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.

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 be­steht die grö­ßte Heraus­for­derung in der welt­weit ge­setz­lichen Vor­gabe, ab 2020 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.

Grüner auf See mit LNG

Umweltvorteil LNG

Weitere Um­welt­vor­teile be­stehen 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. Auch für diese Schad­stoffe wird an der Ein­führung von Grenz­werten ge­arbeitet. Neben den Schwefel­emis­sionen sind die Ruß­par­ti­kel­emis­sionen be­son­ders hoch, da der Schwefel die Bil­dung gro­ßer Par­ti­kel be­günstigt. Effek­tive Par­ti­kel­filter sind derzeit noch nicht ver­füg­bar.

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 CO2 mög­lich. 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.

Einsatz von LNG in der Schifffahrt

In 2020 wurden schät­zungs­wei­se 12 Mio. t LNG als Bun­ker­kraft­stoff ver­braucht – 50 Pro­zent mehr als im Jahr 2012. Diese Kraft­stoff­menge stand für 130 LNG-Schiffe zur Ver­fü­gung. Hin­zu ka­men 230 LNG-Tanker, die das Boil-off Gas als Kraft­stoff nut­zen. Doch trotz der hohen Ener­gie­dich­te von LNG und unter Be­rück­sich­ti­gung der kon­struk­tiven Be­son­der­heit der kryo­genen druck­fes­ten Kraft­stoff­be­hälter, fällt die spei­cher­bare Ener­gie­men­ge klei­ner als bei her­kömm­lichen Schiffs­an­trie­ben aus.

Das er­forderliche Tank­vo­lumen wird pri­mär von der An­triebs­leis­tung und der Reich­weite des Schif­fes be­stimmt. LNG eignet sich daher pri­mär für die Bin­nen­schiff­fahrt (Fracht), Passagier­schiffe, Passagier­fähren und Schlepper, die kürzere Strecken zu­rück­le­gen bzw. in örtlich be­grenz­ten Ge­bieten ver­kehren und daher auch kleinere Tank­vo­lu­mi­na be­nö­tigen. Von den weltweit rund 400 Kreuzfahrtschiffen fuhren in 2022 nur sechs mit LNG-Antrieb. Es wird er­wartet, dass bis 2024 weitere 24 LNG-Kreuzfahrtschiffe folgen wer­den. 

Für die Schiffs­be­tankung mit LNG zur Ver­sorgung mit An­triebs- und Bord­ener­gie gibt es drei ver­schie­dene Bunker­kon­zepte, die sich im Bunker­vo­lu­mi­na und in der Bunker­ge­schwin­dig­keit unter­schei­den:

  • Truck-to-Ship: Ver­sor­gung per Lkw für eine kleine oder tem­po­räre Ver­sor­gung  
  • Ship-to-Ship: orts­un­ab­hängigere und grö­ßere Kraft­stoff­ver­sor­gung
  • Shore-to-Ship: Be­tan­kung per Direkt­zu­gang zu einem sta­tio­nären LNG-Tank bzw. einer LNG-Pipe­line, die mit einem LNG-Ter­mi­nal ver­bun­den ist.

In Europa gibt es rund 50 LNG-Bunker­sta­tionen für Schiffe, wo­von sich einige an den LNG-Ter­mi­nals be­fin­den, die meisten da­von in Nor­wegen, in den Nieder­landen, in Spanien und Frank­reich.

LNG eignet sich aber nicht nur als Kraft­stoff­alter­native. Es kann auch als Ener­gie­ver­sor­gung im Hafen ge­nutzt wer­den, in­dem dort das LNG für den Be­trieb von Strom­ge­ne­ra­toren ge­nutzt wird. Hier­durch kön­nen die schad­stoff­rei­cheren Ma­rine­gas­öl be­trie­benen Mo­toren ab­ge­schaltet wer­den, wo­durch die Schad­stoff­be­las­tung den Häfen deut­lich re­duziert wird.

Bundesförderung für den Bau von LNG-Betankungsschiffen und nachhaltige Kraftstoffalternativen

Die Bundesregierung fördert über das BAFA bis 2024 den Bau von Betankungsschiffen für LNG und nachhaltige erneuerbare Kraftstoffalternativen in der Schifffahrt und trägt zur Reduzierung von Luftschadstoffen und Partikelemissionen in der Schifffahrt sowie zur Begrenzung der Folgen der COVID 19-Pandemie auf die nationale maritime Industrie bei.

