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Instrumente zum Klimaschutz aus Schiffbau und -betrieb

Erstellt am: 29.07.2008 | Stand des Wissens: 29.05.2024
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Da die Emissionen von Klimagasen in der Schifffahrt proportional zum Treibstoffverbrauch sind, zielen die verschiedenen Maßnahmen des Klimaschutzes aus Schiffbau und -betrieb darauf, diesen zu senken. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Verringerung des Energieverbrauchs des Antriebs; doch auch der Energieverbrauch anderer Bordsysteme darf nicht außer Acht gelassen werden. Weil die Antriebsleistung durch den Schiffswiderstand und die Fahrtgeschwindigkeit bestimmt wird, setzen alle möglichen Lösungen an einem dieser beiden Faktoren an. Maßnahmen wie die Optimierung von Schiffsformen oder wetter- und strömungsabhängige Navigation und Routung bemühen sich um die Reduzierung des Widerstandes; Maßnahmen wie das sogenannte "Slow steaming" wirken auf den Treibstoffverbrauch, indem die Geschwindigkeit variiert wird.
Grundsätzlich wird der Energieverbrauch im Wassertransport durch die Ladungsmenge / Passagierzahl und die Geschwindigkeit bestimmt. Mit der auf Erfahrungswerten beruhenden Admiralitätsformel wird ausgehend von einem Vergleichsschiff die notwendige Antriebsleistung näherungsweise bestimmt. Der Widerstand hängt danach quadratisch und die erforderliche Antriebsleistung in der dritten Potenz von der Geschwindigkeit ab, während die Wasserverdrängung mit dem Exponenten 2/3 in die Abschätzung der erforderlichen Antriebsleistung eingeht [Warn05, S.158].

Die Energieeffizienz eines Schiffes ist abhängig von der Effizienz der Maschine, des Propellers und des Schiffskörpers. Die für die Fortbewegung eines Schiffes erforderliche Energie ist eine Funktion der erforderlichen Antriebsleistung (daneben wird Energie für die anderen Bordsysteme benötigt). Die benötigte Antriebsleistung P ergibt sich als Produkt des Schiffswiderstands R und der Geschwindigkeit V. Demnach gilt:

P = R x v

Der gesamte Widerstand lässt sich in Komponenten aufteilen, die im freien Wasser je nach der Schiffsgeschwindigkeit einen unterschiedlichen Anteil am Gesamtwiderstand haben. Bei schnellen Schiffen beträgt der Reibungswiderstand rund 45 Prozent, der Wellenwiderstand 40 Prozent, der Verwirbelungswiderstand 5 Prozent und der Luftwiderstand 10 Prozent. Bei langsamen Schiffen macht der Reibungswiderstand rund 90 Prozent, der Wellenwiderstand 5 Prozent, der Verwirbelungswiderstand 3 Prozent und der Luftwiderstand 2 Prozent aus.

Der Reibungswiderstand entsteht durch die hemmende Wirkung des am Rumpf vorbeiströmenden Wassers, er hängt ab von der benetzten Oberfläche, der Rauheit (zum Beispiel infolge von Bewuchs) und der Geschwindigkeit.

Der Wellenwiderstand erfasst die Widerstände, die aus der Wellenerzeugung infolge der Bewegung des Schiffs durch das Wasser entstehen. Er wird durch die Schiffsgeschwindigkeit und, bei gegebener Verdrängung, die Schiffslänge bestimmt. Er wächst im niedrigen Geschwindigkeitsbereich im Quadrat zur Geschwindigkeit, bei Erreichen der sogenannten "Rumpfgeschwindigkeit" aber wesentlich stärker und erreicht dann eine Schwelle, die "Wellenwand", bei der steigende Antriebsleistung praktisch keinen Geschwindigkeitszuwachs bewirkt. In flachem Wasser nimmt der Wellenwiderstand stark zu. Daher sind in überwiegenden Flachwasserrevieren (beispielsweise bei Fährverkehren und in der Binnenschifffahrt) der möglichen Geschwindigkeit für konventionelle Schiffskörper enge Grenzen gesetzt, andererseits wird versucht, mit innovativen Schiffsformen (zum Beispiel Katamaran) den Wellenwiderstand drastisch zu reduzieren.

