LNG in der Schifffahrt

Emissionsarmer Schiffverkehr

Die Schifffahrt spielt eine erhebliche Rolle für den internationalen Güterverkehr. Über 9 Mrd. Tonnen Güter werden jährlich durch Handelsschiffe transportiert – Tendenz wachsend. Der überwiegende Teil der Transportschiffe wird mit Dieselmotoren angetrieben. Die Schifffahrt kann einen erheblichen Beitrag zur CO₂-Einsparung leisten. Das größte Potenzial für eine saubere Schifffahrt bietet derzeit flüssiges Erdgas im Schiffstank, denn LNG ist deutlich emissionsärmer als Marinediesel und Schweröl.

LNG reduziert den Schadstoffausstoßder Schifffahrt deutlich

Liquefied Natural Gas – LNG: Langfristig kosteneffizient und umweltschonend

Der weltweite Güterverkehr auf dem Wasser nimmt stetig zu – die globale Handelsflotte besteht derzeit aus ca. 93.000 Schiffen. Deren Tragfähigkeit hat sich in den vergangenen 15 Jahren mehr als verdoppelt. Mit diesem Wachstum erhöhen sich allerdings auch die Treibhausgas- und Schadstoffbelastung. Der weltweite CO₂-Anteil, verursacht durch den internationalen Seeverkehr, beträgt ca. 3,1 Prozent. Nach Angaben des Weltverkehrsforums verursacht der Transport auf dem Wasser zudem 15 Prozent der Stickoxid- und 13 Prozent der Schwefeldioxid-Emissionen. Daher gilt seit 2020 weltweit die gesetzliche Vorgabe, nur noch Kraftstoffe mit einem Schwefelanteil von max. 0,5 Prozent zu nutzen. In der Schifffahrt wird dies nur noch durch kostenintensives Marinegasöl oder schwefelarmes Schweröl erreicht. Da LNG nicht nur über eine ausreichend hohe Energiedichte verfügt, sondern auch so gut wie keinen Schwefel beinhaltet, eignet es sich hervorragend als Kraftstoffalternative in der Schifffahrt.

Umweltfreundliches LNG für nachhaltige Kreuzfahrt

Grüne Welle auf See

Den Urlaub an Bord einer schwimmenden Kleinstadt zu verbringen, liegt im Trend: Seit Mitte der Nullerjahre boomen Kreuzfahrten auch in Europa. Seither jedoch klagen die Bewohner der Hafenstädte, in denen die Kreuzfahrtschiffe festmachen, über schlechte Luft: Ruß, der auf den Rostocker Wochenmarkt rieselt, oder schwarze Flocken auf den Eisbechern von Touristen in Lübeck-Travemünde sind unschöne Begleiterscheinungen des Kreuzfahrt-Booms.

So schick und modern die Schiffe auch daherkommen, in ihrem Inneren leistet bis heute in den allermeisten Fällen ein Uralt-Antrieb seinen Dienst: Reedereien nutzen oft das billige, aber hochgiftige Schweröl als Kraftstoff. Krebserregende Schwefelverbindungen und immense Feinstaubemissionen sind die Folge, denn Rußpartikelfilter sind auf den Ozeanriesen aus Platz- und Kostengründen bislang kaum im Einsatz.

Nach Berechnungen der Umweltschutzorganisation NABU stößt ein Kreuzfahrtschiff auf einer einzigen Seereise so viele Schadstoffe aus wie fünf Millionen Autos auf der vergleichbaren Strecke. Wobei Frachtschiffe eigentlich die noch viel größeren Schmutzfinken auf den Weltmeeren sind: Sie sind nämlich deutlich in der Überzahl. Kreuzfahrtschiffe machen nach Angaben des Deutschen Reiseverbandes nur etwa 0,6 Prozent der zivilen Schifffahrt aus. Aber sie haben eben auch eine Vorbildfunktion.

