Innovationen in der Schifffahrt: Klar zur Wende!
Schiffe sind schlecht für die Umwelt, doch an ihnen hängt unser Wirtschaftssystem. Wie kann sich die Branche verbessern?
S chiffe sind groß, schwer und stinken nach Öl. Ein typisches großes Containerschiff wiegt vollbeladen ungefähr so viel wie die Brooklyn Bridge, die Freiheitsstatue und das Empire State Building zusammen: Unfassbare 400.000 Tonnen bewegen sich schwimmend um den Globus.
Hinter sich her zieht fast jedes Schiff eine flirrende Wolke aus Methan, Rußpartikeln und Stickoxiden. Weltweit verursachen Schiffe 15 Prozent der Luftverschmutzung und etwa eine Milliarde Tonnen Kohlendioxidemissionen. Sie sind damit für stolze 2,9 Prozent der gesamten vom Menschen verursachten Treibhausgasemissionen verantwortlich, also ungefähr so viel wie ganz Deutschland.
Schifffahrt ist vor allem deshalb eine Herausforderung für den Klimaschutz, weil der Sektor für unser aktuelles Wirtschaftssystem unverzichtbar ist. Schiffe bewegen mehr als 80 Prozent aller weltweiten Waren und sichern allein in Europa Millionen Arbeitsplätze. Dabei laufen sie fast nur mit Verbrennung, und zwar von extradreckigem, emissionsintensivem Schweröl.
Das Positivste, was man über Containerschiffe sagen kann, ist, dass sie immer noch besser sind als Fliegen. Tatsächlich gilt der Seeverkehr als die effizienteste Transportform. Da hören die guten Nachrichten aber schon auf. Denn während viele Züge jetzt bereits mit erneuerbaren Energien fahren und Pepsi gerade die ersten E-Laster testet, steht bei der Schifffahrt noch nicht einmal fest, welcher Antrieb in Zukunft das Schweröl ersetzen kann.
Am einfachsten könnte man natürlich Emissionen sparen, indem man weniger Schiffe braucht. Die Menschheit müsste nur ihre Wachstums- und Konsumgier überwinden, dann gäbe es weniger weltweites Hin und Her von Handys, Wegwerfklamotten und Alaska Seelachs. Allerdings hält sich unsere Hoffnung darauf eher in Grenzen und der Klimawandel drängt zu schnell greifenden Lösungen. Davon gibt es schon einige.
Klimaschutz muss über Konsumkritik hinausgehen. In der Schifffahrt wird das besonders deutlich, weil sich die öffentliche Debatte häufig um Kreuzfahrten dreht, also um individuellen Spaß und Konsum. Aber auch wenn es viele gute Gründe gibt, seine Ferien nicht auf einem schwimmenden Freizeitpark mit miserabler Umweltbilanz zu verbringen – die Kreuzfahrtschiffe machen nur etwa drei Prozent der Schifffahrtsemissionen aus. Sie einzusparen ist gut und wichtig, aber für den Rest braucht es ebenfalls Lösungen.
Auch auf politischer Ebene ist die Transformation der Schifffahrt eine Herausforderung: Sie ist ein globales Problem, bei dessen Lösung sich unzählige Akteure einig werden müssen. Die Kosten für die Transformation schätzen Studien auf weit über 30 Milliarden US-Dollar jährlich. Damit Unternehmen ihren Anteil übernehmen, bräuchte es internationale Regeln. Die dafür zuständige Organisation der Vereinten Nationen, die IMO, gilt allerdings als schwergängig und anfällig für Lobbyismus.
Erst vor dem IMO-Gipfeltreffen 2018 wuchs die Aufmerksamkeit fürs Thema Klimaschutz genug, um Bewegung in die Debatte zu bringen. Unter dem Druck einer Initiative von 45 Ländern einigte man sich endlich auf Emissionsziele für die internationale Schifffahrt.