Der Verwirbelungswiderstand bezeichnet die Energieverluste, die durch den Strömungsabriss und die Bildung von Wirbeln besonders am Heck des Schiffes entstehen.

Der Luftwiderstand ist bei Windstille im Wesentlichen proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit [MAN08, S.7f.].

Mit strömungstechnisch optimierten Schiffsformen lassen sich Wellen-, Verwirbelungs- und Luftwiderstand eines Schiffes reduzieren, was zu geringerem Treibstoffverbrauch bei gegebener Geschwindigkeit führt. Die entsprechenden Entscheidungen werden bereits in der Entwurfsphase des Schiffs getroffen. Der Erfahrungsgrundsatz "Länge läuft" bedeutet, dass schlanke Schiffsformen geringere Widerstände bieten und weniger Antriebsleistung erfordern bzw. höhere Geschwindigkeiten bei gleicher Leistung ermöglichen. Dem stehen höherer schiffbaulicher Aufwand und ungünstigere Laderaumgeometrien gegenüber, auch setzt bei den großen Containerschiffen die erforderliche Steifigkeit des Schiffskörpers Grenzen [Witt04, HoKl08]. In der Praxis gehen daher steigende Geschwindigkeiten mit zunehmenden Länge/Breite-Verhältnissen und abnehmender Völligkeit einher. Für schnelle Binnenschiffe bieten sich Mehrrumpfschiffe (Katamaran) an. Eine glatte Rumpfoberfläche reduziert den Reibungswiderstand. Der Einsatz für Meeresorganismen giftiger zinnorganischer Anstrichmittel (TBT) zur Reduzierung des Bewuchses ist mittlerweile verboten, die Ersatzmittel auf Kupferbasis sind deutlich teurer und weniger standfest. Darüber hinaus wird das Konzept der "Luftschmierung" bisher an vier Binnenschiffen (Futura Carrier) und einem Küstenmotorschiff (Air Cavity System) erprobt.

Um eine möglichst hohe Propulsionseffizienz zu erreichen, werden die größtmöglichen Propeller eingesetzt. Aus Rücksicht auf die Festigkeit und die Fertigungstechnik werden 10 m Durchmesser kaum überschritten, die bisher größten Propeller umfassten 11 m. Grenzen setzen darüber hinaus die Hinterschiffsform, der nötige Abstand zwischen Propellerblattspitze und Rumpf sowie die Forderung, dass die Propeller immer voll eingetaucht sein sollen, was bei häufig in Ballast fahrenden Schiffen weitere Einschränkungen mit sich bringt. Daher liegt bei Bulkcarriern und Tankern der Propellerdurchmesser im Allgemeinen unter 2/3 des Tiefgangs, bei Containerschiffen unter 3/4. Ein hoher Propellerdurchmesser geht einher mit niedrigen Drehzahlen. Bereits seit längerem bekannte Lösungen, für die deutliche Treibstoffersparnisse nachgewiesen wurden, sind Kontrapropeller, bei denen zwei Propeller auf einer Achse gegenläufig rotieren, Propellerummantelungen, Leiträder und andere Maßnahmen zur Minderung des Dralls im Propellerstrahl [Warn05, S.166f.]. Wichtig ist die Beherrschung der Kavitation. Dieses Phänomen bewirkt, dass bei zu hohen Propellerbelastungen Wasserdampfblasen auf der Blattoberfläche entstehen, die dann implodieren. Die Folge sind Beschädigungen des Propellers, Schwingungen und Lärmbelästigung. Für die weitere Entwicklung werden einerseits ein integrierter Entwurf von Rumpfform, Propeller und Ruder und andererseits die Entwicklung neuartiger großflächiger Propulsoren (Schaufelräder, "Walschwanz", biomechanische Propulsoren) angestrebt [WbTP06, S.12].

