Ammoniak oder Methanol: Duell um den künftigen Antrieb der Containerschiffe
Tokio, Stockholm. Eine Schiffstaufe ist nur in Ausnahmefällen ein Pflichttermin für Spitzenpolitiker. Die „Laura Maersk“ ist so eine Ausnahme: Für den Stapellauf im September ist Ursula von der Leyen als Taufpatin zur dänischen Großreederei Möller-Maersk nach Kopenhagen gekommen. „Dieses Ereignis ist ein Big Deal – nicht nur für Europa, sondern für die ganze Welt“, erklärt die Präsidentin der EU-Kommission. Das vergleichsweise kleine Schiff, das künftig auf der Ostsee unterwegs sein soll, soll nicht weniger sein als der Auftakt für die klimaneutrale Zukunft der Containerschifffahrt.
Angetrieben wird die „Laura Maersk“ durch grünes Methanol, einen geruchslosen Alkohol, der sich CO2-frei produzieren lässt. Potenziell könnte Methanol damit Marinediesel oder Schweröl ersetzen. Bis 2040 will die Möller-Maersk mithilfe des neuen Treibstoffs klimaneutral werden.
Die „Laura Maersk“ gilt dabei nur als der erste Schritt. Am 9. Februar 2024 soll ein weiteres methanolbetriebenes Großcontainerschiff in Dienst gestellt werden, das dann bis zu 16.000 Container zwischen China und Europa transportieren kann – achtmal so viele wie die „Laura Maersk“. Bis zum Ende des Jahrzehnts plant die Reederei mit 25 methanolbetriebenen Schiffen, die 2,75 Millionen Tonnen CO2 einsparen sollen.
Angesicht der Gesamtemissionen der Branche, die auf rund eine Milliarde Tonnen CO2 pro Jahr geschätzt werden, ist das nur ein Anfang. Aktuell ist die globale Schifffahrt für drei Prozent der weltweiten CO2-Emmissionen verantwortlich. Damit ist die Branche so klimaschädlich wie der weltweite Flugverkehr. Auch auf der UN-Klimakonferenz COP28 in Dubai wird darum intensiv diskutiert, wie man die wichtigen Frachtschiffe klimaneutral machen kann: 90 Prozent der weltweit gehandelten Güter werden verschifft.
Die Kunden der Reedereien machen Druck
Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO), die als Sonderorganisation der Vereinten Nationen die Hochseeschifffahrt reguliert, zwingt die Branche zu mehr Tempo bei der maritimen Energiewende. Vor dem Weltklimagipfel haben die Regulierer ambitioniertere Ziele vorgelegt: Bis 2030 soll der Kohlendioxidausstoß der Seeschifffahrt um 20 Prozent sinken, bis 2040 um 70 Prozent und bis 2050 um 100 Prozent.
Nicht nur die Regulierer machen Druck auf die Reedereien, auch die Kunden drängen auf mehr Klimaschutz beim Transport: Rund die Hälfte der großen Auftraggeber von Maersk – darunter Amazon, Disney, H&M und Microsoft – haben Klimaziele formuliert, die auch ihre Lieferkette umfassen.
Die Unternehmen seien bereit, einen höheren Preis für den Transport zu zahlen, sagt Mikkel Emil Jensen, Analyst bei der dänischen Sydbank. „Das ist notwendig, weil der grüne Treibstoff teurer ist.“
Ein Wettlauf zwischen Methanol und Ammoniak
Um die großen Containerschiffe auf den Weltmeeren klimaneutral zu machen, hat die Branche begrenzte Optionen. Batterien brauchen zu viel Platz und können dabei nicht genug Energie speichern, um die Schiffe ans Ziel zu bringen. Einige Reedereien haben auf Flüssiggas (LNG) umgestellt. Damit ließe sich der CO2-Ausstoß zwar um 30 Prozent senken, sagt Experte Karl Arthur Braein vom norwegischen Branchendienst Anom Maritime. Doch Klimaneutralität sei damit nicht zu erreichen.