Letzten Monat, im Juli 2023, wurden sie weiter angehoben: Bis zirka 2050 soll es keine Emissionen mehr geben, und auf dem Weg dahin sollen sowohl neue als auch bereits fahrende Schiffe verbindliche Vorgaben erfüllen. Die Regelungen haben noch viel Luft nach oben: Die Zielvorgaben sind oft vage, und für das 1,5 Grad Ziel wäre eigentlich ein Ausstieg bis 2040 nötig, also 10 Jahre früher. Trotzdem gelten die IMO-Beschlüsse als historisch, denn zum ersten Mal hat eine Organisation Ausstiegsziele für eine ganze Branche beschlossen. Aus dem Nachteil internationaler Verantwortung wurde ein Vorteil.
Und dass Vorgaben der IMO Gewicht haben, hat sich bereits gezeigt. Seitdem sie den Schwefelanteil im Schiffsbenzin begrenzt, sind die entsprechenden Emissionen so weit gesunken, dass man die Veränderung vom Weltall aus in den Wolkenformationen sehen kann.
Was ersetzt das Schweröl?
Rückenwind bekommt die IMO von der EU. Die hat nämlich festgelegt, dass nun auch die Schifffahrt Emissionszertifikate kaufen muss. Handelsunternehmen müssen also für die Emissionen, die sie durch den Schiffstransport verursachen, Geld an die EU zahlen. Gut ein Fünftel der weltweiten Schifffahrtsemissionen sind davon betroffen. Solche regionalen Initiativen können internationale Beschlüsse wie den von der IMO begünstigen. Die Branche fürchtet sich vor regulatorischen Flickenteppichen und passt dann notgedrungen lieber alles an die strengeren Maßstäbe an.
Containerschiffe können bis zu 50 Jahre alt werden. Das heißt einerseits, dass die umweltschädlichen Modelle, die aktuell genutzt werden, noch eine ganze Weile über die Meere schippern könnten. Andererseits spornt diese Langfristigkeit Investor:innen an, den angekündigten Regelverschärfungen voraus zu sein. Schließlich will man kein Geld für ein Schiff ausgeben, das in wenigen Jahren technisch herhinkt. Gerade ist kaum absehbar, welche Technologien sich durchsetzen werden. Nur eines ist sicher: Möglichkeiten gibt es viele.
Eine, die aktuell sämtliche Verkehrsmittel betrifft, sind Elektromotoren. Für Containerschiffe müssten die Akkus allerdings so groß sein, dass das nicht im Bereich des Machbaren liegt. Doch längst nicht alle 60.000 Schiffe der Welthandelsflotte kreuzen tatsächlich über die Weltmeere. Kleinere Schiffe, zum Beispiel Fähren oder Passagierschiffe, legen häufiger an und könnten aufgeladen werden.
Nachhaltiger verschiffen mit…
Die meisten Containerschiffe verbrennen Schweröl, um voranzukommen. Doch das enthält viele Schadstoffe und ist deshalb besonders schlecht für Menschen und die Umwelt. Hier kommen vier Möglichkeiten für die Schifffahrt, um emissionsfreier, schneller oder effizienter voranzukommen.
… alternativen Kraftstoffen
Für große Schiffe braucht es alternative Kraftstoffe. Als vielversprechend gelten Ammoniak und Wasserstoff, hergestellt mithilfe von erneuerbaren Energien. Ammoniak ist billiger, aber ziemlich giftig. Wasserstoff ist wiederum leicht entflammbar und deshalb schwer zu transportieren. Beide brauchen viel Platz.
Methanol enthält dagegen mehr Energie, spart aber nur bis zu 70 Prozent der Emissionen. Praktisch ist es, weil es sich mit Diesel kombinieren lässt – genau wie Biokraftstoff, der sich oft jetzt schon in den Ölmix hineinrühren lässt. Biokraftstoff wird allerdings aus Pflanzenresten oder tierischen Fetten gewonnen und deshalb wohl nie ausreichend vorhanden sein.
Sehr verbreitet sind die neuen Kraftstoffe noch nicht. Laut der Umweltinitiative Ship-it-Zero nutzt nur ein Drittel der neuen Schiffe überhaupt alternative Antriebe. Und fast alle setzen auf Flüssiggas, ein Treibstoff, der über seinen Lebenszyklus aber vielleicht sogar mehr Emissionen verursacht als Schweröl. Nur 1,5 Prozent der Schiffe nutzen elektrohybriden oder Methanolantrieb.