Für die nahe Zukunft wird weiterhin der langsam laufende Zweitaktmotor als Hauptmaschine dominieren. Das theoretisch mögliche Potenzial ist bereits weitgehend ausgeschöpft. Verbesserungen werden durch die Entwicklung von Hochtemperatur-resistenten Materialien und eine höhere Nutzung der Abwärme über die bekannten Abgasturbinen und -dampfkessel hinaus angestrebt. Als Forschungsziel 2020 für ein "Niedrigenergie und Niedrigemissionsschiff" wird angegeben: "Neue effiziente Propulsiontechnik ist integriert in innovative Rumpfformen, um den Leistungsbedarf grundlegend zu vermindern. Diverse Leistungsversorger arbeiten mit Primärenergieträgern mit äußerst niedrigen Emissionen, Brennstoffzellen und erneuerbaren Quellen. Hybridantriebe und intelligente Leistungsnetze maximieren den effizienten Energieeinsatz"[WbTP10, S.11]. 
Während die oben beschriebenen technischen und schiffbaulichen Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz vornehmlich beim Bau neuer Schiffe wirksam werden, zielen Maßnahmen in der Bestandsflotte zur Emissionsminderung auf einen Treibstoff sparenden Schiffsbetrieb durch:
  • Flottenmanagement, Logistikoptimierung,
  • Reiseoptimierung und
  • Energiemanagement [IMO09, S.46f.].
Flottenmanagement und Logistikoptimierung umfassen Maßnahmen, um die Energieeffizienz der Transportkette zu optimieren. Eine wirksame Methode zur Reduzierung des Treibstoffverbrauchs ist die Verringerung der Schiffsgeschwindigkeit (slow steaming). Sie kommt vor allem im Containerverkehr zum Tragen, wird aber auch im Massengutverkehr angewandt, bis hin zum Konzept der "schwimmenden Lagerhaltung". Maersk zufolge ist mit der Reduzierung der Geschwindigkeit eine Emissionsminderung um 14 Prozent je Container möglich [ScPa11, S. 16]. Für große Containerschiffe mit v = 25 kn wurde unter Berücksichtigung der zur Erbringung der gleichen Transportleistung erforderlichen Flottenvergrößerung eine Verringerung des Treibstoffverbrauchs um 37 Prozent bei der unter den getroffenen Annahmen optimalen Geschwindigkeit von 20,7 kn errechnet. Eine Halbierung der Geschwindigkeit der Containerschiffflotte könnte sogar bis zu 70 Prozent Emissionssenkung erbringen. Eine verallgemeinernde Analyse unter Berücksichtigung von Profitabilitätskriterien kommt zu folgendem Schluss: Auch, wenn die Geschwindigkeitsreduzierung zusätzliche Schiffe erfordert, können auf den meisten Routen immer noch CO2-Einsparungen erzielt werden, wenn auch geringere und zu höheren Kosten je vermiedener Tonne CO2. Die Option wird für Reeder bei Einführung des Emissionshandels in der Schifffahrt interessant [CoWaWi09].
Reiseoptimierung durch wetter- und strömungsabhängige Navigation und Routung ist in der Schifffahrt schon in der Zeit der Segelschifffahrt üblich und notwendig gewesen. Mit der Entwicklung von großräumigen Wettermodellen und längerfristigen Prognosen ist die Wetterroutung als Optimierung der Reiseroute unter Nutzung von Wind und Strömung mit dem Ziel der Einsparung von Treibstoff oder Reisezeit zu einer allgemein von Wetterdiensten und Software-Firmen angebotenen Leistung geworden. Berichtet wird von Treibstoffeinsparungen bis zu 10 Prozent. Auch von der infolge der Klimaerwärmung möglich werdenden Nutzung der Nordost- und Nordwest-Passage durch das Eismeer wird eine Verminderung des Treibstoffverbrauchs erwartet [LaEy09].
