Treibstoffe der Zukunft.

Blauer Schiffsbau
 
Die Zukunft hat begonnen

Schiffsantriebe mit Weitsicht

AIDA Helios-Klasse aus Papenburg
Kreuzfahrtschiffe sind häufig in der Kritik einiger Umweltverbände, die dann dramatische Zahlen liefern. Stimmt das eigentlich und was wird aktuell getan, um umweltfreundliche Schiffe zu bauen? Schiffe, insbesondere Passagierschiffe, sind durchaus umweltfreundliche Transportmittel, besonders wenn man die aufgewandte Energie pro Kopf und Kilometer mit anderen Verkehrsmitteln wie dem Auto vergleicht. Schiffe noch umweltfreundlicher zu machen, ist ein wichtiges Ziel und gleichzeitig ein starkes Verkaufsargument beispielsweise der MEYER WERFT aus Papenburg. Klimaschutz ist für die Werft gleichbedeutend mit geringeren Betriebskosten für den Reeder, denn Treibstoffkosten machen einen großen Teil der Betriebskosten von Passagierschiffen aus.

Bild: AIDA Cruises
Foto: Meyer Werft

Maritime Energiewende: Neue Kraftstoffe
Die meisten Schiffe wurden bisher mit Dieselmotoren ausgestattet. Diese verwenden als Kraftstoffe entweder Marine-Diesel (MDO) oder auf See Schweröl (HFO). Die MEYER WERFT hat in die Quantum-Klasse und die Breakaway-Plus-Klasse neuartige Abgasreinigungsanlagen, Scrubber, eingebaut, um die Emissionen vor allem beim Einsatz von Schweröl zu verringern. Scrubber sind aus Sicht der Papenburger Werft als Übergangstechnologie eine gute Lösung. Als innovatives Unternehmen hat die MEYER WERFT unter anderem das Forschungsprojekt GasPax zur Entwicklung von neuen technischen Lösungen zum Einsatz des sauberen Brennstoffs LNG (verflüssigtes Erdgas) vorangetrieben. Das Ziel der beteiligten Werften, Klassifikationsgesellschaft und Maschinenbauunternehmen war es, ein gasbetriebenes Passagierschiff zur Marktreife zu bringen und so Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Nach Einschätzung der Papenburger, wird LNG Erdöl als Brennstoff ablösen. Im Sommer 2015 erhielten sie den AIDA-Auftrag zum Bau von zwei Schiffen mit LNG-Antrieb. Im vergangenen Jahr wurde dann entschieden, die gesamte Gasanlage in eigener Verantwortung herzustellen und dazu eine Gruppe von Spezialisten aufzubauen. AIDA Cruises wird als weltweit erste Kreuzfahrtreederei ihre neue Schiffsgeneration mit Flüssigerdgas betreiben.

Graphik: Basierend auf Graphik der Meyer Werft

Inzwischen hat die MEYER WERFT gemeinsam mit Meyer Turku zwölf Schiffe mit dieser Technik in den Auftragsbüchern und sind damit marktführend. Dem LNG gehört nach Einschätzung der Papenburger unumstritten die Zukunft – auch wenn bisher nur wenige Schiffe unterwegs sind, die diese umweltfreundliche Alternative konsequent nutzen. Der Ausbau der Kreuzfahrtflotte mit LNG- oder Dual-Fuel-Antrieb (Motoren können mit LNG und HFO/MDO betrieben werden) schreitet deutlich voran. Doch von den rund 60.000 Schiffen weltweit sind nur rund 400 Kreuzfahrtschiffe. In der Handelsschifffahrt (Container, Frachter, Tanker und anderen) tut man sich noch schwer. Die These, die zehn größten Schiffe der Welt stießen mehr Schadstoffe aus als alle Autos weltweit, hält keinem Faktencheck stand. Richtig ist jedoch, dass Schiffe für einen größeren Teil von Schwefeloxid-Emissionen verantwortlich sind als Autos. Bis 2020 werden etwa 100 weitere Schiffe auf See mit LNG unterwegs sein, zum Beispiel der neue Gastanker der MEYER WERFT „Coral Energice“. Derzeit sind bereits zahlreiche Fähren mit LNG als Brennstoff im Einsatz. Die Versorgung der Schiffe mit LNG ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung. Die Infrastruktur wird derzeit in vielen Häfen erst aufgebaut. Die positive Auswirkung der Verringerung schädlicher Abgase ist offenkundig. Bei der Verbrennung von LNG wird zwar etwa gleich viel Kohlendioxid (CO2) ausgestoßen, jedoch entstehen keinerlei Rußpartikel (PM) oder Schwefeloxide (SOx) und weniger Stickoxide (NOx).