Der Experte rechnet damit, dass die Containerschiffe der Zukunft entweder durch Ammoniak angetrieben werden – oder eben Methanol.
Der größte Teil des weltweiten Methanols wird heute noch aus Erdgas herstellt und ist damit fossil. Damit es klimafreundlich wird, gibt es zwei Möglichkeiten: Grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energien kann mit CO2 zu Methanol verbunden werden. Oder es wird direkt aus Biomasse gewonnen. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen gibt Methanol nur so viel CO2 ab, wie vorher gespeichert wurde. Er gilt damit als klimaneutral.
Doch Methanol hat zwei große Nachteile: Es ist teuer und in den Häfen fehlt die Infrastruktur für die Verarbeitung.
Ammoniak: Günstiger, aber giftig
Branchenbeobachter rechnen darum damit, dass viele Reedereien in Zukunft eher auf Ammoniak setzen werden. In einer Analyse gehen die Experten von Lloyd Register davon aus, dass Ammoniak im Jahr 2050 zwischen 20 und 60 Prozent Marktanteil bei den Schiffantrieben haben wird. Entweder als E-Ammoniak aus erneuerbaren Energien oder als sogenannter „blauer Ammoniak“, für den Erdgas verwendet wird, das entstandene CO2 aber gespeichert wird. Für ihre Analyse hatten die Autoren acht Branchenstudien ausgewertet.
Ammoniak hat für die Reedereien einen entscheidenden Vorteil: Ein großer Teil der Infrastruktur für den neuen Treibstoff steht bereits.
Schon heute wird Ammoniak industriell hergestellt, zum Beispiel für die Düngemittelproduktion, aus Stickstoff und Wasserstoff. Wird dafür erneuerbare Energie genutzt, eignet es sich auch als klimaneutraler Treibstoff.
Mit 200 Millionen Tonnen ist Ammoniak eine der weltweit am meisten gehandelten Chemikalien. In 130 Häfen weltweit ist nach Angaben des Schiffmanagers BSM Deutschland eine Infrastruktur für Ammoniak vorhanden.
Allerdings hat die Chemikalie einige Nachteile: Ammoniak riecht stechend, ist leicht entzündbar und in hoher Konzentration tödlich. Doch diese Probleme seien lösbar, sagt Experte Braein. Was fehlt sind passende Motoren, um Ammoniak effizient einzusetzen.
MAN Energy baut die ersten Ammoniakmotoren
Neue Kraftstoffe stellen Motorenentwickler vor neue Herausforderungen. Methanol und Ammoniak hätten eine deutlich geringere Energiedichte als fossile Brennstoffe, erklärt Klaus Heim, Chef von OMT. Sein Unternehmen ist eine Tochter des Schweizer Turboladerherstellers Accelleron und stellt Einspritzsysteme für Schiffsmotoren her.
Um Methanol und Ammoniak zu verbrennen, seien neue Materialien für Einspritzanlagen und Zylinder nötig, erklärt Heim. Denn die neuen Treibstoffe reagieren stärker und zünden schlechter. Deshalb müssten Zündsysteme und Brennverfahren angepasst werden. Klimaneutrale Schiffe bräuchten größere Tanks, größere Einspritzdüsen und am Ende auch mehr Kraftstoff, der in den Motor eingespritzt wird.