Das Energiemanagement umfasst die optimale Wartung und den optimalen Betrieb von Haupt- und Hilfsmaschinen und Nebenaggregaten und allen Verbrauchern an Bord, so besonders für die Ladungskühlung. Treibstoffeinsparungen bei der Stromerzeugung an Bord sind durch einen Landstromanschluss im Hafen möglich, wobei aktuell insbesondere über Landstromanschlüsse für Kreuzfahrtschiffe als Großverbraucher diskutiert wird.
Neben den genannten Maßnahmen, die allesamt auf eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs zielen, gibt es auch Versuche, alternative umweltfreundlichere Energiequellen zu erschließen.So gilt Erdgas auf mittlere Sicht als mögliches Substitut für die heute gebräuchlichen Schifftreibstoffe. Gegenwärtig werden Motoren für Erdgas in flüssiger Form (LNG) oder in komprimierter Form (CNG) entwickelt, für geringere Leistungen werden sie bereits angeboten. LNG-Motoren emittieren weniger CO2, kein SO2 oder NOx. Die geringeren CO2-Emissionen werden durch höhere Methan-Emissionen teilweise kompensiert. Bisherige Anwendungen von Erdgas sind der Einsatz von auf LNG-Tankern verdampfendem Erdgas (boil-off) für die Hilfsmaschinen. In Norwegen werden ca. 15 kleinere Schiffe (Fähren, Offshore-Versorger, Kümos und Schiffe der Küstenwache) mit Erdgas betrieben. Die Betriebserfahrungen werden als ausgezeichnet angegeben. Mit der "Methane Julia Louise" wurde 2010 der erste einer Serie von 4 LNG-Carriern abgeliefert (Werft: Samsung Heavy Industries, Korea, 170,000 m3), dessen diesel-elektrischer Antrieb sowohl mit Schweröl (HFO), Marine Diesel (MDO) oder verdampftem Ladungsgas (boil-off) arbeiten kann. Die erste große Passagierfähre mit Gasantrieb, die M/S Viking Grace, wird seit Mitte Januar 2013 von der finnischen Viking Line auf der Route Turku-Stockholm eingesetzt (Bauwerft STX Turku, 2.800 Passagiere, 1.275 m Lkw-Spur, 550 m für Pkw, 22 kn) [VIKI13]. Weitere Neubaubestellungen für den Einsatz in der Ostsee sehen als Option LNG-Antrieb vor. Die finnische Gasum Oy plant den Bau eines LNG-Terminals zur Versorgung von Schiffen im Hafen von Porvoo. Ein Entwurf für ein Containerschiff mit LNG-Antrieb wurde 2010 von Det Norske Veritas vorgelegt. Samsung Heavy Industries (SHI) entwickelte 2009 ein LNG-betriebenes Fährschiff, bei dem die erwarteten Schadstoff-Emissionen um 90 Prozent reduziert wurden [BMVI19b]. LNG-Antriebsanlagen sind wegen des schwer zu handhabenden Treibstoffs deutlich teurer und sie erfordern mehr Raum, unter anderem wegen der geringeren Energiedichte. Auch während der Liegezeit in den Häfen sollen die Emissionen reduziert werden. So kommen seit 2018 im Hamburger Container-Terminal Burchardkai LNG-PowerPacs zum Einsatz. Diese werden vom Terminal aus an Bord gebracht und versorgen das Schiff während des Hafenaufenthaltes mit Strom, um die Benutzung der Hilfsdieselmotoren zu vermeiden. Mit den vier geplanten PowerPacs könnten pro Jahr bis zu 400 Schiffsanläufe versorgt werden. Ebenso werden nicht nur die lokalen Luftschadstoffe reduziert, sondern auch bis zu 3.600 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart [BMVI18w].
Eine 2020 veröffentlichte Studie des International Council on Clean Transportation (ICCT) belegt, dass der Methan-Austritt deutlich höher ist, als bisher angenommen. Demnach sind Flüssigerdgase kurzfristig sogar klimaschädlicher als Marine Diesel (MDO). Über einen Zeitraum von 100 Jahren könnte zwar eine geringfügige Reduzierung der Emissionen erfolgen, jedoch nur unter Einsatz von state-of-the-art Technologien, die bisher in lediglich 12% der LNG-betriebenen Schiffe genutzt werden [ICCT20].
