Alternative Antriebstechnik in der Schifffahrt

Groß investieren kann keiner. Die derzeitige Lage im Schiffbau ist schwierig. Zahlreiche Werften und Reedereien mussten schließen. Um zu überleben, schauen die übrigen konsequent darauf, dass ihre Schiffe möglichst effizient und kostengünstig betrieben werden. Gleichzeitig schreiben sich die deutschen Schiffsbauer CO2- und Emissionsreduzierung auf die Fahne, denn dafür haben sie Lösungen. So hat die Bundesregierung zusammen mit dem VDMA die Maritime Energiewende ausgerufen. Großmotorenhersteller wollen emissionsreduzierende Techniken fördern und CO2- sowie Schwefelwerte minimieren. Die Idee kommt aber nicht von irgendwo her: denn die International Maritime Organization, kurz IMO, beschränkt seit Jahren die Emissionsgrenzen für Schiffe. So beschränkt die sogenannte Tier 3 die Stickoxide bei Neubauten. Wichtig für Reedereien, die ihre Schiffe Richtung Amerika schicken. Hier existiert die weltweit einzige Schutzzone für Tier 3. 2021 wird die Ostsee folgen.

Diese Grenzwerte treiben die Entwicklung technischer Innovationen an, setzt die Branche aber auch unter enormen Druck. Hauke Schlegel, Geschäftsführer Arbeitsgemeinschaft Marine Equipment and Systems: „Die IMO-Regularien sind bereits in Kraft getreten. Das führt zu einem Druck auf Auftraggeber, Werften und die Zuliefererindustrie, entsprechend technologisch nachzurüsten.“ Ein Problem für viele, denn das Geld ist knapp: „Momentan dominiert grundsätzlich der Kostendruck in der Branche. Das heißt, dass so wenig wie möglich investiert wird, aber so viel wie nötig, um die Regularien insbesondere im Umweltbereich zu erfüllen.“ Großmotorenhersteller wie Wärtislä bieten schon technische Lösungen an. Matthias Becker, Leiter Neubaubetrieb bei Wärtislä: „Wir haben seit zehn Jahren im Auge, dass die Tier-3-Einführung kommt. Das heißt, wir sind technisch vorbereitet.“ Mit Hilfe von Katalysatoren und Gasmotoren werden die Tier-3-Grenzen eingehalten. Da diese Grenzen aber nur bei Neubauten gelten, sei die Einführung extrem langsam, erklärt Becker.

Für die fahrende Flotte sind die IMO-Schwefelgrenzen wichtiger. Seit Anfang 2015 wurde für Fahrten durch Nord- und Ostsee sowie im Ärmelkanal der Schwefelgehalt im Kraftstoff auf 0,1 Prozent reduziert. Ab 2020 soll für alle Schiffe ein Grenzwert von 0,5 Prozent Schwefelgehalt im Brennstoff gelten. Ostsee und Amerika sind bereits heute Schwefelschutzzonen mit einer Grenze von 0,1 Prozent Schwefel im Brennstoff oder analog im Abgas. Da diese Grenze für alle Schiffe gelten, hat sie dementsprechend einen viel größeren Einfluss auf die Schifffahrt. Becker: „Jeder Reeder muss seine Schiffe umrüsten, um diese weltweite Reduktion von 0,5 Prozent Schwefel in 2020 zu erfüllen oder muss ohne Umrüstung mit regelkonformen, aber teurerem Brennstoff fahren.“

Wer weiterhin mit Schweröl fahren will, muss seine Motoren technisch umrüsten. Einspritzsystemhersteller L‘Orange, ein Unternehmen der Rolls-Royce Power Systems, bietet ein HWL-Dosiersystem zur Abgasnachbehandlung von Diesel- und Schwerölmotoren an. L’ Onox spritzt eine Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Druck von 10 bar durch mehrere Dosiereinheiten in den Abgastrakt ein. Dies unterstützt die effiziente Reduktion von Stickoxiden im SCR-Katalysator zu Stickstoff und Wasser. Das Einspritz-Dosierkonzept ist skalierbar und damit nicht auf bestimmte Motoren beschränkt.

Auch MAN Diesel & Turbo hat sich mit der Abgasnachbehandlung beschäftigt. Aus eigener Entwicklung stammt ihr SCR-System (selektive katalytische Reduktion), bei dem das Abgas mit Urea gereinigt wird. Das sichert eine Reduktion der Stickoxid-Emissionen von über 90 Prozent. Die Reduktion von Schwefel kann über Scrubber, Abgaswäscher, erfolgen. Dr. Gunnar Stiesch, Leiter Motorenentwicklung bei MAN Diesel & Turbo: „Die wirkungsvollste Methode ist jedoch der Einsatz schwefelarmer Kraftstoffe wie zum Beispiel Schiffsdiesel oder Gas. Der Einsatz von Erdgas als Brennstoff reduziert sowohl Stickoxide als auch Schwefelemissionen nahezu vollständig.“

Auch Becker von Wärtislä sieht eine glänzende Zukunft für Gasmotoren in der Schifffahrt voraus: „Für den Gasmotor sehen wir eine große Zukunft in der Schifffahrt, weil das ein sauberer Brennstoff ist.“ Mit Erdgas fallen die Themen Stickoxid, Schwefel und Partikel nahezu komplett vom Tisch. Übrig bleibt allein die CO2-Bilanz. Daran müsse man dann im nächsten Schritt arbeiten, sagt Becker.

Und wie sieht es mit Hybrid- beziehungsweise mit reinen Elektroantrieben aus? Hauke Schlegel vom VDMA: „Im Moment sehen wir den Verbrennungsmotor noch sehr lange gefordert. Von den neuen Antriebssystemen sind wir weit entfernt, da sie die Performance für den Transport auf hoher See nicht bringen.“ Stiesch von MAN beschreibt es so: „Eine vollständige Elektrifizierung des Antriebs in der Containerschifffahrt ist nicht möglich. Ein solches Schiff müsste so viele Batterien führen, dass für die Ladung kein Platz mehr bliebe.“

Außerdem sind alternative Antriebe sehr teuer. Zum Beispiel ist bei einem kleinen Passagierschiff in Norwegen die Ausstattung mit einem vollelektrischen Antrieb um bis zu 40 Prozent teurer als die bereits gebaute Hybridvariante. Die Experten halten Hybridsysteme für eine gute Lösunge. Diese sind heute schon in Nischen im Einsatz, wo sie den Betrieb deutlich günstiger, krafstoffeffizienter oder umweltfreundlicher machen. Zum Beispiel bei Fähren, die häufig an- und ablegen, bei Schiffen, die kurze Seestrecken fahren oder beim Manövrieren im Hafen.

In Skandinavien sind bereits erste kleinere Schiffe mit elektrischem Antrieb auf See. Ein gutes Anwednungsfeld für elektrische Antriebe, da die Schiffe oft im Hafen einfahren und geladen werden können. Für große Schiffe, die lang auf hoher See sind, wird das schwierig. Becker, Wärtislä: „Es wird noch gute 20 Jahre brauchen, um alternative Antriebe zum Beispiel gegebenenfalls auch Wasserstoff als Brennstoff für die Schifffahrt effizient zu machen. Denn im Massenmarkt, also im Container-, Tanker- und Bulkerbetrieb, brauchen wir große Leistung zu kleinen Preisen. Und diese Entwicklung wird noch einige Zeit dauern.“