Alternative Schiffsantriebe sollen den CO2-Ausstoß im Hinblick auf die Nachhaltigkeit reduzieren, um den Klimawandel einzudämmen. Ähnlich wie der Flugverkehr ist die Schifffahrt ein schwierig zu dekarbonisierendes Verkehrsmittel. Bisher wird noch ein Großteil der Schiffe mit Schweröl angetrieben, das mithilfe von großen Schiffsdieselmotoren verbrannt wird. Problematisch hierbei sind die Kohlenstoff- und Schwefelemissionen.

Regulierung Seit 2020 gilt neuer Grenzwert für den Schwefelanteil in Schiffskraftstoffen von höchstens 0,5 Prozent statt zuvor 3,5 Prozent oder das Abgas kann ansonsten mit einem Scrubber gereinigt werden.

Ab 2025 gilt die FuelEU Maritime-Verordnung, welche in der Europäischen Union die Schifffahrt klimafreundlicher machen soll. Dabei soll bis 2030 mindestens ein Prozent des Schiffstreibstoffs synthetisches E-Fuel sein und bis 2034 sollen es mindestens zwei Prozent sein. So soll stufenweise der CO2-Ausstoß gesenkt werden, bis 2035 sollen es schon 14,5 Prozent Verminderung sein und bis 2050 80 Prozent.

Typen Elektrische Antriebe bzw. elektrische Hybridantriebe Aufgrund der geringen Energiedichte von Batterien sind elektrische Antriebe nur für kleine Boote mit geringer Reichweite möglich. Für große Hochseeschiffe kommen höchstens Hybridsysteme, kombiniert mit Akkumulatoren, infrage. Größere Solarboote sind teilweise ebenfalls mit einem Zusatzantrieb ausgestattet.

In Kombination mit Brennstoffzellen könnten die Treibstoffe Wasserstoff, Methanol oder Ammoniak indirekt Elektromotoren antreiben. Dabei kann erst mit Brennstoffzellen aus dem Treibstoff Strom generiert werden, der dann über Elektromotoren für den Antrieb sorgt.

Flüssigerdgas (LNG) Eine kohlenstoffhaltige Brückentechnologie wären Antriebe mit LNG als Brennstoff für Schiffe. Dies wäre übergangsweise eine Zwischenlösung und die Einsparungen an Treibhausgasen wären nicht sehr hoch. Allerdings ließen sich dabei die Stickoxide und der Feinstaub im Abgas drastisch reduzieren. In der Realität gibt es solche Schiffe schon, zumeist als LNG-Tanker.

Synthetische Kraftstoffe, E-Fuels bzw. Power-to-X mini|Power-to-X Technik Durch Synthetische Kraftstoffe, E-Fuels und Power-to-X ließen sich unter anderem durch Power-to-Gas und Power-to-Liquid mit Strom eine Vielzahl von verschiedenen gasförmigen und flüssigen Kraftstoffen herstellen, die auch für die Schifffahrt verwendet werden könnten. Je nach Nachhaltigkeit der Rohstoff- bzw. Energiequellen können so weitgehend klimaneutrale Kraftstoffe synthetisiert werden. Noch sind diese Verfahren zu teuer.

Methanolantrieb Es gibt schon große Schiffe der Mærsk-Equinox-Klasse, die wahlweise sowohl mit Methanol als auch mit Schiffsdiesel betankt werden können. Dies würde dem Einstieg in eine eventuelle zukünftige Methanolwirtschaft den Weg bereiten. Falls das Methanol über Power-to-Liquid mit grünem Wasserstoff hergestellt wird, ist es sehr klimafreundlich. Außer in Verbrennungsmotoren könnte man das mit Brennstoffzellenantrieb realisieren. Verbrennungsmotoren an sich müssen nur relativ geringfügig umkonstruiert werden.

Ammoniak Außerdem könnte Ammoniak in Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Im großen Maßstab könnte es nachhaltig mit dem Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden. Problematisch ist dabei die Entstehung des klimaschädlichen Lachgases und die Toxizität. Dieses Lachgas kann aber mit einem nachfolgenden Katalysator unschädlich gemacht werden. Vorteile von Ammoniak sind: es ist relativ kostengünstig und es muss nicht so stark gekühlt werden, um es flüssig zu halten.

