Alternative Schiffsantriebe: Sauberer mit Strom und Gas

Die „Viking Grace“ mit dem markanten Rotorsegel, das zsätzlich zum LNG-Antrieb eingesetzt wird. Damit sollen pro Jahr rund 300 t Treibstoff gespart werden. Das würde nach Angaben der Reederei die CO2-Emissionen um bis zu 900 t reduzieren. (Foto: Viking Line)

Methanol, Hybridantrieb, LNG oder vielleicht sogar Wind? Die Auswahl an Alternativen, einem Schiff Vortrieb zu verschaffen, ist vielfältiger denn je. Grund dafür sind einerseits immer strengere Auflagen in Bezug auf Luftschadstoffe und klimaschädliche Gase, die aus den Schornsteinen kommen, Abgassonderzonen (Seca), in denen limitierte Emissionen gelten, und letztlich auch der Wille der Reedereien selbst, die Schifffahrt sauberer zu machen.

„Ich halte für kurze und mittlere Strecken in der Nord- und Ostsee die Batterietechnik für eine Lösung, die sich durchsetzen kann“, sagt Ron Gerlach, Deutschland-Geschäftsführer der Stena Line. Die schwedische Reedereigruppe probiert verschiedene Formen des Antriebs von Schiffen aus. Seit drei Jahren fährt die Schwedenfähre „Stena Germanica“ auf der Strecke Kiel–Göteborg mit Methanol, und kürzlich bekam die Frachtfähre „Stena Jutlandica“, die zwischen Göteborg und Frederikshavn in Dänemark pendelt, einen großen Batterieblock als Stromspeicher eingebaut. Mit der über Landstrom zugeführten Energie, kann das Schiff Hafenmanöver elektrisch fahren, was die Luftqualität für die Anwohner in Hafennähe und im schwedischen Schärengebiet deutlich verbessert.

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Noch reicht die Leistung von 1 MW/Stunde nur für die Bugstrahlruder und das Drehen des Schiffes, aber, so Gerlach, die zehnfache Leistung sei schon vorprogrammiert. „2021/22 soll die „Stena Jutlandica“ in der Lage sein, mit Strom aus Batterien 10 Seemeilen weit zu kommen. Das reicht, um aus den Häfen beiderseits des nördlichen Kattegat bis zum Beginn des offenen Meeres zu kommen, wo dann auf die mit fossilen Brennstoffen betrieben Motoren umgeschaltet wird.“ 2030 soll dann mit 50 MW die Strecke vollkommen elektrisch zurückgelegt werden.

 

Methanol noch Experimentierfeld

Der Einsatz des Methanols ist auch drei Jahre nach dem Start noch ein Experimentierfeld. Erst vor wenigen Tagen ist die „Stena Germanica“ erstmals mit allen vier Maschinen im Alkoholbetrieb gelaufen. „Wir müssen immer noch Anpassungs- und Abstimmungsarbeiten vornehmen“, sagt Gerlach. Im Schnitt verbraucht das Schiff 10,6 t Methanol pro Reise zwischen Kiel und Göteborg. Das ist mehr als doppelt soviel wie das Schwesterschiff „Stena Scandinavica“ im konventionellen Betrieb mit HFO und Gasöl konsumiert. Verglichen mit Schweröl verringert sich bei Methanol der Ausstoß von Schwefel um 99 Prozent, von Stickstoff um 60 Prozent, von Rußpartikeln um 95 Prozent und von Kohlendioxid um mindestens 25 Prozent. Konventionell betriebene Schiffe bräuchten zur Reinigung der Abgase einen Scrubber. Trotz des technisch höheren Aufwands hält Gerlach die Methanoltechnik für entwicklungsfähig. „Wir wollen auf Bio-Methanol umstellen, denn dann könnte man tatsächlich CO2-neutral fahren.“ Problem dabei: Die Lieferung in größeren Mengen für den Verbrauch eines Schiffes ist noch nicht sichergestellt. „Wir arbeiten daran, mit einem Hersteller eine Versorgung in Göteborg zu ermöglichen.“

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Für die Schweden gehen die Umweltmaßnahmen aber noch weiter. In den Häfen von Göteborg und Hoek van Holland wird Landstrom genutzt, um so den Treibstoffverbrauch und die Auswirkungen durch Abgase auf die Umwelt zu minimieren. An Bord kann durch eine intelligente Lüftersteuerung der Verbrauch und die Lärmentwicklung weiter gesenkt werden.

Methanol

Der Alkohol als Brennstoff ist bislang eher eine Einzellösung. 22 bis 25 Mio. EUR hat Stena Line in den Methanolantrieb der „Stena Germanica „ investiert. Der saubere Betrieb wird mit einem höheren Verbrauch erkauft. Außerdem steht Methanol nur begrenzt zur Verfügung. Dennoch soll die nächste Generation RoPax-Schiffe (Stena E-Flexer) mit Marinedieselöl betrieben sowie für die Umrüstung zum Antrieb mit Flüssigerdgas und Methanol vorbereitet werden.