Die Förderung richtet sich an Unternehmen, welche den Neubau von Betankungsschiffen bei einer Werft mit Betriebsstätte oder Niederlassung in Deutschland in Auftrag geben. Die Förderung übernimmt bis zu 40 Prozent der förderfähigen Kosten für den Neubau eines Betankungsschiffs über eine Projektlaufzeit von maximal drei Jahren. Der Fördersatz liegt bei 35 Prozent der förderfähigen Kosten, sofern diese für ein Betankungsschiff bis zu 50 Millionen Euro betragen. Der Fördersatz reduziert sich auf 25 Prozent, wenn diese Kosten bei mehr als 50 Millionen Euro liegen. Die Zuwendungshöchstquote wird in beiden Fällen um fünf Prozent erhöht, wenn beim Neubau eine zukünftige Umstellung zum Einsatz von besonders korrosiven Kraftstoffen wie Ammoniak oder Methanol vorbereitet wird.

Hinweis: Der erste Stichtag laut der Richtlinie, bis zu dem Anträge beim BAFA einzureichen sind, wird auf den 31.01.2022 festgelegt. Unvollständige oder nach diesem Stichtag eingehende Anträge können erst wieder zum darauffolgend genannten Stichtag berücksichtigt werden.

Wie können Kommunen zur Luftreinhaltung in Städten und Häfen beitragen?

Die europäische Binnenschifffahrt besteht aus ca. 13.500 Schiffen. Ein absoluter Schwerpunkt liegt dabei in der Rhein- und Donauregion. Dabei ist hervorzuheben, dass der Bestand besonders alt und damit auch umweltschädlich ist. In den Benelux-Staaten und Deutschland sind mehr als die Hälfte der Binnenschiffe älter als 50 Jahre. 15 Prozent sind sogar älter als 75 Jahre. 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 Binnenschiffverkehr 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.

Grenzwerte einhalten mit LNG

Eine Untersuchung der Universität Duisburg-Essen zeigt die schmutzige Bilanz der Binnenschifffahrt auf: Entlang der nordrhein-westfälischen Flüsse werden jährlich mehr als zehn Tonnen Stickoxide pro Kilometer ausgestoßen. Vor allem auf dem Rhein, Deutschlands am stärksten befahrener Wasserstraße, ist die Luftverschmutzung durch Schiffe erheblich. Ein ähnliches Bild zeigt sich auch in Berlin: Regelmäßig übertreffen die dieselbetriebenen Ausflugsdampfer hier die europäischen Grenzwerte für Stickoxide um ein Vielfaches.

2019 trat eine neue EU-Vorschrift in Kraft, die deutlich strengere Stickoxid- und Rußpartikel-Grenzwerte für Binnenschiffe vorschreibt. Jedoch gilt die Verordnung nur für neu angeschaffte Motoren, der Bestand von rund 4.000 deutschen Binnenschiffen bleibt dabei unberücksichtigt. Bei einer Erneuerungsrate von unter fünf Prozent werden die Auswirkungen dieser Verschärfung somit erst in vielen Jahren Früchte tragen.

Auch die Bundesregierung hat den Handlungsbedarf erkannt: Seit April 2007 wird der Einbau von emissionsärmeren Dieselmotoren, Partikelfiltern und Katalysatoren gefördert. Rund vier Millionen Euro standen 2017 dafür zur Verfügung. Eine der vernünftigsten Maßnahmen für schnellen Umweltschutz wird beim Modernisierungsprogramm deutscher Binnenschiffe jedoch noch nicht berücksichtigt – der umweltschonende Kraftstoff LNG. Der verstärkte Einsatz von LNG in der Binnenschifffahrt wird durch vielzählige Hemmnisse, technischer, finanzieller, regulatorischer und infrastruktureller Natur, beschränkt.

LNG-Terminals für Deutschland

Bislang ist Russland Hauptimporteur für Gas in Europa und in Deutschland. Durch den Import von verflüssigtem Erdgas kann Deutschland den Bezug von Erdgas aus Russland reduzieren. Um die Versorgungssicherheit in Deutschland und auch in Europa zu erhöhen, ist es wichtig, dass in Deutschland Terminals für Flüssigerdgas errichtet werden.