Weniger Emissionen in der Schifffahrt dank Future Fuels

Die Schifffahrt spielt eine entscheidende Rolle in der Weltwirtschaft, da 90% des Welthandels über sie abgewickelt werden. Die Herausforderung besteht darin, dass sie auch 3% aller Treibhausgasemissionen verursacht. Die Internationale Seeschifffahrts-Organisation (IMO) hat eine Strategie verabschiedet, um die Emissionen zu verringern. Alternative Kraftstoffe spielen dabei eine grosse Rolle.

(Auszug aus der Nachhaltigkeitsbroschüre)

Um die Auswirkungen der Schifffahrt auf die Umwelt zu reduzieren, hat IMO eine Strategie zur Verringerung der Treibhausgasemissionen verabschiedet. Einerseits soll das Schiffdesign optimiert werden, damit weniger Kraftstoff verbraucht wird. Andererseits gilt das Hauptaugenmerk dem Kraftstoff selbst: Angesichts wachsender Umweltauflagen und eines steigenden gesellschaftlichen Bewusstseins für Nachhaltigkeit sind traditionelle fossile Brennstoffe nicht mehr zeitgemäss.

Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) fordert von der Schifffahrt, ihre Treibhausgasemissionen bis 2050 um 50% gegenüber dem Niveau von 2008 zu senken. Einen wesentlichen Beitrag dazu leisten Kunden von Trafag, die Schiffsmotoren herstellen

Future Fuels – alternative, emissionsarme oder sogar emissionsfreie Kraftstoffe – bieten innovative Lösungen, um die CO₂-Emissionen in der Schifffahrt drastisch zu reduzieren. Doch auch sie bringen Herausforderungen mit sich. So muss an Land eine entsprechende Infrastruktur für die Betankung der Schiffe vorhanden sein. Und die Produktion muss ebenfalls wirtschaftlich und nachhaltig erfolgen. Darüber hinaus muss der Kraftstoff nicht nur umweltfreundlich und kostengünstig sein, sondern auch sicher an Bord und in ausreichender Menge für lange Fahrten an Bord gespeichert werden können. Es wurden bereits Motoren entwickelt, die sich mit alternativen Kraftstoffen betreiben lassen.

Geeignete alternative Kraftstoffe für grosse Frachtschiffe

Für grosse Frachtschiffe, die in der Vergangenheit primär mit Schweröl (Heavy Fuel Oil, HFO) betrieben wurden, bieten sich primär drei alternative Treibstoffe an: Flüssiggas (Liquefied Natural Gas, LNG), Methanol und Ammoniak. Wasserstoff hingegen wird heute für grosse Schiffe oder längere Strecken als ungeeignet beurteilt, weil es eine geringe Energiedichte aufweist und Wasserstofftanks somit zu viel Platz auf dem Schiff beanspruchen würden. LNG hingegen wird bereits heute in grossem Umfang eingesetzt, insbesondere in den sogenannten Dual-Fuel-Motoren. Diese können sowohl mit LNG als auch mit flüssigen Kraftstoffen wie HFO oder Schiffdiesel betrieben werden. Methanol als Kraftstoff bietet Emissionsvorteile, ist bereits gut verfügbar und den heutigen Kraftstoffen vor allem bezüglich Handhabung und Verbrennung relativ ähnlich, was Entwicklungszeiten und -risiken reduziert. Ammoniak (NH₃) ist eine interessante Alternative, da es im Gegensatz zum kohlenstoffbasierten Methanol bei der direkten Verbrennung kein CO₂ erzeugt.

Ausserdem kann es mit konventionellen Verfahren in grossen Mengen aus umweltfreundlich erzeugtem Wasserstoff hergestellt werden. Ammoniak hat zudem eine wesentlich höhere Energiedichte als Wasserstoff und lässt sich daher wirtschaftlicher lagern und transportieren als Wasserstoff. Allerdings ist es sehr giftig und weist Verbrennungseigenschaften auf, die bei der Entwicklung und dem Betrieb von Motoren und Schiffen besondere Herausforderungen darstellen.

Da grosse Frachtschiffe für eine Lebensdauer von 20 bis 40 Jahren gebaut werden und heute noch nicht klar ist, welche Treibstoffe sich langfristig durchsetzen werden, sind die heutigen Schiffsmotoren oft für mehrere Kraftstoffe ausgelegt. Zudem wird in den nächsten Jahren ein Teil der bestehenden Flotte so umgerüstet, dass auch ältere Motoren mit den Future Fuels betrieben werden können.

Welche Bedeutung hat dies für die Druckmessung?

Aufgrund der unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften der neuen Kraftstoffe muss auch die Druckmessung an den Motoren und Aggregaten angepasst werden. Während man bei LNG und Methanol noch weitgehend auf bestehende Technologien und Produkte zurückgreifen kann, müssen für mit Ammoniak betriebene Motoren teilweise neue Drucktransmitter entwickelt und integriert werden. Die Messzelle der Drucktransmitter ist aus Edelstahl gefertigt und komplett verschweisst. Sie wird durch Ammoniak nicht beschädigt. Die heute als Dichtungsmaterial verwendeten Elastomere hingegen sind nicht für den Kontakt mit Ammoniak geeignet. Um allfällige Leckagen zu vermeiden, muss deshalb die Dichtungsgeometrie angepasst oder mit gedichteten Doppelkammern gearbeitet werden.

Ausserdem ist die Explosionsgefahr bei Ammoniak grösser als bei HFO. Daher müssen bei ammoniakbetriebenen Motoren häufiger entsprechend zertifizierte Drucktransmitter eingesetzt werden. Trafag entwickelt deshalb in enger Zusammenarbeit mit namhaften Schiffsmotorenherstellern massgeschneiderte Drucktransmitter, die sicher, zuverlässig, exakt und kostengünstig sind. Trafags langjährige Erfahrung in der Sensorenentwicklung, ihr Know-how in wichtigen Kerntechnologien und eine flexible Fertigung ermöglichen es, schnell Lösungen mit einem hohen Reifegrad zu entwickeln und so die Entwicklungszeit neuer Motoren zu verkürzen. Damit trägt Trafag einen wichtigen Teil zur Umstellung auf die umweltfreundlicheren Treibstoffe in der Schifffahrt bei.