Ein deutlicher Schub für den LNG-Antrieb wird jedoch im Kurzstreckenverkehr (besonders bei Fähren) aus der Ausweisung von SO2- Emissionskontrollgebieten (SECA) nach MARPOL Anlage VI erwartet, da Erdgas ein schwefelfreier Treibstoff ist [IMO09, S.51]. Eine entsprechende Studie zur maritimen LNG-Logistik im Nord-/Ostseeraum kommt zu folgenden Ergebnissen:
  • Fähr- und Ro-Ro-Schiffe werden erste Anwender sein, da sie stabile Einsatzprofile aufweisen, die Flotten groß (und auch relativ alt) sind und der Verbrauch über die kommenden Jahre hinweg stabil bleiben wird. Weitere Einsatzgebiete werden in der Binnenschifffahrt, lokalen Verkehren und bei Containerfeederschiffen gesehen.
  • Bergen, Göteborg, Lübeck, Swinoujscie und Stockholm sind als Versorgungshäfen geeignet, wobei in einigen Häfen weitere Nutzer identifiziert wurden und Bergen bereits über ein Terminal verfügt.
  • Die Emissionsgrenzwerte für Nord- und Ostsee lassen LNG ab 2016 als Treibstoff hoch relevant und wahrscheinlich wettbewerbsfähig werden, besonders bei hohen Ölpreisen und einem größeren LNG-Konsum an Land.
  • Regeln und Standards für LNG-Antriebssysteme sind verfügbar und wurden in Norwegen erprobt und inzwischen von der IMO verabschiedet.
  • LNG-Schiffe sind die beste verfügbare Option zur Minderung der Umweltbelastung in Nord- und Ostsee.
  • Für einen effizienten Betrieb in größerem Maßstab ist eine ausreichende Treibstofflogistik erforderlich [Mag08, S.3]. Auf dieses Problem konzentrieren sich auch die Pilotprojekte von "Clean Baltic Sea Shipping" (CLEANSHIP) im Rahmen des "Ostsee-Programms 2007-2013" der EU-Strategie für die Ostseeregion.
Nach einer dänischen Studie [DEPA10, S.12] lassen sich in der Fährschifffahrt des Landes kurzfristig Erfolge erzielen. Es gilt für den Erdgaseinsatz auf Schiffen:
  • Er bietet eine Lösung für das Problem der Luftemissionen.
  • Haupthindernis ist der hohe Kapitalbedarf.
  • Synergien für Dänemark ergeben sich aus den Entwicklungen in Nord- und Ostsee.
  • Ein wirtschaftlicher Einsatz ist Großverbrauchern möglich.
  • Erforderlich ist die Errichtung von Bunkerfazilitäten für die Kurzstreckenschifffahrt. Sie lassen sich in bestehende Wertschöpfungsketten integrieren.
  • Die Antriebstechnologie für Schiffe ist ausgereift und erprobt.
  • Die Sicherheitsanforderungen sind eine Herausforderung, aber beherrschbar.
Für den Einsatz kohlenstofffreier oder biogener Treibstoffe werden folgende innovative Ansätze verfolgt:
  • Biodiesel: Dieser trifft auf dieselben Barrieren wie im Landverkehr.
  • Windenergie als Hilfsantrieb über das SkySail-Konzept: SkySails ähneln einem Gleitschirm und erzeugen im Vergleich zu herkömmlichen "Segeln" das bis zu 5-fache an Vortrieb. Dabei nutzten sie die höheren Windgeschwindigkeiten in größerer Höhe. Das SkySails-System ist eine Form von Hybridantrieb, wird also nicht einzeln eingesetzt, sondern treibt gemeinsam mit dem Dieselmotor das Schiff an. Unter günstigen Bedingungen spart SkySails im Jahresmittel bis zu 30 Prozent Treibstoff ein [Toep09, S. 3].
