Elektromobilität zu Wasser

Die Schifffahrt ist für 2,5 Prozent der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich und gilt als Sektor, der nur schwer netto-null Emissionen erreichen kann. Das liegt auch daran, dass Batterien zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde: »Die direkte Elektrifizierung von Seeschiffen wurde als emissionsarme Option bisher nur unzureichend erforscht, obwohl sie einen erheblichen Effizienzvorteil gegenüber synthetischen Kraftstoffen bietet«, heißt es in einer neuen Studie von Jessica Kersey von der University of California und anderen Autoren. Die Forscher haben sich die Folgen einer batteriebasierten Energieversorgung von acht Containerschiffsgrößen angeschaut – von Schiffen für 1000 Container bis zu Riesen für 18 000 Container.

Containerschiffe fahren meistens mit Schweröl, das ist ein qualitativ minderwertiges Überbleibsel aus der Raffinerie, das bei der Weiterverarbeitung von Erdöl entsteht. Als Alternativen werden bisher vor allem Flüssiggas oder Kraftstoffe auf Wasserstoffbasis gehandelt. Elektrische Antriebe hingegen gelten als Außenseiter – offenbar zu Unrecht.

Bei Schiffen ist das Volumen der Batterien der wichtigste Faktor, denn dadurch geht Platz für Container verloren. Für eine Strecke von 20 000 Kilometern müsste rund ein Drittel der Frachtkapazität geopfert werden. Der zweite Faktor ist das Gewicht. Mit sehr großen und schweren Batterien liegen Schiffe tiefer im Wasser und verbrauchen mehr Energie. Für eine 5000 Kilometer lange Reise bräuchte ein Schiff der Neo-Panamax-Klasse – es kann den Panama-Kanal nach dessen Erweiterung passieren – für 7650 Container eine 20 000 Tonnen schwere Batterie und würde daher einen Meter tiefer im Wasser liegen. Mit fünf Gigawattstunden Strom wäre dies dann aktuell die weltgrößte Batterie.

Bei kürzeren Strecken und damit kleineren Batterien sieht die Situation aber anders aus: Wenn man wieder Schiffe der Neo-Panamax Klasse betrachtet, zeigt sich, dass diese auf Strecken bis gut 1000 Kilometer schon heute günstiger mit Batteriestrom als mit dem billigen Schiffsdiesel betrieben werden können, selbst wenn dessen Umweltschädigungen unberücksichtigt bleiben. In der EU dürfte dieser Wert zudem demnächst deutlich steigen, denn die Emissionen der Schifffahrt sollen ins EU-Emissionshandelssystem aufgenommen werden. Dort kostet ein CO₂-Zertifikat aktuell 82 Euro pro Tonne. Dadurch werden Elektroschiffe auf Strecken bis zu rund 3000 Kilometer billiger sein. Damit ließe sich ein großer Teil des aktuellen Schiffsverkehrs abdecken: 40 Prozent aller Container werden interregional also innerhalb Europas oder Ostasiens verschifft. Das liegt nicht zuletzt am Gigantismus in der Schifffahrt: Erst werden Container mit riesigen Schiffen über den Atlantik oder Pazifik transportiert und dann auf kleinere Schiffe umgeladen.

Auch die Ladezeit ist kein Hindernis: Kleinere Schiffe liegen im Schnitt 31 Stunden vor oder in einem Hafen, um ent- und wieder beladen zu werden. Wenn man diese mit einem gewaltigen Ladegerät von 220 Megawatt während dieser Zeit lädt, verlieren sie dadurch keine Zeit. (Zum Vergleich: Eine neue Haushaltssteckdose hat eine Kapazität von 2,3 Kilowatt, also rund 100 000-mal weniger). Auch bei größeren Schiffen ist die Ladezeit kein Thema, denn diese brauchen noch länger, um ent- und beladen zu werden. Ein Riese mit 18 000 Containern liegt fast vier Tage im Hafen. Denkbar wäre zudem der Bau von Offshore-Ladegeräten etwa vor dem Suez- und Panama-Kanal. Dort warten Schiffe oft mehrere Tage, bis ihnen die Durchfahrt erlaubt wird. Die Ladestationen ließen sich mit Offshore-Windparks kombinieren.

Mittlerweile experimentieren immer mehr Reedereien mit Elektroschiffen: In Dänemark gibt es eine batteriebetriebene Autofähre, in Norwegen ein Frachtschiff für 120 Container und in Schweden die beiden größten Batterieschiffe der Welt: Dort wurden zwei Autofähren von 238 Meter Länge nachträglich mit einem Elektromotor ausgestattet. Und auch in der Binnenschifffahrt könnten E-Schiffe zum Einsatz kommen: In den Niederlanden baut ein Konsortium entlang der Flüsse ein Netz von Stationen mit Wechselbatterien auf. Diese haben die Größe eines Containers und können zwei Megawattstunden Strom speichern. Mit zwei von diesen kann man Strecken von 60 bis 120 Kilometer zurücklegen. Und wenn das Schiff dann wieder in einem Hafen liegt, werden die Batterien ausgetauscht – eigentlich ganz einfach.

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