Nachhaltige Kreuzfahrtschiffe mit LNG-Antrieb

Eine Branche im Umbruch

Die Reedereien nehmen Kurs auf eine umweltschonendere Schifffahrt. Die großen Reedereien lassen neue, sparsamere Schiffe bauen und setzen dabei auf Systeme zur Abgasnachbehandlung. Noch einen Schritt weiter geht AIDA Cruises und verabschiedet sich langsam vom Schweröl: 2018 wurde auf der Papenburger Meyer Werft mit der "AIDAnova" das erste vollständig mit flüssigem Erdgas (LNG) betriebene Kreuzfahrtschiff der Welt auf Kiel gelegt. Für das umweltfreundliche Schiffdesign wurde die "AIDAnova" mit dem Blauen Engel ausgezeichnet. Die 337 Meter lange und 42 Meter breite AIDAnova bietet mit ihren 2.500 Kabinen Platz für bis zu 6.000 Passagiere. "Eine der zentralen Aufgaben, denen sich AIDA Cruises stellt, ist, Kreuzfahrten nachhaltig zu gestalten", sagt der AIDA-Vorstand. So können die Urlauber dann ganz entspannt im Liegestuhl am Pool auf dem Oberdeck die Sonne genießen und sich auf den nächsten Landgang freuen. Etwa ein weiteres Dutzend neuer LNG-Kreuzfahrtschiffe folgt dem guten Beispiel.

Größtes Kreuzfahrtschiff mit LNG

Mit der Icon of the Seas setzt die Kreuzfahrtgesellschaft Royal Caribbean International beim größten Kreuzfahrtschiff der Welt auf LNG. Sie ist 365 m lang und bietet auf 20 Decks bis zu 7.600 Passagieren Platz. Laut Royal Caribbean International werden die Dual-Fuel-Motoren zusammen mit einer Reihe von Energieeffizienz- und Umwelt-Maßnahmen an Bord eingesetzt, wie z. B. der ersten Müllverbrennungsanlage auf See. Das bisher nachhaltigste Schiff der Kreuzfahrtgesellschaft ist durch den LNG-Antrieb bis zu 24 Prozent energieeffizienter als die Standards, die heute für die Konstruktion von Schiffen vorgeschrieben sind. Die Reederei verfolgt mit ihren Maßnahmen das Ziel, bis 2035 ein Netto-Null-Kreuzfahrtschiff einführen zu können.

LNG-betriebene Brennstoffzelle

Die Kreuzfahrgesellschaft MSC Cruises setzt in seinem Schiff MSC World Europa als erster Anbieter auf eine Kombination aus flüssigem Erdgas (LNG) und Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC). In dem 333 Meter langen Schiff ist die Brennstoffzellen-Pilotanlage "Blue Horizon" mit einer Leistung von 150 kW verbaut, die mit LNG betrieben wird. Die MSC World Europa ist seit Oktober 2022 im Einsatz. Die hier gesammelten Erfahrungen sollen dann in die Konzeption für größere Vorhaben einfließen.

Mit Flüssigerdgas über die Meere

Die Reederei Princess Cruises setzt bei ihren neuen Kreuzfahrtschiffen der Sphere-Klasse, die für rund 4.300 Passagieren Platz bieten, auf mit Flüssigerdgas betriebene (LNG) Motoren. Das erste dieser beiden Schiffe, die Sun Princess, wurde im Februar 2024 in Dienst gestellt. Der zweite Neubau, die Star Princess, folgt im August 2025. So wird die Flotte zunehmend klimaschonender.

Die Brennstoffzelle soll den Ausstoß von Treibhausgasen um 30 Prozent reduzieren, verglichen mit üblicherweise genutzten LNG-Motoren; gegenüber einem dieselelektrischen Zweistoffantrieb sogar um bis zu 60 Prozent. Außerdem werden durch den Antrieb keinerlei Feinstaub, Stickoxide oder Schwefeloxide ausgestoßen. Gleichzeitig produziert die Festoxid-Brennstoffzelle mit ihrem sehr hohen Wirkungsgrad Strom und Wärme für das Schiff. Das 205.700 Tonnen schwere Kreuzfahrtschiff soll auf insgesamt 17 Decks mit 40.000 m² Platz für über 6.500 Passagiere bieten.

