Szenarien zur Dekarbonisierung der Containerschifffahrt

Die Containerschifffahrtsindustrie gehört zu den weltweit größten Verursachern von CO2-Emissionen, da die Schiffe üblicherweise mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Bis 2050 werden möglicher-weise noch 50 Prozent der Schiffe fossile Kraftstoffe nutzen, denn die Mehrheit der aktuell fahrenden Containerschiffe ist noch relativ neu – gut ein Drittel des Gesamtbestands ist noch nicht einmal zehn Jahre in Betrieb. Ein alarmierender Umstand, wenn man bedenkt, dass Containerschiffe mit einem Durchschnittsalter von 27,7 Jahren abgewrackt werden. Alternative Kraftstoffe werden daher als zeitnahe Lösungen zur Dekarbonisierung der Containerschiff-fahrt benötigt, um die für die Branche festgelegten Emissionswerte einzuhalten, die durch die regulatorischen Vorgaben der EU im Green Deal und dem „Fit for 55“-Maßnahmenpaket definiert sind. Zudem hat die Internationale Seeschifffahrtsorganisation IMO das ehrgeizige Ziel angegeben, die Treibhausgasemissionen bis 2050 um 50 Prozent und die CO2-Emissionen bis 2030 um 40 Prozent zu reduzieren; bis 2050 wird eine CO2-Reduktion um 70 Prozent angestrebt.

Option 1: Die heutigen fossilen Brennstoffe

Der am häufigsten verwendete Kraftstoff für Containerschiffe ist Schweröl (HFO). Allerdings ist dieser Kraftstoff besonders umweltschädlich. Die Container-Schifffahrtsindustrie nutzt bis zu 85 Prozent Schweröl und produziert jährlich etwa 740 Millionen Tonnen CO2. Diese Zahl entspricht etwa 2 Prozent der weltweiten vom Menschen verursachten CO2-Emissionen im Jahr. Darüber hinaus werden durch Containerschiffe jährlich 15 Prozent der weltweiten Stickoxid- und 13 Prozent der Schwefeloxid-Emissionen verursacht.

Neben Schweröl existieren noch weitere Kraftstoffe, die ebenfalls aus fossilen Quellen gewonnen wer-den: Flüssigerdgas (LNG) und Flüssiggas (LPG). Beide stoßen in der Nutzung weniger CO2 und fast keine Schwefeloxide aus. Dabei ist die Flüssigerdgas-Technologie weiter fortgeschritten als die Flüssiggas-Technologie. Daher kann LNG eine wichtige Rolle als Übergangskraftstoff spielen. Es ist leicht verfüg-bar, rentabel und verursacht deutlich weniger Emissionen als Schweröl. Beim Betrieb mit LNG arbeitet ein Containerschiff-Verbrennungsmotor zwischen 15 bis 25 Prozent kohlenstoffärmer als mit Schweröl. Stickoxid- und Partikelemissionen werden ebenfalls reduziert und LNG ist praktisch Schwefeloxid-frei.

Aber LNG hat auch Nachteile: Es besteht das Risiko, dass in der Lieferkette Methanemissionen freige-setzt werden. Bereits heute sind LNG-Verbrennungsmotoren im Einsatz und es besteht die Möglichkeit, herkömmliche Motoren entsprechend umzurüsten, etwa durch Modifikation des Kraftstoffeinspritzsys-tems. Neben dem Einsatz in Verbrennungsmotoren kann LNG auch in Brennstoffzellen eingesetzt wer-den. Damit stellt LNG eine Übergangslösung dar, bis kohlenstofffreie Brennstoffe wie grüner Wasserstoff in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.

Option 2: Nachhaltige Kraftstoffe für die Containerschifffahrt

Experten sind sich einig, dass der beste Weg zur mittelfristigen Dekarbonisierung der Containerschiff-fahrt darin besteht, die heutige fortschrittliche Verbrennungstechnologie mit alternativen Kraftstoffen zu nutzen. Es haben sich verschiedene Arten von Kraftstoffen herausgebildet, die sich jedoch alle in einem unterschiedlichen Reifestadium der Produktion befinden.