  • Flettner-Rotoren: Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung von Windenergie im Schiffsverkehr sind sogenannte Flettner-Rotoren. Dieses System machte mit dem Stapellauf des Frachtschiffs "E-Ship 1" im August 2008 einen Schritt in Richtung Massentauglichkeit. Das System wurde bereits häufiger auf Privatyachten erprobt und konnte dort als Zusatzantrieb eine Kraftstoffersparnis von bis zu 35 Prozent erzielen. Physikalisch beruht der Vortrieb auf dem Magnus-Effekt, der dem Auftriebseffekt an einer Flugzeugtragfläche ähnelt [Toep09, S. 2].
  • Kernantrieb: Nach einer Studie von Babcock International lassen die Entwicklungen in Gesetzgebung und Klassifizierungsvorschriften einen neuen Anlauf für nuklearbetriebene LNG-Tanker aussichtsreich erscheinen; er wird aber aus ökologischen, politischen, kommerziellen und Sicherheitsgründen als "uninteressant" für die Schifffahrt angesehen [IMO09, S.100].
  • Auf längere Sicht wird der Einsatz von Brennstoffzellen in Verbindung mit elektrischen Antrieben erforscht. Eine 2018 veröffentlichte Machbarkeitsstudie über die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff in der Binnenschifffahrt empfiehlt nachdrücklich die Förderung von Pilotprojekten, um die technische Umsetzbarkeit praktisch zu belegen und somit Einstiegshürden zu beseitigen [RWTH18]. So sollen im Rahmen des Joint-Venture Projekts RH2INE bis 2024 zehn wasserstoffbetriebene Binnenschiffe im Rhein-Alpenkorridor zwischen Rotterdam und Köln verkehren [RH220].
  • Auch Sonnenenergie findet Anwendung auf Schiffen. Photovoltaikanlagen, die auf der Oberfläche der Schiffe installiert werden, treiben einen Elektromotor an und speisen eine Bordbatterie, die bei fehlender Sonneneinstrahlung den Vortrieb gewährleistet [Toep09, S. 4].
Untersuchungen der Klimagasvermeidungskosten verschiedener Maßnahmen in der Schifffahrt kamen zu dem Ergebnis, dass eine kosteneffiziente CO2-Vermeidung bei Kosten unter 50 USD/t CO2 möglich ist und dass auf dieser Basis rational begründete Anforderungen für die Regulierung definiert werden können [EESL10].

Publikationen

Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Umwelt- und Klimaschutz im Seeverkehr (Stand des Wissens: 28.10.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?408691
Literatur
[BMVI18w] Bundesministerium für Digitales und Verkehr (Hrsg.) Umweltfreundliche Energie für Containerschiffe im Hafen, 2018/08/22
[BMVI19b] Bundesministerium für Digitales und Verkehr (Hrsg.) LNG-Antriebe bei Seeschiffen: PSts Ferlemann übergibt weitere Förderbescheide, 2019/01/31
[CoWaWi09] James J. Corbett, Haifeng Wang, James J. Winebrake The effectiveness and costs of speed reductions on emissions from international shipping, veröffentlicht in Transportation Research Part D: Transport and Environment, Ausgabe/Auflage Volume 14, Issue 8, Elsevier, London, 2009/12, ISBN/ISSN ISSN 1361-9209
[DEPA10] Frank Stuer-Lauridsen , Jesper B. Nielsen, Thomas Odgaard , Mikkel Birkeland, Claus Winter Graugaard , Lars Petter Blikom, Núria Muro-Suné, Morten Andersen , Frederik Øvlisen Natural gas for ship propulsion in Denmark - Possibilities for using LNG and CNG on ferry and cargo routes, Kopenhagen, 2010
[EESL10] Magnus S. Eide, Öyvind Endresen , Rolf Skjong , Tore Longva , Sverre Alvik Cost-effectiveness assessment of CO2 reducing measures in shipping, veröffentlicht in Maritime Policy & Management, Ausgabe/Auflage 36: 4, London, 2010/04