Praxisbeispiele

LNG statt Schiffsdiesel

Ein klarer Umweltvorteil von LNG besteht darin, dass der Einsatz von Gas in der Schifffahrt bis zu 85 Prozent weniger Stickoxide und 20 Prozent weniger CO₂ verursacht. Die Feinstaub-Emissionen werden um ca. 95 Prozent reduziert. In der Studie Greenhouse Gas Intensity of Natural Gas von Thinkstep im Auftrag der NGVA wird aufgezeigt, dass die Well-to-Wake-Emissionen für ein LNG-betriebenes Schiff niedriger sind als die für Schiffe, die entweder mit Schweröl oder Schiffsdiesel betrieben werden: LNG-betriebene Zweitaktmotoren mit Hochdruckeinspritzung weisen einen Vorteil von 21 Prozent im Vergleich zu Schweröl-betriebenen Schiffen auf, während 4-Takt-Motoren 11 Prozent niedrigere Emissionen haben.

Zudem sind bis zu 20 Prozent weniger CO₂möglich. Durch den Einsatz von grünem Gas kann der Kraftstoff zusätzlich seine Klimabilanz verbessern. Das macht LNG zur besten verfügbaren Alternative zu den in der Schifffahrt gängigen Kraftstoffen Schweröl und Marinediesel – und angesichts der eingeführten, sogenannten Emissionsschutzgebiete (Emission Control Areas), worunter in Europa die Nord- und Ostsee zählen, immer notwendiger. Durch diese Sonderzonen sollen dichtbesiedelte, küstennahe Gebiete stärker vor Luftschadstoffen geschützt werden. Dort darf die Schifffahrt nur Kraftstoffe mit einem maximalen Schwefelanteil von 0,1 Prozent einsetzen.

Zukünftig strebt die EU mit der Initiative FuelEU Maritime und dem im Juli 2023 verabschiedeten Rechtsakt zur Dekarbonisierung des Seeverkehrs eine gesteigerte Nutzung erneuerbarer und kohlenstoffarmer Kraftstoffe an. Hauptziel ist es, die Treibhausgasemissionen des Schifffahrtssektors zu verringern und dabei zugleich das reibungslose Funktionieren des Seeverkehrs zu gewährleisten und Verzerrungen im Binnenmarkt zu vermeiden. Die neuen Vorschriften zielen darauf ab, im Seeverkehr den Weg hin zu den Klimazielen der EU für 2030 und 2050 zu ebnen, und dürften eine grundlegende Rolle bei der Umsetzung des europäischen Klimagesetzes spielen.

FuelEU Maritme

Nachhaltige Binnenschifffahrt

Schlummerndes Potenzial auf Rhein, Main und Elbe

Die europäische Binnenschifffahrt besteht aus ca. 14.700 Schiffen. Ein absoluter Schwerpunkt liegt dabei in der Rhein- und Donauregion. Schiffe haben beim Transport von schweren Gütern sowohl ökonomisch als auch ökologische Vorteile. Für große Gütermengen ist der Transport über die Weltmeere nahezu unveränderbar, das Binnenschiff konkurriert jedoch mit dem Schienen- und Straßenverkehr im intermodalen Wettbewerb.

Dabei ist hervorzuheben, dass der Bestand besonders alt und damit auch umweltschädlich ist. Das Durchschnittsalter deutscher Binnenschiffe liegt bei ca. 47 Jahren. Daher schlagen auch in Deutschland die Kommunen Alarm: Denn schon seit längerem werden die Luftqualitätswerte für Stickoxide in Hafenstädten wie Hamburg regelmäßig überschritten – auch wenn nach Angaben des Umweltbundesamtes nach wie vor ein Großteil der Stickoxide im Stadtverkehr durch Diesel-Pkw verursacht wird. Großstädte wie Bonn oder Düsseldorf werden durch den ausgeprägten Binnenschiffsverkehr jedoch doppelt belastet – hier sind bis zu 30 Prozent der lokalen Stickoxid-Emissionen auf die Binnenschifffahrt zurückzuführen. Die Politik steht daher in der Pflicht, Maßnahmen zu entwickeln, welche die Luftqualität schnell und nachhaltig verbessern. Eine Lösung: alternative Kraftstoffe wie LNG oder Wasserstoff.