Unter dem Oberbegriff Biokraftstoffe werden verschiedene nachhaltige Kraftstoffe zusammengefasst. Dabei handelt es sich um Stoffe, die aus Biomasse wie Ölpflanzen, zellulosehaltiger Biomasse, Altölen und Fetten gewonnen werden. Je nach Ausgangsstoff werden diese mit unterschiedlichen Technologien und Verfahren hergestellt. Biokraftstoffe gelten als erneuerbare Energiequelle, da sie während der Ver-brennung nur den Kohlenstoff freisetzen, der von dem jeweiligen Ausgangsstoff zuvor aufgenommen wurde. Daher erhöht sich bei deren Einsatz das atmosphärische Kohlendioxid nicht. Jedoch hängt die tatsächliche Nachhaltigkeit von Biokraftstoffen von der Art und Herkunft ihrer Rohstoffe ab.

Weitere Möglichkeiten für nachhaltige Kraftstoffe in der Schifffahrtsindustrie sind:

• Grüner Wasserstoff: Diese erste Alternative kann in einer Brennstoffzelle oder in einem speziellen Verbrennungsmotor verwendet werden. Allerdings ist Wasserstoff schwer zu lagern. Daher wird Wasserstoff oft zu Methanol und Ammoniak weiterverarbeitet.
  
• Grünes Methanol: Die zweite Alternative kann ebenfalls in einer Brennstoffzelle verwendet werden und ist auch als Treibstoff für Schiffsmotoren interessant, da es eine hohe Energiedichte bietet und die bestehende Technologie und Infrastruktur mit Methanol nahe unverändert weitergenutzt werden kann.
• Grünes Ammoniak: Durch die Verbindung von Stickstoff und blauem oder grünem Wasserstoff sowie unter Einsatz erneuerbarer Energien ist eine kohlenstoffneutrale Ammoniakproduktion möglich. Ammoniak kann in einer Brennstoffzelle verwendet werden. Aber die kommerzielle Nutzung für die Schifffahrt ist aufgrund der unausgereiften Technologie noch keine realistische Option.

Option 3: Maritime Innovationen

Fortschritte finden nicht nur bei alternativen Kraftstoffen statt, sondern es werden parallel auch mari-time Innovationen weiterentwickelt: E-Motoren auf Basis erneuerbarer Energie oder die Nutzung von Segeln zur Fortbewegung. Beide Optionen führen zu einer massiven Einsparung von CO2, sind jedoch mit Nachteilen bei der Rentabilität verbunden. Um die Batterien von E-Motoren zu laden, werden häufigere Zwischenstopps während der Fahrt erforderlich. Ebenfalls müssten die Containerschiffe kleiner werden als die heutigen Modelle. Sie könnten dann nur noch mit 3.000 bis 4.000 Containern beladen werden. Mithilfe von Windkraft angetriebene Containerschiffe fahren zudem mit einer geringeren Geschwindigkeit. 

Ausblick

Für die Einhaltung der Emissionsvorschriften werden Containerschifffahrtsunternehmen in Zukunft auf alternative Kraftstoffe setzen müssen. Darüber hinaus müssen weitere Maßnahmen getroffen werden, um die Containerschifffahrt auf lange Sicht nachhaltig zu gestalten. Technologische Anpassungen und eine klare strategische Ausrichtung sind nötig, damit der Sektor innerhalb eines angemessenen Zeitraums die Nachhaltigkeitsziele erreichen kann. Regulierungs- und Markteingriffe können für alle Akteure einen Anreiz schaffen, sich auf nachhaltige Kraftstoffe zu konzentrieren.

Bei der Auswahl von Schiffen und Antriebstechnologien ist neben den Kosten und der Rentabilität in Zukunft auch die Reduzierung des Kohlenstoffausstoßes als eine wichtige Entscheidungsgrundlage zu berücksichtigen. Wichtig ist, dass Schiffe, die jetzt bestellt werden, bereits auf neue Technologien und Kraftstoffe setzen oder modular aufgebaut sind, sodass die Antriebstechnologie mit geringem Aufwand ausgetauscht oder modifiziert werden kann. In dem Deloitte Whitepaper sind diesbezüglich drei mögliche Zukunftsszenarien entworfen worden, welche die vorgestellten Handlungsoptionen aufgreifen und beispielhafte Transformationspfade von Unternehmen aufzeigen. 

Laden Sie hier das vollständige Whitepaper „Scenarios for the decarbonization of container shipping. The alternatives to today’s fossil fuels and what vessel operators need to know about it“ herunter und erfahren Sie mehr über alternative Kraftstoffe für die Schifffahrt und mögliche Transformationsszenari-en von Containerschifffahrtsunternehmen für eine nachhaltigere Zukunft