Kapitel: 5.8 Klimaschutz im Seeverkehr

Zusammenfassung: Klimaschutz im SeeverkehrSchiffe mit geringeren Treibhausgas-Emissionen

Es gibt viele Möglichkeiten, die GHG Emissionen der Schifffahrt beträchtlich zu verringern. Alle hier erwähnten Vorschläge wurden mit üblichen Methoden der Schiffstechnik berechnet oder aus hydro- oder aerodynamischen Versuchen abgeleitet.

Große Einsparungen können schon unmittelbar durch langsam Fahren (geringere Dienstgeschwindigkeiten) erzielt werden; mit Hilfe großer Investitionen beim Neubau günstigerer Flotten können innerhalb von 25 bis 30 Jahren – also den normalen Betriebszeiten von Schiffen – günstigere Lösungen für die gesamte Schifffahrt erreichbar sein.

Erprobt ist seit Langem: “Langsam Fahren = slow steaming” mit verringerten Dienstgeschwindigkeiten: reduziert die GHG Emissionen um bis zu 40%, wenn ausreichend Transportkapazität nutzbar ist.

Mit Hilfe von Neu- und Umbauten kann man erreichen: Baut man statt eines Schiffes von ca 5000 t Tragfähigkeit ein um 10% größeres Schiff mit entsprechender Geschwindigkeit, spart man etwa 4% CO2 – Emissionen, vergrößert man die Tragfähigkeit eines 100.000t tragenden Schiffes um 10%, spart man bis 2%. Grenzen für Schiffsabmessungen werden aber durch die Belastungsgrenzen von Biotopen und SchutzBauten an Küsten und in Ästuaren vorgegeben.

Da schlanke Schiffsformen günstigere Strömungen am Schiffsrumpf ermöglichen als völligere, soll man durch Optimierung der Schiffsform bis 20% der Emissionen einsparen, wie es Neubauten ermöglichen. Zusätzlich können lokale Schiffsform- Änderungen Emissionsverringerungen bewirken.

Einige Ideen und Versuche verweisen auf mögliche Verringerungen von Anteilen des Reibungswiderstandes. Auch durch Vergrößerung von Durchmessern und angepassten Verringerungen von Drehzahlen von Propellern sowie durch Düsen lassen sich etwa 10 bis 15% Prozent Antriebsleistung und Emissionen bei langsamen Schiffen einsparen, wenn auch für Ballastbetrieb größere Tiefgänge gefahren werden können.

Immer wieder stößt man beim Durchrechnen von Alternativen auf die alte Einsicht, dass man neue Schiffe für geringere Dienstgeschwindigkeit entwerfen und bauen sollte. Eile hat auch in der Schifffahrt zu viele ökologische Nachteile: längere Transportzeiten verringern neben den Emissionen um bis zu 30% auch die Transportkosten beträchtlich.

Die Chancen steigen, aus Abwärme auch für Propulsion sowie für Kühlung und Klimatisierung 5 bis 10% Energie zu gewinnen. Die NOx- Reduzierung zur Erfüllung von IMO TIER II wird allerdings die CO2 Emissionen um 2% ansteigen lassen. Brennstoffzellen bewirken nur dann deutliche Emissions- Verringerungen, wenn ihr Treibstoff (z.B. Wasserstoff oder LNG) günstig hergestellt und gelagert werden können (z.B. nachts aus Wind).

Die günstigste Methode zur Emissionsverringerung auf See ist ähnlich wie seit Jahrtausenden nach eigenen Rechnungen die direkte Nutzung der erneuerbaren Energieform “Wind” zum Vortrieb von Schiffen: 63% erreichten wir mit eigenen Berechnungen und Modellversuchen mit “wing sails”, also aerodynamisch sehr günstigen starren Tragflächen.

Die Wirkungsgrade von Photozellen müssen jedoch noch drastisch verbessert werde, ehe sie im Schiffsbetrieb etwas bewirken können. Würde man die heute als Treibstoffe üblichen Rückstandsöle durch bessere Destillate ersetzen, könnte man 2 bis 5% CO2 Emissionen vermeiden. LNG enthält bei gleichem Energieinhalt wie Treiböle knapp 25% weniger ‘C’. Entsprechend viel CO2 kann man vermeiden, wenn der “Methanslip” gegen ’0′ geht.

Es ist jedoch noch nicht sicher, dass immer alles CH4 im Motor verbrennt. CH4 erwärmt das Klima etwa 30 mal stärker als CO2. Abschließend soll noch angemerkt werden, dass einzelne Schiffstypen im Vergleich zu anderen eine schlechtere Energieeffizienz haben ( z.B. RoRo- und RoPAX); hier können nur größere Anstrengungen im Gesamtentwurf Schiff, Umschlag, Transportkette bessere Lösungen bringen.

Climate protection in marine traffic- Ships with lower greenhouse gas emissions:

There are many ways to reduce the GHG emissions of ships considerably. All proposals shown are calculated by methods commonly available or derived from experiments in towing tanks and wind tunnels.

Instant emission reduction of up to 40% can be achieved simply by reduced operating ship speed. Other methods require investments into optimising existing ships or into more efficient newbuilds. Renewing the fleet can result in considerable reductions but the process of converting the fleets might take 30 years.

Increased ship size of 10% may reduce GHG by 2% for large ships and up to 4% for small ships. Ship hulls with slender lines could save possibly up to 16% GHG compared to current designs. Local improvements in hull line design could improve energy efficiency by 1-3% within a few years. The reduction of frictional resistance could eventually save up to 20% GHG, if research and development succeeds; but no time estimation for progress is available.

Larger propellers with lower revolutions adjusted to aft section and ducted propellers could reduce GHG of slow ships by 15% within 20 years. Improved use of waste heat is technically mature and may result in 5-10% less GHG emissions within next decades.

By agreements with ship owners the design speed for almost all types of ships could be reduced up to 25% to obtain GHG reductions up to 35%, for fast ships even much more. Fuel cells can reduce CO2 emissions but the fuel used is crucial for its GHG- balance. The most promising of renewable energies is the wind-energy.

Many good ideas have been developed and some are already in operation. Up to 40% CO2-reductions were calculated based on wind tunnel tests with modern wing sail models. Photovoltaic panels could contribute less than 1% but poor efficiency of the panels hampers their use for ships.

Residual fuels should be replaced by better brands to reduce their environmental impacts and to reduce CO2-emissions by about 2% to 5%. LNG reduces CO2-emissions by 25%, but the problem of methane slip might offset savings.