LNG als Kraftstoff wird bereits auch in der der Binnenschifffahrt verwendet und verringert auf Deutschlands Flüssen die Kohlendioxid-, Stickoxid- und Feinstaubemissionen. Künftig kann LNG durch seine regenerative Variante Bio-LNG, verflüssigtes Biomethan, ersetzt werden und so eine klimaneutrale Binnenschifffahrt ermöglichen.

Da es in Europa derzeit noch keine Regelung für den Einsatz wasserstoffbetriebener Binnenschiffe gibt, können diese bislang nur in Ausnahmefällen mit Wasserstoff (H₂) betrieben werden. Um Innovationen und die Nutzung neuer Technologien zu fördern, werden für Pilotprojekte Sondergenehmigungen bei Abweichungen von den geltenden technischen Vorschriften erteilt – wie beispielsweise bei der niederländischen Reederei Future Proof Shipping, die im August 2023 bereits ein zweites Schiff auf einen emissionsfreien Wasserstoffantrieb umgerüstet hat.

H2 Barge

Zwei LNG-Bunkerstationen wurden zur Betankung von LNG-Binnenschiffen in Deutschland errichtet

Zur Betankung von LNG-betriebenen Binnenschiffen auf dem Rhein errichtete die Firma PitPoint LNG mit Unterstützung des EU-Infrastrukturförderprogramms CEF im Hafen Köln-Niehl die erste europäische LNG-Bunkerstation in Europa. Im Vergleich zur diskontinuierlichen Betankung per Lkw ermöglicht die Anlage eine höhere Flexibilität durch eine 24/7-Verfügbarkeit. Versorgt werden zunächst die von Shell gecharterten Dual-Fuel-Binnentanker. Bisher fand die Betankung der Schiffe per Lkw im Mannheimer Hafen statt.

Im Oktober 2020 eröffnete dann der Tankstellenbetreiber LIQUIND im Duisburger Parallelhafen eine weitere LNG-Großtankstelle, welche zunächst für die Betankung von LNG-Lkw diente. Seit 2021 ist über diese Anlage auch die Betankung von Binnenschiffen möglich.

Die Häfen in Brunsbüttel und Hamburg bieten derzeit die LNG-Bebunkerung von Schiffen im Truck-to-ship-Verfahren an. Der Ausbau der Infrastruktur und die Investition in landseitige Bebunkerungsanlagen wie in Köln und Duisburg sind wichtige Voraussetzungen für die Umsetzung einer umweltschonenden Schifffahrt.

Mit LNG vom Wattenmeer bis zum Bodensee – und rund um den Globus

Schon vor drei Jahren hat der Umweltschutz bei der Borkumfähre "MS Ostfriesland" an Fahrt aufgenommen: Zwar transportiert sie schon seit 1985 Passagiere und Pkw auf dem Wattenmeer zwischen Emden und Borkum. 2015 wurde das Schiff jedoch als erste Fähre deutschlandweit auf den Antrieb mit LNG umgerüstet. Und auch am anderen Ende Deutschlands macht LNG als Treibstoff Schule: Die Stadtwerke Konstanz setzen seit 2020 die gasbetriebene Fähre "FS 2020" im Pendelverkehr zwischen Meersburg und Konstanz auf dem Bodensee ein.

Ganz besonderen Belastungen in Sachen Luftqualität ist jedoch die Hansestadt Hamburg als Standort des drittgrößten Containerhafens Europas ausgesetzt: Mehr als 9.000 Fracht- und Kreuzfahrtschiffe laufen den Hafen jährlich an und tragen zum Ausstoß von Schadstoffen bei. Als unmittelbar Leidtragende der Luftverschmutzung hat die Stadt daher reagiert und den Umstieg auf LNG als Maßnahme in ihrem Luftreinhalteplan aufgenommen. Bis 2025 sollen fünf Prozent aller Hochseeschiffe, die den Hafen anlaufen, auf den Antrieb mit LNG umgerüstet sein.

Praxisbeispiel