Graphik: Basierend auf Graphik der Meyer Werft

Was passiert in der Zukunft?
LNG ist ein fossiler Brennstoff. Er besteht im Wesentlichen aus Methan, das sich auch regenerativ herstellen lässt. Gasantriebe werden in Zukunft mit regenerativ erzeugtem Methan aus dem „Power to Gas“-Verfahren betrieben. Bei regenerativer und klimaneutraler Herstellung rücken auch flüssige alternative Brennstoffe in den Fokus. Dazu gehören unter anderem Alkohole wie Methanol. Sie bieten außerdem den Vorteil, dass sie einfacher zu beherrschen und zu lagern sind. Methanol wird auch als Kraftstoff für Brennstoffzellen der MEYER WERFT verwendet. Im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte, zum Beispiel e4-Ships, hat die MEYER WERFT zusammen mit anderen Werften und Partnern Konzepte für Brennstoffzellen entwickelt. Experten glauben, dass neue Systeme zur Energiegewinnung mittels Brennstoffzellen innerhalb des nächsten Jahrzehnts ebenso eine große Bedeutung erhalten. Hier sind zuerst Hybridlösungen mit zusätzlichen LNG-Motoren denkbar. Denn mittel- und langfristig wird es darum gehen, den Verbrennungsmotor zu ersetzen. In einer sicher längeren Übergangsphase könnten dann synthetische Brennstoffe fossile Brennstoffe in Verbrennungsmotoren ersetzen. Es sind Zeiten des Umbruchs, wie die rechtsstehende Grafik zeigt. Welche Brennstoffe sich schließlich durchsetzen werden, wird sich erst in den nächsten Jahren zeigen. 2014 wurde eine erste Pilotanlage für Brennstoffzellen in Papenburg gebaut. 2016 wurde der nächste Schritt unternommen und das weltweit erste Brennstoffzellen-System auf dem Passagierschiff „MS Mariella“ installiert. In absehbarer Zukunft kann die MEYER WERFT Brennstoffzellen in Kombination mit LNG einsetzen. Wichtige Zeitfaktoren bis zum Einsatz auf See sind dabei neben Entwicklungs- und Konstruktionsphasen von Antriebssystemen auch Anpassungs- und Genehmigungsverfahren weltweit.

Fazit
Die MEYER WERFT ist auf einem guten Weg und hat schon sehr viel erreicht, Kreuzfahrtschiffe umweltfreundlicher zu betreiben. Auch wenn die Behauptungen, ein Kreuzfahrtschiff würde Emissionen wie rund fünf Millionen Pkw ausstoßen oder die zehn größten Schiffe mehr Emissionen als alle Autos weltweit verursachen, einem seriösen Faktencheck nicht standhalten, war und ist es richtig, die Energiewende in der Schifffahrt konsequent umzusetzen. Wie beim Auto, beim Flugzeug oder bei der Bahn kann man erkennen, dass regenerative Kraftstoffe sowie die Abkehr vom Verbrennungsmotor nicht von heute auf morgen realisiert werden können. Ideen und Kreativität sind gefragt, ebenso wie das Bewusstsein und der Wille, Dinge voranzutreiben und weiter zu verbessern! Zu merken ist, dass ein Umdenken in der maritimen Branche stattgefunden hat. Ein Beleg hierfür sind die zwölf LNG-Schiffe verschiedener Kreuzfahrtreedereien, die sich zum Zeitpunkt der Redaktion in den Auftragsbüchern der MEYER-Gruppe befinden und an den Standorten Papenburg (MEYER WERFT), Turku (MEYER TURKU) und Rostock (NEPTUN WERFT) produziert werden.

Energieeffizienz
Die Energiewende ist auch in der Schifffahrt ein Kraftakt. Es wird einfacher, je effizienter mit Energie umgegangen wird. Dazu gehören viele Maßnahmen der vergangenen zehn bis 15 Jahre, mit denen Schiffe effizienter gemacht werden als die Vorgänger, beispielsweise durch verbesserte Hydrodynamik (Schiffsdesign), LED-Beleuchtung Sensortechnik, verbesserte Isolierung und Verglasung, Kraftwärmekopplung und viele andere Maßnahmen. Quelle: MEYER WERFT

Methanol-Fähre Stena Line

Die „Stena Germanica“ ist eine der größten Fähren der Welt: 240 Meter lang, 4,2 Kilometer Ladefläche mit einer Kapazität für 300 Pkw und Decks für 1.300 Passagiere – doch das ist gar nicht das Bemerkenswerteste an diesem Schiff. Dieses Fährschiff ist das erste auf der Welt mit Methanolantrieb. Methanol selbst ist keine Innovation. Man kennt es von ferngesteuerten Autos oder Flugzeugen und es ist besonders gut geeignet für im Innenbereich betriebenen Motorsport, da die Abgase bedeutend sauberer sind. Methanol wird aus Naturgas hergestellt – dies ist ein fossiler Brennstoff, der aus der Erdkruste gewonnen wird. Aber er kann auch aus Zellstoff, Biomasse, Abfall oder sogar aus Kohlendioxid hergestellt werden – im Grunde genommen aus allem, das ein Kohlenstoff-Atom enthält. Verglichen mit anderen Treibstoffen verringert sich durch den Einsatz von Methanol der Ausstoß von Schwefeloxiden (SOx) um 99 Prozent, von Stickoxiden (NOx) um 60 Prozent, von Partikeln um 95 Prozent und von Kohlendioxid (CO2) um 25 Prozent. Methanol ist zudem biologisch abbaubar und ein kosteneffektiver Brennstoff.