… Elektromotor
Elektrische Antriebe eignen sich vor allem für kleine, leichte Schiffe, die häufig anlegen. Das haben einige Länder schon erkannt: Norwegen stellt zum Beispiel gerade seine gesamte Fährflotte auf Elektro um.
Die schnellste E-Fähre der Welt lässt sich im schwedischen Stockholm bewundern. Sie spart 80 Prozent Energie, indem sie als sogenanntes Tragflügelboot fast fliegend über das Wasser gleitet. Fahren solche Boote schnell genug, lässt die Auftriebsdynamik sie nämlich wie bei einem Flugzeug aus dem Wasser steigen, sodass nur noch die schmalen Tragflügel durch das Wasser schneiden. Dadurch sinkt der Widerstand, und die Boote können noch energiesparender und schneller durch das Wasser fahren.
… Segel
Containerschiffe mit Softwings sehen aus wie futuristische Piratenboote. Mehrere Segel ragen weit in die Höhe, ausgestattet mit allem, was Technologie heute hergibt: Sie sind verhältnismäßig leicht, klappbar und automatisiert mit rotierbaren Masten. Mit den für die großen Schiffe entwickelten Segeln lässt sich Kraftstoff einsparen: Ein japanischer Frachter hat dank der Softwings 5 bis 8 Prozent weniger Treibstoff verbraucht.
Ist der Wind über dem Wasser mau, könnten Kites ihn aus den oberen Luftschichten abfangen. Das sind jene croissantförmigen Sportdrachen, die sonst Menschen auf Brettern über das Wasser ziehen. Normalerweise sind die um die acht Quadratmeter groß. Mit 15 Quadratmeter großen Kitesegeln könnte man schon ein Fischerboot ziehen. Der Kite, den ehemalige Airbus-Ingenieure für Containerschiffe konstruiert haben, spannt sich über 1.000 Quadratmeter. Er soll laut Airbus im Schnitt 20 Prozent Kraftstoff sparen.
… Rotoren
Das Konzept sogenannter Flettner-Rotoren feiert bald seinen 100. Geburtstag. Die Rotoren sehen aus wie eine schlanke Litfaßsäule. In einem komplexen physikalischen Prozess macht man sich – ähnlich wie beim Flugzeugflügel – die Sogwirkung der Geschwindigkeits- und Druckunterschiede auf beiden Seiten des Zylinders zunutze. Das Prinzip ist so effizient, dass es nur einen Quadratmeter Rotor braucht, um zirka zehn Quadratmeter Segelfläche zu ersetzen.
Als das erste Rotorenschiff 1925 seine Hamburger Werft verließ, hielten es viele für die Zukunft der Schifffahrt. Dann strömten die billigen Energieträger auf den Markt, und aus der Zukunft wurde Geschichte. Heute sieht man Flettner Rotoren erstmals wieder auf Schiffen. Vier Stück zieren das E-Ship des deutschen Windradherstellers Enercon. Ihm zufolge sparen sie je nach Witterung bis zu 15 Prozent des Treibstoffes ein. Auch Kreuzfahrtschiffe könnten sie nutzen. Auf dem Deck sehen sie einem Schornstein zum Verwechseln ähnlich – geradezu Vintage ist das.
Für größere Schiffe kommen eher alternative Treibstoffe in Frage. Vereinzelte Reedereien nutzen diese bereits: Die zweitgrößte Containerschiffreederei der Welt, die dänische Maersk-Gruppe, hat mittlerweile 25 Methanolschiffe bestellt. Als einzige Reederei gesellt sie sich zu den Gründungsmitgliedern der First Movers Coalition. Die Mitglieder verpflichten sich unter anderem, ab 2030 ausschließlich emissionsfreie Treibstoffe für neue Schiffe zu verwenden und alte Schiffe bis 2030 so anzupassen, dass sie ebenfalls keine Emissionen verursachen.
Auch die viertgrößte Reederei Cosco Shipping hat 12 Methanolschiffe in Auftrag gegeben. Mehrere japanische Reedereien haben Ammoniakschiffe bestellt. Auch bei den Logistikunternehmen tut sich etwas – gerade haben sich zum Beispiel Hapag Lloyd und die Deutsche Bahn zusammengeschlossen, um gegen einen Aufpreis Transporte mit weniger Emissionen anzubieten. Indem sie gebrauchtes Speiseöl unter das Schweröl mischen, wollen sie die Emissionen der Schiffe um 26 Prozent senken.