Hybridantrieb

Stellvertretend für die Mischlösung aus Verbrennungsmotor und Batteriestrom stehen die Fähren der Reederei Scandlines. Die ersten Einheiten wurden 2013 umgerüstet. Inzwischen folgen diesem Beispiel weitere Unternehmen. In deutlich größeren Fähren will auch Grimaldi den Hybridantrieb einbauen. Die kürzlich bestellten Neubauten von 67.000 t kommen ab 2020 sowohl im Mittelmeer als auch in der Ostsee zum Einsatz.

LNG

Das Flüssigerdgas trieb schon 1959 die ersten Tanker an – nämlich als Ergebnis der Verdampfung ihrer Ladung.LNG kann mit geringeren Emissionen als Schwer- oder Dieselöl aufwarten. Allerdings ist die Betankung komplexer und bei Sicherheitsvorgaben nicht einheitlich geregelt. In Deutschland gehört die „Wes Amelie“ zu den ersten Containerschiffen mit LNG-Antrieb. Auch die Borkum-Fähre „Ostfriesland“ und einige Binnenschiffe setzen auf den Brennstoff Flüssigerdgas.

Hybrid-Antrieb in Neubauten

Mit einem Mischantrieb aus Batterie und Verbrennungsmotor schon länger unterwegs sind die Fähren der Scandlines-Reederei. Zunächst hielt der Hybridantrieb auf den Schiffen der Kurzstrecke Puttgarden–Rödby Einzug. Alle vier Einheiten, die ursprünglich dieselelektrisch fuhren, nutzen seit 2013 die Technik, die hilft, CO2-Emissionen um 15 Prozent zu reduzieren. Von den ursprünglich fünf Dieselmotoren, die Strom für Ruderpropeller des Schiffes liefern, wurde einer ausgebaut und durch eine Batterie ersetzt. Die Hybridumrüstung ist eine Gemeinschaftsarbeit mit Siemens und dem Batteriemodullieferenten Corvus Energy aus Kanada.

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Es kann weitgehend mit einer Maschine gefahren werden, die konstant mit 85 bis 90 Prozent im wirtschaftlich günstigsten Bereich arbeitet. Während der Fahrt und im Hafen gibt die Schiffsmaschine überschüssige Energie an die aus 399 Zellen bestehende Batterie ab. Diese liefert den gespeicherten Strom zur Unterstützung des Antriebs immer dann, wenn für Ablegemanöver oder Kurskorrekturen mehr Leistung von der Brücke abgefordert wird. Mit dem Kombinationsantrieb fahren inzwischen auch die Fährschiffneubauten auf der Scandlines-Route Rostock–Gedser. Mit Hybridandtrieb kommen auch die nächsten Neubauten der italienischen Grimaldi-Gruppe auf den Markt. Sechs RoRo-Fähren mit jeweils 67.000 t Bruttotonnage werden in China gebaut. Drei der Schiffe werden von der Grimaldi-Schwestergesellschaft Finnlines ab 2020 in der Ostsee eingesetzt.

Das in der Verbrennung recht saubere Flüssigerdgas (LNG) wird in der See- und Binnenschifffahrt zunehmend eingesetzt. Größte Hürde: der Platzbedarf. LNG ist auf 162 °Celsius gekühltes Erdgas, das nur etwa ein Sechshundertstel des Volumens von gasförmigem Erdgas aufweist. Die Energiedichte von LNG ist aber dennoch nur halb so groß wie beim Diesel. Das bedeutet, dass größere Tanks an Bord erforderlich sind.

Schiffsantriebs-Lösung für Langstrecken noch gesucht

Für Langstreckenverkehre wie etwa die wichtige Route von Ostasien nach Europa kommt LNG wegen seiner geringeren Energiedichte und dem daraus resultierenden größeren Bunkervolumen nur bei entsprechenden Einbußen des Ladungsvolumens infrage. Zudem fehlt es an einer flächendeckenden Infrastruktur, um die Tanks in größeren Häfen auffüllen zu können. In der Fährschifffahrt mit festen Routen ist die Versorgung einfacher. Dafür stellte die Betankung während der Liege- und Ladezeit bislang ein Problem dar. Mit der „Viking Grace“ der Viking Line, die zwischen Schweden und Finnland fährt, ist aber nachgewiesen worden, dass es gefahrlos möglich ist, das Schiff im Hafen zu bebunkern.

Die „Viking Grace“ greift auch eine im Grunde uralte Technik wieder auf, den Windantrieb. Unterstützung für die Schiffsmaschine liefert seit kurzem ein der Windströmung ausgesetzter rotierender Zylinder. Er erzeugt durch den Magnus-Effekt eine Kraft quer zur Anströmung. Entwickelt wurde die Technik von Anton Flettner in den 1920er Jahren. Die Firma Norsepower aus Finnland hat die Idee weiterentwickelt. Bis Ende 2018 will Norsepower drei größere Schiffe mit dem Rotor ausstatten, mit dem bis 400 t Treibstoff pro Jahr eingespart werden können. (jpn)

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