Die Abgase bestehen hauptsächlich aus Wasser, Dampf und Kohlendioxid. Sollte Methanol ins Meer austreten, löst es sich vollständig. Wenn alle Fährschiffe mit Methanol betrieben würden, gäbe es weniger umweltschädigende Unfälle. Stena Line wurde dafür auf der Green Ship Technology Conference 2017 mit der Auszeichnung „Ship-owner of the year“ prämiert. 

Und so funktioniert´s.
Die „Stena Germanica“ hat vier Wärtsilä-Motoren mit insgesamt 32.000 PS. Seit der Umrüstung fährt sie mit einer „Dual Fuel“ Technologie, also mit Methanol und zuschaltbarem Marinediesel Antrieb. Das Treibstoffsystem für Methanol ist ein Common-Rail-System, das eine Hochdruckpumpe und ein doppelwandiges Hochdruck-Brennstoffrohr benötigt. Die „Stena Germanica“ hat nun doppelwandige Treibstofftanks. Dafür wurden vorhandene Wasserballasttanks umgerüstet. Dies erhöht außerdem die Sicherheit, da der Methanoltank von weiteren Wassertanks umgeben ist. Da Methanol ein leicht entzündbarer Alkohol ist, sind die Sicherheitsvorkehrungen sehr streng. Um sicherzustellen, dass die Integration auch in den Häfen reibungslos und sicher funktioniert, waren die Häfen Kiel und Göteborg von  Anfang an als Projektpartner an Analysen und Genehmigungsverfahren beteiligt. Safety first!


Color Hybrid

Energiegeladene Wege im großen Stil beschreitet Color Line. Ab Sommer 2019 wird auf der rund 40 Seemeilen langen Strecke Sandefjord-Strömstad die weltweit größte Plug-in-Hybrid-Fähre in Dienst gestellt. Das unter dem Projektnamen „COLOR HYBRID“ geführte Schiff besitzt eine Kombination aus einem dieselmechanischen und einem dieselelektrischen Antriebssystem, das sparsamer ist als konventionelle dieselelektrische Systeme. COLOR HYBRID wird von Batterien angetrieben, die ein Speichervolumen von rund fünf Megawattstunden haben und das Manövrieren oder eine elektrische Fahrt von bis zu zwölf Knoten für bis zu 60 Minuten ermöglichen. Die Ein- und Ausfahrt durch den Fjord erfolgt somit komplett über die Leistung der Batterien, sodass hier keine schädlichen Umweltgase, Stickstoff-und  Schwefelverbindungen mehr ausgestoßen werden.

Bild: Color Line

Auf der verbleibenden Distanz auf See wird der Antrieb über den Dieselmotor betrieben. Auch hier reduziert der COLOR HYBRID-Motor die Treibstoffverbrauchsmenge und erfüllt bereits heute die ab  2021 geltenden Regularien zu Schiffsemissionen der International Maritime Organisation (IMO) gemäß „Tier III“. Geladen werden die Batterien – oder besser: das Energiespeicherpaket – über einen Landstromanschluss mit umweltfreundlichem Strom oder über einen schiffseigenen Generator. Mit dem von Fosen Yard designten und von der Ulstein Werft konstruierten Neubau erhöht Color Line auch deutlich seine Kapazitäten auf der Strecke: Die neue Fähre befördert fast doppelt so viele Gäste wie die aktuell auf der Route verkehrende „Bohus“. Im Juni 2017 erhielt Color Line auf der internationalen Fachausstellung und Konferenz der Schifffahrtsindustrie, Nor-Shipping in Oslo, den „Next Generation Award“. Mit Fokus auf Innovation honoriert der Award die vielversprechendsten Designs für Schiffe, die in kommenden Dekade in Betrieb genommen werden. Die noch im Bau befindliche Fähre hat laut Jury das Potenzial, die Entwicklung und das Design vieler anderer Schiffstypen auf lange Sicht zu beeinflussen. Color Line ist damit ein Vorreiter in der im grünen Umschwung befindlichen maritimen Branche. Mit dem in 2017 in Sandefjord hergestellten Anschluss verfügen alle norwegischen Color Line-Häfen über Landstrom. Auch die Kiel anlaufenden beiden großen Schiffe „Color Fantasy“ und „Color Magic“ der Reederei verfügen seit 2012 über Landstromanschlüsse an Bord, die während der Liegezeit in Oslo genutzt werden. 

Auch in Kiel ist nun ein
Landstromanschluss geplant