Im geschäftigen Hafen von Oxelösund, südlich von Stockholm, trotzt ein kleines orangefarbenes Lotsenboot den Wellen und dem Wetter, um ankommenden Schiffen beim Manövrieren in den Hafen zu helfen.

Unter seinem unscheinbaren Deck wird die Zukunft der Schifffahrt auf die Probe gestellt. Die Berühmtheit des Schiffes ist sein neuer Motor, der nicht mit dem üblichen, umweltschädlichen Diesel betrieben wird, den viele Schiffe verwenden, sondern mit Methanol, einem sauberen alkoholischen Kraftstoff, der als vielversprechender alternativer Schiffskraftstoff zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Nach Angaben der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) ist die Schifffahrt für etwa 3% der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Methanol wird als praktikable Alternative betrachtet, die nach Ansicht von Experten das Potenzial hat, die Emissionen der Schifffahrt um über 80% zu reduzieren.

Um diese Lösung zu testen, entwickelt und demonstriert ein internationales Forscherteam universelle, skalierbare Nachrüstsätze, die es Schiffen ermöglichen, Methanol in einem breiten Leistungsbereich (200 kW-4 MW) zu nutzen. Diese Tests sind Teil eines gemeinsamen, von der EU finanzierten Forschungsprojekts namens FASTWATER.

Das Forschungsteam befasst sich mit allen Aspekten des Übergangs zu Methanol als sauberem Kraftstoff für die Schifffahrt. Dazu gehören die Nachrüstung bestehender Schiffe und die Erprobung von Motoren der nächsten Generation, der Aufbau einer Versorgungskette für erneuerbare Kraftstoffe, die Zusammenarbeit mit Aufsichtsbehörden und die Schulung der Besatzungen für den sicheren Umgang mit dem neuen Kraftstoff.

Diese Innovationsoffensive zur Beschleunigung der Dekarbonisierung im Schifffahrtssektor bringt eine breite Palette von Interessengruppen zusammen.

Zu den Teilnehmern gehören Werften, ein Schiffseigner, Motorenhersteller, ein Ausrüstungslieferant, eine Klassifikationsgesellschaft, ein Methanolhersteller, ein großer europäischer Hafen sowie Forschungsinstitute aus Belgien, Deutschland, Griechenland, Schweden und Großbritannien.

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Eine der Herausforderungen bei der Umstellung der Schifffahrt auf saubere Energie ist die Menge an Platz, die benötigt wird, um genügend Energie zu speichern, um ein großes Schiff durch das Wasser zu treiben.

„Ein Hauptproblem der Elektrifizierung ist, dass die Energiedichte von Batterien recht gering ist. Sie reicht aus, um ein Auto anzutreiben, aber man müsste eine unhandliche Anzahl von Batterien mitführen, um ein Schiff anzutreiben“, sagt Sebastian Verhelst, Professor für Ingenieurwesen an der Universität Lund und der Universität Gent und Koordinator von FASTWATER.

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Viele Branchen sind schwer zu elektrifizieren. Die Schifffahrt ist eine von ihnen.

„Eine große Anzahl von Industrien ist schwer zu elektrifizieren. Die Schifffahrt ist eine von ihnen“, sagte er. Verhelst ist bekannt für seine Pionierarbeit im Bereich der Technologien für erneuerbare Kraftstoffe – insbesondere Wasserstoff und Methanol – in Verbrennungsmotoren.

Er hat auch Wasserstoff als alternativen Kraftstoff für die Schifffahrt in Betracht gezogen. Wasserstoff ist zu einer beliebten Option für alle Arten von schwer zu dekarbonisierendem Energiebedarf geworden, von der Luftfahrt bis zur Stahlproduktion. Laut Verhelst ist das Problem mit Wasserstoff jedoch seine geringe Energiedichte – die Menge an Energie, die in einem bestimmten Volumen gespeichert ist.

„Wenn Sie ein Schiff damit antreiben wollten, bräuchten Sie einen sehr großen Kraftstofftank. Methanol hingegen ist kompakter, was es zu einer guten Option macht“, sagte er.

Entwerfen für die Zukunft

Das FASTWATER Team hat Methanol-Antriebssysteme für vier verschiedene Schiffstypen nachgerüstet und entwickelt, um die Machbarkeit und Skalierbarkeit von Methanol für den nachhaltigen Transport auf dem Wasser zu beweisen.

In Schweden hat das Team einfach den Dieselmotor des Lotsenboots durch einen Methanolmotor ersetzt.

„Das bedeutete eine Reihe von Änderungen an dem Schiff“, sagte Albert Wiström von der schwedischen Schifffahrtsbehörde.

Es wurde ein doppelwandiges Kraftstoffsystem installiert, einschließlich eines doppelwandigen Methanoltanks, doppelwandiger Rohrleitungen und Leck-/Hitzedetektoren, die alle in den Standardmaschinenraum integriert wurden. Neben den technischen Anpassungen gab es auch menschliche Herausforderungen.