+ Eigenschaften von TreibstoffenGregor Hosel: Abschied vom Schweröl. In: MIT Technology Review Nr. 3/2024, S. 64 Methanol Ammoniak LNG Summenformel CH4O NH3 CH4 Energiedichte (flüssig) 14,9 MJ/l 12,7 MJ/l 21,2 MJ/l Lagerung Raumtemp. / 1 bar −33 °C flüssig oder Raumtemp. bei 10 bar −162 °C Umrüstaufwand niedrig hoch hoch Tankvolumen(im Vergleich zu Diesel) × 2,4 × 2,8 (flüssig) oder × 3,4 (unter Druck) × 1,7 (flüssig) Toxizität mittel hoch niedrig

Wasserstoffantrieb Hier könnten Brennstoffzellen zum Einsatz kommen, um aus Wasserstoff Strom für den Antrieb zu generieren. Das Problem beim Wasserstoff ist die zu geringe Energiedichte pro Volumen, selbst bei kryogen verflüssigtem Wasserstoff. Bei U-Booten wird diese Technik teilweise eingesetzt oder bei der Wasserstoffyacht von Bill Gates.

Synthetischer Diesel Der Kohlenstoff hierfür stammt entweder aus pflanzlichen Reststoffen oder von fossilen Brennstoffen. Durch Hydrierung in Verbindung mit Fischer-Tropsch-Synthese kann das hergestellt werden. Dies kann als sogenannter Drop-in-Kraftstoff in herkömmlichen Motoren verwendet werden.

Biokraftstoffe Als Ergänzung des Spektrums könnten kleinere Mengen an Biokraftstoffen zum Einsatz kommen. Sehr große Mengen wären wegen der Limitierung der Anbauflächen nicht möglich.

Windkraft Windkraft könnte eine gute unterstützende Antriebskraft für herkömmliche Systeme sein und so die Emissionen deutlich senken. Mit Einschränkung der Verfügbarkeit von Wind kämen verschiedene Optionen zur Wahl. Der Vorteil ist die weitgehende Unschädlichkeit.

Klassische Segelschiffe Segelschiffe sind eine seit Jahrhunderten erprobte, aber inzwischen überholte Technik. Hierbei treibt der Wind die Segel der Schiffe an. Inzwischen ist dies kaum noch wirtschaftlich konkurrenzfähig für den weltweiten Transport. Heute gibt es neuere Techniken außer gewöhnlichen Segeln.

Flettner-Rotor Mit Flettner-Rotoren ließe sich eine Unterstützung für den Hauptantrieb mit Windkraft realisieren. Noch ist das nicht im großen Maßstab verbreitet. Es gibt dies schon seit über hundert Jahren, es wird jetzt mit den neuen Klimazielen wieder aktuell.

Nuklearantrieb Heute meist nur noch im militärischen Bereich bei Atom-U-Booten, großen Flugzeugträgern oder Eisbrechern eingesetzt. Für kommerzielle Zwecke haben sich Reaktorschiffe als nicht wirtschaftlich herausgestellt. Der Vorteil ist, das man jahrelang ohne Tankstopps unterwegs sein könnte.

Siehe auch Umweltschutz in der Seeschifffahrt Emissionen durch die Schifffahrt Internationales Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe

Literatur John Erik Hagen: Sustainable Power, Autonomous Ships, and Cleaner Energy for Shipping. Artech House, Norwood MA, 2022, ISBN 978-1-63081-799-2 F. Baldi, A. Coraddu, M. E. Mondejar: Sustainable Energy Systems on Ships: Novel Technologies for Low Carbon Shipping. Elsevier, Cambridge MA, 2022, ISBN 978-0-12-824471-5 S. Reynolds: Sustainable Shipping: Navigating the Future of Eco-Friendly Maritime Transport, Transplux, ISBN 979-8344949031 Uwe Jacobshagen: Green Shipping – Schiffsbetrieb und Umweltschutz: Sachstand und derzeitige Entwicklung. Springer Vieweg, Wiesbaden 2025, ISBN 978-3-658-46806-4 Gregor Hosel: Abschied vom Schweröl. In: MIT Technology Review Nr. 3/2024, S. 60–64 Mark Z. Jacobson: No Miracles Needed, Cambridge University Press, 2023, ISBN 978-1-009-24954-6: Kapitel 4.1.2.2. Water Vessels, S. 58–61 Kapitel 4.2.4.2. Marine Vessels, S. 75

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Kategorie:Schiffsantrieb Kategorie:Emissionsarme Mobilität