Power-to-Gas für die Schiff­fahrt

Über die Power-to-Gas-Technologie könnten auch Ozeanriesen sauberer angetrieben werden (Bild: Löfken)

Über die Power-to-Gas-Technologie könnten auch die bis zu 400 Meter langen Containerschiffe wie hier im Hamburger Hafen sauberer angetrieben werden (Bild: Löfken)

Immer wieder weisen Wissen­schaftler auf die Gefahr von Schad­stoffen aus der Schiff­fahrt hin. Feinstaub­partikel, Schwefel- und Stickoxide belasten das Klima und die Gesundheit der Küsten­bewohner stark. Entschärfen lässt sich diese Proble­matik durch Methan – vorzugs­weise hergestellt im Power-to-Gas-Prozess des Zentrums für Sonnen­energie- und Wasser­stoff-Forschung Baden-Württemberg ZSW. Das synthe­tische Gas kann nahezu feinstaub­frei als klima­freundlicher Antrieb für Schiffe und andere Fahrzeuge dienen.

Wenn Kreuzfahrt­schiffe, Frachter oder Fähren in See stechen, emittieren sie tonnen­weise Schad­stoffe. Schwefel- und Stickoxide, Partikel sowie Kohlen­dioxid belasten die Luft, gefährden das Klima und bedrohen die Gesund­heit von Menschen weit über die großen Hafen­städte hinaus. Davor warnen Umwelt­schützer und Gesundheits­experten immer wieder. Selbst während der Liege­zeiten im Hafen stoßen Schiffe massiv Abgase aus, wenn ihre Diesel-Genera­toren den Strom an Bord erzeugen. Weil es billiger als Schiffs­diesel ist, treibt das noch wesent­lich schadstoff­reichere Schweröl die Motoren auf hoher See an. In Küsten­nähe ist es gemäß EU-Ver­ordnung mittler­weile verboten. Unter den Gift­stoffen, die sich in den schwarzen Schwaden verbergen, gelten vor allem die Rußpartikel als gesundheits­gefährdend. Eine jüngst veröffent­lichte Studie des Helmholtz Zentrums München, der Universität Rostock und weiterer Institute kommt zu dem Schluss, dass diese Partikel schwere Lungen­krankheiten auslösen können.

„Die Luft­verschmutzung durch die Schifffahrt und die Folgen für Mensch und Klima wurden lange Zeit unterschätzt“, sagt ZSW-Wissen­schaftler Michael Specht. Ruß­partikel­filter könnten das Problem kurz­fristig eindämmen, wirkungsvoller sei jedoch, die schäd­lichen Kraft­stoffe Schweröl und Schiffs­diesel durch sauber verbren­nendes, CO2-neu­trales Methan aus dem Power-to-Gas-Verfahren zu ersetzen, erklärt Specht. Das Konzept sieht die Her­stellung von Wasser­stoff aus über­schüssigem Ökostrom mittels Elektro­lyse vor. Dieser nach­haltige Wasser­stoff lässt sich zusammen mit vorzugs­weise biogenem Kohlen­dioxid zu Methan umwandeln, das sich im Erdgas­netz speichern oder aber direkt in Haushalten, der Industrie und als CO2-neutraler Kraftstoff für Erdgas­autos verwenden lässt.

Diese Option für eine klima­freundliche Mobi­lität hat das ZSW bereits im Rahmen mehrerer Forschungs­projekte erfolgreich nachgewiesen und die Techno­logie gemeinsam mit Unter­nehmen zur Marktreife geführt. So haben die Wissen­schaftler mit ihrer lang­jährigen Forschung, Entwick­lung und Demon­stration von Power-to-Gas maß­geblich zum Bau und Betrieb einer indus­triellen Sechs-Megawatt-Anlage im nieder­sächsischen Werlte beigetragen. „Methan kann zu LNG, Liquefied Natural Gas, verflüssigt werden. Die Technik, um damit Schiffs­motoren und Bordstrom-Gene­ratoren anzutreiben, ist vorhanden und wird in der Binnen­schifffahrt bereits eingesetzt. Dabei werden so gut wie keine Feinstaub­partikel mehr ausge­stoßen“, erklärt Specht.

Fossiles LNG bietet jedoch nicht die vom ZSW ange­strebte Lösung. Denn einer­seits kann beim Transport Methan in die Atmosphäre entweichen; zum anderen würde sich Europa, wie beim Erdöl, in eine starke Import­abhängigkeit begeben. Mit Power-to-Gas indes lässt sich der Kraftstoff  in Deutsch­land oder anderen euro­päischen Staaten herstellen und dies auf ökologisch sinn­volle Weise. „Wenn LNG auf erneuer­barem Strom basiert, werden Schiffe damit künftig kohlen­dioxidneutral und schwefel­dioxidfrei fahren“, sagt Specht. Andere Schadstoffe würden ebenfalls immens gesenkt. Ein Vergleich der IAV Gruppe zeigt, dass ein Erdgas­auto nicht nur 99 Prozent weniger Partikel, sondern auch 90 Prozent weniger Stickoxid als ein Diesel-Fahrzeug (Euro 6) ausstößt. Diese Werte sind laut Specht auch auf die Schiff­fahrt übertragbar.

Der Wirkungs­grad von Strom zu LNG beträgt heute etwa 50 Prozent. „Wir können dies in Kauf nehmen, sofern wir die Erzeugungs­kapazitäten für rege­nerativen Strom ausbauen und damit konsequent den Weg in ein post­fossiles Zeitalter gehen“, sagt Specht. Die Kommis­sion der Euro­päischen Union teilt offenbar Spechts Sicht­weise: In ihrer am 20. Juli 2016 vorgelegten „Euro­päischen Strategie für Mobi­lität mit niedrigen Emis­sionen“ befürwortet sie den Einsatz von LNG und Power-to-Gas in der Schiff­fahrt sowie im LKW-Verkehr aus­drücklich. (Quelle: ZSW)

Links: Power-to-Gas-Technologie, Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung ZSW, Stuttgart

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