„Wir mussten die Besatzung umschulen“, sagte Wistrom. „Sie hatten zwar jahrzehntelange Erfahrung mit Dieselmotoren, aber jetzt mussten sie plötzlich mit einem neuen Kraftstoff arbeiten.“

Neben dem schwedischen Lotsenboot hat das FASTWATER Team auch Methanolmotoren für ein deutsches Flusskreuzfahrtschiff, ein griechisches Küstenwachschiff und einen Hafenschlepper namens Methatug entwickelt.

Belgiens kleiner grüner Schlepper

Im Mai 2024 wurde die Methatug als „Weltneuheit“ vorgestellt. Dieses in Zusammenarbeit mit dem Hafen von Antwerpen-Brügge in Belgien entwickelte Dual-Fuel-Schiff verfügt über Motoren, die für den Betrieb mit bis zu 80% Methanol umgerüstet wurden.

Er fasst 12.000 Liter (genug für zwei Wochen Betrieb) und hat eine Pfahlzugkraft von 50 Tonnen – und das alles bei einer deutlichen Reduzierung von Treibhausgas-, Partikel-, Schwefel- und Stickoxidemissionen.

Der Schlepper ist Teil des Umweltprogramms des Hafens und ein wichtiger Schritt auf dem Weg, bis 2050 vollständig klimaneutral zu werden.

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Theoretisch können wir eine Menge mit Methanol machen. Aber grünes Methanol ist immer noch nur in begrenzten Mengen verfügbar.

Aber die Konstruktion des Dual-Fuel-Motors war keine leichte Aufgabe. „Es war sehr schwer zu bauen“, sagte Verhelst. „Wir waren die ersten, die das für einen Schlepper gemacht haben, was bedeutete, dass wir eine Menge Dinge herausfinden mussten.

Ein Hauptproblem, auf das sie stießen, waren die Sicherheitsvorschriften. Methanol ist ein relativ neuer Treibstoff für die Schifffahrt, d.h. die Vorschriften haben sich noch nicht durchgesetzt. Dies führte bei den FASTWATER Forschern zu erheblichen Unsicherheiten.

„Wir sind mehrmals gegen eine Mauer gestoßen“, sagte Verhelst. „Ein Bereich, der uns Sorgen bereitet, ist die Brandsicherheit. Methanol ist leichter entflammbar als Diesel, also mussten die Sicherheitsstandards höher sein. Aber wir wussten nicht wirklich, wie viel höher.

Dennoch ist Verhelst froh, dass sie durchgehalten haben. Indem sie all diese Herausforderungen meisterten, ebneten sie den Weg für andere, die folgen sollten.

Das Methanol-Rätsel: Angebot und Nachfrage

Die schwedische Schifffahrtsbehörde möchte mehr Schiffe mit Methanolmotoren nachrüsten, aber es gibt noch ein anderes Problem: einen Mangel an Methanol.

Wenn Methanol wirklich klimafreundlich sein soll, muss es grünes Methanol sein. Das bedeutet entweder E-Methanol, das aus abgeschiedenem CO₂ und erneuerbarem Wasserstoff hergestellt wird, oder Biomethanol, das aus nachhaltiger Biomasse oder Abfällen gewonnen wird. Beide haben einen viel geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck im Vergleich zu herkömmlichem Methanol, das in der Regel aus Erdgas oder Kohle hergestellt wird.

Das schwedische Pilotboot zum Beispiel wird mit Biomethanol angetrieben, das aus dem Bioabfall einer schwedischen Zellstofffabrik hergestellt wird, womit sich der Kreis der Nachhaltigkeit schließt.

Derzeit ist das weltweite Angebot an grünem Methanol jedoch begrenzt, und die Ausweitung der Produktion ist eine Herausforderung. Dieser Engpass könnte den Übergang der Schifffahrtsindustrie zu emissionsarmen Kraftstoffen verlangsamen.

Die EU-Klimagesetzgebung – wie das Fit for 55-Gesetzespaket zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Senkung der Emissionen und die im Januar 2025 in Kraft getretene FuelEU Maritime Regulation – fördert die Verwendung erneuerbarer Kraftstoffe in der Schifffahrt, indem sie Emissionsziele und Anreize setzt.

Allerdings muss das Angebot mit der Nachfrage Schritt halten.

„Theoretisch können wir mit Methanol viel machen“, sagt Verhelst. „Aber grünes Methanol ist immer noch nur in begrenzten Mengen verfügbar.“ Er räumte jedoch ein, dass sich bereits Änderungen abzeichnen.

„Große Schiffsbetreiber beginnen, sich für Methanol zu engagieren, was hoffentlich in naher Zukunft zu bedeutenden Fortschritten führen wird.“

Die Forschung in diesem Artikel wurde durch das Horizon-Programm der EU finanziert. Die Ansichten der Interviewpartner spiegeln nicht unbedingt die der Europäischen Kommission wider. Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat, teilen Sie ihn bitte in den sozialen Medien.