Um die Transformation zu nachhaltigen Kraftstoffen zu beschleunigen, könnte man regional und international grüne Korridore einrichten, also Schiffsrouten, auf denen nur mit emissionsfreien Kraftstoffen gefahren werden darf.
In Frage kämen zum Beispiel der Eurasische Schiffsverkehr durch den Suezkanal und die Eisenerzroute zwischen Australien und Japan. Viele japanische Eisenerzabbauer haben sich längst Nettonullziele gesetzt, und Australien hat gute Bedingungen für die Herstellung von Wasserstoff und Ammoniak. Bis 2030 könnten auf dieser Route 1,2 Millionen Container CO2-neutral transportiert werden.
Langsam fahren und Strom vom Festland nutzen
Für alle Schiffsrouten könnte man darüber hinaus das einführen, was im Sinne der Nachhaltigkeit auch für deutsche Autobahnen gelten sollte: Macht mal langsam! Tatsächlich könnte schon eine Drosselung um 1,85 Stundenkilometer – oder, wie es unter Seefahrer:innen heißt: 1 Knoten – ein Viertel des Kraftstoffverbrauchs sparen! Außerdem sorgt Verlangsamung für ein bedeutend kleineres Zusammenstoßrisiko mit Walen. Das sind gleich zwei gute Gründe, auch als Privatperson bei Bestellungen weniger Wert auf eine schnelle Lieferzeit zu legen.
Sollte sich die IMO auf eine CO2-Steuer einigen, würde das Anreize schaffen, das Tempo zu senken. Dieses Jahr ist sie damit erneut gescheitert. Auf regionaler Ebene bremsen Niedrigemissionszonen wie die vor der Küste des US-amerikanischen Bundesstaats Kalifornien Schiffe bereits aus. Doch die Vorteile des Langsamfahrens haben physikalische und logistische Grenzen.
Darüber hinaus könnte auch der absolute Stillstand aus umweltpolitischer Sicht besser laufen: Während des Aufenthalts in Häfen wird die elektrische Energie, die etwa für die Crew und die Beleuchtung gebraucht wird, meist mit den Motoren an Bord erzeugt. Dabei könnte die Energie auch übers Land bereitgestellt werden. Nur sind bislang die Energiekosten und Steuern noch zu teuer, als dass es sich für die Logistikunternehmen lohnen würde.
Dieser Text stammt aus der wochentaz. Unserer Wochenzeitung von links! In der wochentaz geht es jede Woche um die Welt, wie sie ist – und wie sie sein könnte. Eine linke Wochenzeitung mit Stimme, Haltung und dem besonderen taz-Blick auf die Welt. Jeden Samstag neu am Kiosk und natürlich im Abo.
Wenn die Motoren für alle Aufenthalte abgestellt werden könnten, würde das die Luftqualität in Hafenstädten massiv verbessern – und damit auch der Gesundheit ihrer Bewohner:innen zugute kommen. Die schlechte Luft ist ein Risikofaktor für Herz- und Lungenerkrankungen, Allergien, Entzündungen und Asthma.
Eine Studie hat die Kosten für den Umbau und die der gesundheitlichen Schäden durch schlechte Luft gegeneinander aufgerechnet. Sie zeigt, dass die Infrastrukturkosten schon innerhalb von 12 bis 13 Jahren wieder reingeholt würden. Dafür würde es schon reichen, wenn nur eine Mehrheit der Kreuzfahrtschiffe umstellt.
Frischer Lack macht flink
Eine der effektivsten Methoden, Emissionen zu sparen, braucht statt technischer Durchbrüche eher eine Handvoll Bürsten. Denn Biofouling – Algen und sämtlicher anderer Meeresbewuchs – behindern den Motor und verstärken im Wasser den Widerstand. Regelmäßige Reinigungen können die Energieeffizienz um 40 Prozent steigern und sind damit auch im unternehmerischen Interesse.
