernungen von 200 bis 300 Kilometern vorstellbar“, sagt Juan Camilo Gómez Trillos, der für das beteiligte Institut für Vernetzte Energiesysteme vom Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt DLR für die ökonomischen, sozialen und umweltrelevanten Analysen von Hyseas III verantwortlich ist. Solche Pilotprojekte könnten die Skepsis vor Wasserstoff-Elektroantrieben reduzieren helfen. „Denn reiner Wasserstoff ist bisher ein rotes Tuch für die IMO und viele Reeder. Da gibt es noch massive Sicherheitsbedenken“, räumt Keno Leites ein. Die Technik sei jedoch „prinzipiell sicher beherrschbar“.

Für kurze Distanzen ist dieser Aufwand indes gar nicht nötig. Im Fährbetrieb etwa reichen auch Batterien als Stromspeicher aus. Seit 2015 pendelt die Fähre „Ampere“ auf dem norwegischen Sognefjord. Analysen haben gezeigt, dass sie dabei nicht nur 95 Prozent der CO2-Emissionen im Vergleich zu einer Dieselfähre vermeidet, sondern sogar die Betriebskosten auf ein Fünftel reduziert. Etwas größer ist die 60 Meter lange Elektrofähre „Ellen“, die dank Batterien mit 4,3 Megawattstunden Speicherkapazität eine 40 Kilometer lange Strecke zwischen den dänischen Inseln Ærø und Als zurücklegen kann. Für längere Distanzen haben Batterien allerdings entscheidende Nachteile gegenüber Wasserstoff und Brennstoffzelle. „Eine Batterie ist sehr mas- senkritisch, sprich zu schwer. Und für eine Reichweite von mehr als 100 Seemeilen ist das zudem zu teuer“, sagt DNV-GL-Experte Langfeldt.

@@Grüner Binnenfrachter: Das Konzept für das Kanalschubboot „Elektra“ sieht vor, das Schiff elektrisch mit Strom aus einer wasserstoffgespeisten Brennstoffzelle anzutreiben.


@@Weniger Dreck im Urlaub: Die Aida Nova fährt mit Flüssiggas statt Diesel und soll so ihren Ausstoß an Stickoxiden um bis zu 80 Prozent, ihre CO2-Emissionen um ein Fünftel im Vergleich zu herkömmlichen Kreuzfahrtschiffen reduzieren.


Branchenkenner wie Keno Leites erwarten deshalb, dass sich die Antriebstechniken in Zukunft „stark differenzieren“. Das Quasi-Monopol der Dieselmotoren wird gebrochen. Je nach Anwendung – Fähre, Kreuzfahrer oder Container-Frachtschiff – werden Batterien, Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren für Flüssiggas oder synthetische, klimaneutrale Treibstoffe am sinnvollsten sein. Und auch Wind wird weiterhin als Schubkraft dienen. Nicht nur für klassische Segelschiffe, sondern auch in Kombination mit anderen Antrieben.

Zu den Vorreitern dabei gehörten die Winddrachen, die das Hambuger Unternehmen Skysails schon vor gut zehn Jahren entwickelte. Vor den Bug eines Schiffes gespannt, sollten sie auf hoher See den Stromund Treibstoffbedarf deutlich senken. Trotz erster erfolgreicher Tests meldete dieser Teil der Skysails-Unternehmengruppe allerdings 2016 Insolvenz an. Nachhaltiger gestaltet sich der Einsatz von Flettner-Rotoren.

Diese zylindrischen Rotor-Segel erzeugen bei Wind dank des sogenannten Magnus-Effekts einen Sog – ahnlich wie der Auftrieb bei einem Flugzeugflugel. 15 bis 20 Prozent Treibstoff lassen sich damit einsparen. Ein Pionier bei dieser Technik war 2010 das Auricher Windunternehmen Enercon mit seinem „E Ship 1“. 2014 folgte das finnische Unternehmen Norsepower. Bei seiner Fahre Estraden unterstutzen zwei Rotor-Prototypen – je 17 Meter hoch und drei Meter im Durchmesser – den Schiffsmotor. Jungst hat die skandinavische Reederei Scandlines ebenfalls ein Rotorsegel fur eine Fahre bestellt. Norsepower plant nun sogar, einen Tanker mit zwei Flettner-Rotoren auszustatten.

Im Aufwind: Die sogenannten Dyna-Riggs der 88-Meter-Yacht „Maltese Falcon“ lassen sich stark automatisiert führen (oben) und sollen künftig auch auf Frachtschiffen zum Einsatz kommen. Das „Vindskip“ – hier eine Modellskizze – soll den Wind mit seinem fast 47 Meter aus dem Wasser ragenden Rumpf einfangen (unten).


Wind-und Flussiggasantrieb soll in Zukunft auch das „Vindskip“ des norwegischen Unternehmens Lade AS kombinieren. Das Konzept mutet skurril an. Bei einer Lange von knapp 200 Metern soll das Vindskip fast 47 Meter aus dem Wasser ragen. Statt mit Segeln soll das Schiff mit seinem hohen Rumpf den Wind einfangen und eine Aerodynamik erzeugen, die ihm zusatzlichen Auftrieb verleiht und so Treibstoff spart.

Naher an der Umsetzung sind dagegen Segeler im eher klassischen Design. Der franzosische Autobauer Renault hat beim Unternehmen Neoline in Nantes einen 136 Meter langen Lastensegler fur sperrige Lasten und auch Container bestellt. Eine 4150 Quadratmeter grose Segelflache soll den dieselelektrischen Antrieb des Schiffs unterstutzen. 2021 konnte es seinen Betrieb aufnehmen. Im gleichen Zeitraum plant auch die danische Reederei Ultrabulk den Pilotbetrieb von sechs Vertikalsegeln auf dem Deck eines Tankers.

Teikei-Grunder Hermann Pohlmann hofft derweil auf weitere Lastensegler wie die „Avontuur“, die allein mit Windkraft durchs Wasser gleiten. Seinen Informationen nach plant der Avontuur-Hersteller Timbercoast ein neues Segelschiff, das ein Vielfaches mehr an Zuladung transportieren kann. „Und das kanadische Unternehmen Sailcargo baut zurzeit in Costa Rica das Segelschiff „Ceiba“ komplett aus Holz fur etwa 250 Tonnen Zuladung“, erzahlt Pohlmann.

Wird Teikei-Kaffee noch popularer, braucht er genau diese Schiffe. Denn in zehn Jahren will seine Initiative statt bescheidener 40 bis zu 2500 Tonnen Fair-Trade-Kaffee aus Mexiko importieren. „Dann konnten auch die Kosten fur den Transport per Segelschiff drastisch fallen auf unter einen Euro pro Kilogramm“, sagt Pohlmann. Heute schlagt der Transport im Frachtsegler Avontuur mit 2,20 Euro pro Kilogramm zu Buche, etwa dem Zehnfachen im Vergleich zur klassischen Container-Fracht. Allein schon aus Kostengrunden werden Lastensegler daher in naherer Zeit nur ein Nischendasein in der globalen Frachtschifffahrt fuhren. Aber sie weisen den Weg, wie ein klimafreundlicher Warentransport uber die Ozeane moglich werden konnte.


Fotos: Timbercoast / Christoph Bogner, Norse Power

Foto: EBMS, Islandstock / Alamy Stock Photo

Fotos: Bluegreen Pictures / Alamy, Lade AS