[Har10] Haralambides, Hercules E On Containing CO2 Emissions in International Ocean Transportation: Some thoughts on the Case of Slow-Steaming, veröffentlicht in Joint UNECE-UNCTAD Workshop: Climate Change Impacts on International Transport Networks, 2010/09/08
[HoKl08] Uwe Hollenbach, Hilmar Klug Optimising Hull Forms for Design- and "Off-Design"-Conditions, veröffentlicht in HANSA International Maritime Journal, Ausgabe/Auflage 145.Jg./2008/Nr. 10, Hamburg, 2008
[ICCT20] Nikita Pavlenko, , Bryan Comer, , Yuanrong Zhou, , Nigel Clark, , Dan Rutherford The climate implications of using
LNG as a marine fuel, 2020/01
[IMO09] Buhaug, Ø., Corbett, J.J., Endresen, Ø., Eyring, V., Faber, J., Hanayama, S., Lee, D.S., Lee, D., Lindstad, H., Markowska, A.Z., Mjelde, A., Nelissen, D., Nilsen, J., Pålsson, C., Winebrake, J.J., Wu, W., Yoshida, K. Second IMO GHG study 2009, London, 2009
[Kle10] Klein, H. J. Ultra Slow Steaming - eine Strategie auf Dauer?, veröffentlicht in ISL Maritime Conference 2010, Bremen, 2010/09/28
[LaEy09] Lauer, A., Eyring, V., Corbett, J., u.a. Assessment of Near-Future Policy Instruments for Oceangoing Shipping: Impact on Atmospheric Aerosol Burdens and the Earth's Radiation Budget, veröffentlicht in ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY, Ausgabe/Auflage VOL. 43, NO. 15, 2009
[Mag08] MARINTEK Norwegian Marine Technology Research Institute, Baltic Energy Forum e.V., Germany, City of Swinoujscie, Poland, Gasnor AS, Norway (Co-ordinator), Hordaland Olje og Gass, Norway, Forskningsinstitutt AS, Norway, Stadtwerke Lübeck GmbH Maritime Gas Fuel Logistics - Developing LNG as a clean fuel for ships in the Baltic and North Seas, k.A., 2008
[MAN08] o.A. Basic Principles of Ship Propulsion, o.A.
[MaPa13] Maloni, Michael, Paul, Jomon Aliyas, Gligor, David M. Slow steaming impacts on ocean carriers and shippers, veröffentlicht in Maritime Economics & Logistics, Ausgabe/Auflage 2013 (15), 2013
[RH220] RH2INE (Hrsg.) Rhine Hydrogen Integration Network of Excellence, 2020
[RWTH18] RWTH Aachen Perspektiven für den Einsatz von Wasserstoff in der Binnenschifffahrt, 2018
[ScPa11] Schneidewind, Uwe, Palzkill-Vorbeck, Alexandra Suffizienz als Business Case: Nachhaltiges Ressourcenmanagement als Gegenstand einer transdisziplinären Betriebswirtschaftslehre, Wuppertal, 2011/11
[Toep09] Klaus Töpfer Hintergrundpapier Erneuerbare Schifffahrt - Wie innovative Techniken die Schifffahrt verändern, 2009/03
[VIKI13] Viking Line (Hrsg.) M/S Viking Grace handed over to Viking Line, 2013/01/10
[Warn05] Warnecke, Hans-Jürgen Schiffsantriebe - 5000 Jahre Innovation, Koehlers Verlagsgesellschaft mbH / Hamburg, 2005, ISBN/ISSN 3-78222-0908-7
[WbTP06] o.A. WATERBORNE TRANSPORT AND OPERATIONS - KEY FOR EUROPE'S DEVELOPMENT AND FUTURE - STRATEGIC RESEARCH AGENDA OVERVIEW, o.A., 2006
[WbTP10] k.A. Waterborne Strategic Research Agenda - Implementation Route Map Issue 2, 2010
[Witt04] Witthöft, H.J. Großcontainerschiffe: Die Entwicklung aus der Sicht des Germanischen Lloyd, veröffentlicht in Marine Forum, Ausgabe/Auflage (79) 2004, H. 5, Mittler / Hamburg, 2004/05, ISBN/ISSN 0172-8547
Weiterführende Literatur
[KrPu10] Prof. Dr.- Ing. S. Krüger, Dipl. Ing. Lennart Pundt Politische Rahmenbedigungen und technische Möglichkeiten beim Schiffbau zum Schutz des Klimas, Hamburg, 2010/10
Glossar
CNG Compressed natural gas = komprimiertes Erdgas (CH4) wie es zum Beispiel in Fahrzeugen getankt werden kann. Durch die Kompression auf ca. 200 bar erhöht sich der Energiegehalt bezogen auf das Volumen und somit z.B. die Reichweite eines Fahrzeuges bei gleichem Tankvolumen.