Forscher:innen arbeiten zudem an Lackierungen, die Miesmuscheln und Meerespocken abhalten sollen, und das möglichst ohne ihnen zu schaden. Das Fraunhofer Institut entwickelt gerade einen Lack, der bei Bedarf leicht unter Strom steht. Was folgt, ist eine chemische Reaktion, die das Wasser in der Umgebung saurer macht und damit für die Meeresbewohner ungemütlich. Auf dem Markt ist der Lack bisher nicht, an seiner Anwendbarkeit wird noch getüftelt.
Für extra Gleitgeschwindigkeit ist die sogenannte Air Lubrication bereits in der Anwendung, also Luftgleitmittel. Während der Fahrt strömen dabei Luftbläschen aus dem Rumpf des Schiffes und vermindern den Wasserwiderstand.
Großes Potenzial sehen Expert:innen zudem in Techniken, die die Wasserströmung bündeln, damit die Schiffsschraube effizienter arbeiten kann. Helfen könnten dabei zum Beispiel ein zweiter Rotor oder eine große Röhre vor der Schraube. Letztere ist laut Angaben des Herstellers Becker Marine Systems vor allem für große Schiffe geeignet und kann bis zu acht Prozent des Energieverbrauchs einsparen. 2022 gewannen die Erfinder dafür den Deutschen Umweltpreis.
Eine weitere Möglichkeit, Energie zu sparen, wäre, einen Teil der Energie wieder einzufangen, die beim Verbrennen und Kühlen verloren geht. Sie verpufft ungenutzt, als Reibung und Wärme. Dabei könnte sie Dampfturbinen antreiben und Strom produzieren oder das Duschwasser für die Besatzung erhitzen. Mit der Wärmerückgewinnung könnte man zweistellige Energieprozente einsparen.
Gut für das Klima wäre es auch, wenn man die Schadstoffe, die beim Verbrennen entstehen, wirksam abfangen könnte. Doch das liegt noch in weiter Ferne.
Den Wind nutzen
Die wohl meist-gehypte Technologie der Schiffsbranche ist dafür bemerkenswert naheliegend: Wind. Der hat den Vorteil, dass er schon da ist, vor allem auf See. Man muss ihn nicht speichern oder transportieren, sondern nur unterwegs einfangen. Die Idee vom Segeln ist nun nicht gerade neu, sondern schon etwa 7.000 Jahre alt.
Doch Containerschiff-Segel sind besonders. Sie sind auf die Bedürfnisse der modernen Frachter ausgerichtet: Sie beschränken zum Beispiel die Ladefläche kaum und lassen sich vor Brücken einfahren. Manche sehen nicht einmal aus wie Segel. Getestet werden aktuell besonders Softwings, Kitedrachen und Rotorsegel. Bei gutem Wind können Segelantriebe 60 Prozent der Schubkraft einsparen, die sonst von Kraftstoffen geleistet werden muss.
All diese Lösungen zusammengenommen können uns überraschend weit bringen. Dass die IMO von großen neuen Containerschiffen jetzt schon verlangt, den durchschnittlichen Energieverbrauch von vor 2008 fast zu halbieren, zeigt, wie viel Potenzial für Verbesserung in der Flotte steckt.
Manche Innovationen zielen auf Stromlinienförmigkeit oder das Gewicht des Rumpfes. Andere bräuchten bloß eine Nachrüstung des Motors und Rotors, und wieder andere nur ein Softwareupdate. Und allein mit Wind, langsameren Tempo und den alternativen Treibstoffen wäre die halbe Strecke zur vollständigen Dekarbonisierung schon geschafft, berechnet die Umweltberatungsfirma CE Delft.
Dass das, was jahrzehntelang unmachbar wirkte, plötzlich weitgehend lösbar scheint, ist ein gemeinschaftlicher Erfolg. Das wachsende Klimabewusstsein hat die Forschung der letzten zehn Jahre angetrieben. Auf das neue Wissen können Unternehmen nun unter dem Druck der Regulierungen zugreifen. Die Wende zur Nachhaltigkeit in der Schiffsbranche gelingt so schwergängig wie die eines Containerschiffes. Aber jetzt, da alle Beteiligten wissen, an wie vielen Schrauben sie drehen können, gibt es keine Entschuldigung mehr, sie zu bremsen.
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