Viele Reedereien sind darum noch unsicher, ob sie auf die Alternativen umsteigen sollen. OMT setzt daher auf Motoren, die sowohl neue Kraftstoffe als auch fossilen Marinediesel einsetzen können. „Future Fuel Ready“ sei das Stichwort, sagt Heim. „Die Reeder wollen sicher sein, dass sie für die neuen Kraftstoffe gerüstet sind.“
Um die ambitionierten Klimaziele der Branche zu erreichen, sei es auch notwendig, bestehende Antriebe nachträglich bereit für die neuen Treibstoffe zu machen, meint Daniel Struckmeier, Japan-Chef der VW-Tochter MAN Energy Solutions: „Selbst wenn ab sofort jedes neue Schiff mit einem klimaneutralen Antrieb ausgeliefert würde, könnten wir das Ziel für 2040 nicht erreichen.“
Und auch der größte Konkurrent der Deutschen, der Schweizer Hersteller WinGD arbeitet an einem Ammoniakmotor. Auftraggeber ist hier die südkoreanische Werft Hyundai Mipo Dockyard, die für die belgische Reederei Exmar einen mit Ammoniak betriebenen Tanker bauen will.
Perfekter Speicher für Wasserstoff
Denn Ammoniak hat noch einen weiteren Vorteil. Die Chemikalie ist besonders gut geeignet, um Wasserstoff über große Distanzen zu transportieren. In reiner Form müsste Wasserstoff auf minus 253 Grad gekühlt werden. „Das ist ein enormer Aufwand, vor allem an Bord“, erklärt MAN-Manager Struckmeier. Wird er vorher in Ammoniak umgewandelt, lässt er sich schon bei geringem Druck und bei maximal 15 Grad transportieren. Am Zielort könnte das Ammoniak wieder in Wasserstoff umgewandelt werden.
Für den Motoreningenieur ist darum klar: „Der Wasserstofftransport auf dem Wasser wird mit Ammoniak erfolgen.“ Die Tanker könnten das gespeicherte Ammoniak an Bord gleich für den Antrieb nutzen – so wie heute Flüssiggastanker häufig mit Flüssiggas fahren – und keine größeren Tanks brauchen.
Ammoniakmotoren hätten nicht nur eine bessere CO2-Bilanz als Dieselmotoren, sondern würden auch weniger Stickoxid ausstoßen, sagt MAN-Manager Struckmeier. Die Rückstände ließen sich mit der bisherigen Katalysatortechnik aus den Abgasen herausfiltern.
Darüber hinaus müssen die Hersteller verhindern, dass zu viel Lachgas freigesetzt wird. Das Treibhausgas, chemisch N2O, das bei der Verbrennung von Ammoniak entsteht, wirkt in der Atmosphäre fast 300-mal stärker als Kohlendioxid. Doch Struckmeier gibt Entwarnung. „Erste Tests haben gezeigt, dass wir schon mit dem Prototyp sehr niedrige N2O-Werte haben.“ Sie lägen fast an der Grenze der Messbarkeit.
Motoren und Röhren müssen hermetisch abgeriegelt sein
Für die Schiffbauer sind die neuen Treibstoffe ebenfalls eine Herausforderung – vor allem beim Thema Sicherheit. Ammoniak sei deutlich giftiger als Diesel. Tanks, Rohrleitungen, Motoren und Motorräume müssen darum hermetisch und doppelwandig vom Rest des Schiffes abgetrennt werden. Schiffexperte Braein von Anom Maritime hält diese Probleme für lösbar. Doch beim Preis machen sich die hohen Sicherheitsvorkehrungen bemerkbar: Nach Angaben von Maersk sind die neuen Containerschiffe mit Methanolantrieb etwa 15 Prozent teurer als herkömmliche Modelle.
Unklar ist auch, in welchen Mengen und zu welchen Preisen klimaneutrale Treibstoffe in Zukunft verfügbar sein werden. Denn auch in der Industrie und der Luftfahrt wächst die Nachfrage nach klimaneutralen Treibstoffen. Japan will Ammoniak beispielsweise nicht nur als Wasserstoffspeicher nutzen, sondern auch zur Stromproduktion einsetzen. Die Herstellungskapazitäten müssten mit der Nachfrage Schritt halten, damit der Umstieg auf Ammoniak gelingt.
Mitarbeit: Thomas Jahn
Erstpublikation: 09.12.2023, 17:52 Uhr.