LNG
Liquified natural gas = Flüssigerdgas (CH4) wie es zum Beispiel in Fahrzeugen getankt werden kann. Durch Abkühlen auf -164 Grad Celsius schrumpft das Volumen auf ein sechshundertstel des Normvolumens. Damit erhöht sich der Energiegehalt bezogen auf das Volumen und somit zum Beispiel die Reichweite eines Fahrzeuges bei gleichem Tankvolumen. Für die aufwendige Verflüssigung werden circa 10 bis 25 Prozent der im Erdgas gespeicherten Energie aufgewendet, daher findet man im Straßenverkehr hauptsächlich compressed natural gas = komprimiertes Erdgas (CNG).
CH4
= Methan. Es ist ein farbloses, geruchloses und leicht brennbares Gas, das zu Kohlendioxid und Wasser verbrennt. Methan ist Hauptbestandteil von Erdgas, Biogas, Deponiegas und Klärgas. Als Erdgas dient es hauptsächlich der Beheizung von Wohn- und Gewerberäumen, als industrielle Prozesswärmeenergie, zur elektrischen Stromerzeugung und in kleinem Umfang als Treibstoff für Kraftfahrzeuge.
Methan gehört zu den klimarelevanten Treibhausgasen. Methan entsteht bei allen organischen Gär- und Zersetzungsprozessen, wie z.B. in Sümpfen, Nassreisfeldern und Massenviehhaltung. (Der Verdauungstrakt von Wiederkäuern produziert Methan.)
Nach Kohlendioxid ist Methan mit einem Anteil von knapp 20 Prozent wichtigster Verursacher des Treibhauseffekts, wobei es ein 20- bis 30-mal wirksameres Treibhausgas als CO2 ist. Die weltweiten Methanemissionen werden auf 500 Mio. Tonnen/Jahr geschätzt, davon gehen rund 70 Prozent auf menschliche Aktivitäten zurück.
Lkw Lastkraftwagen (Lkw) sind Kraftfahrzeuge, die laut Richtlinie 1997/27/EG überwiegend oder sogar ausschließlich für die Beförderung von Gütern und Waren bestimmt sind. Oftmals handelt es sich dabei um Fahrzeuge mit einer zulässigen Gesamtmasse zwischen 3,5 und 12 Tonnen. In Einzelfällen kann die zulässige Gesamtmasse diese Werte jedoch auch unter- beziehungsweise überschreiten, sofern das Kriterium der Güterbeförderung gegeben ist. Lastkraftwagen können auch einen Anhänger ziehen.
Hybridantrieb Unter Hybridantrieben wird in der Fahrzeugtechnik die Mischnutzung mindestens zweier unterschiedlicher Energiequellen zur Bewegung eines Fahrzeugs verstanden. Der Antrieb durch die einzelnen Energiequelle kann hierbei unabhängig voneinander stattfinden.
NOx
= Stickoxide. Ist die Sammelbezeichnung für die Oxide des Stickstoffs. Die wichtigsten Stickoxide sind Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Es sind gasförmige Verbindungen, die sich nur wenig in Wasser lösen.
Die wichtigsten Stickoxid-Quellen sind natürliche Vorgänge, wie zum Beispiel mikrobiologische Umsetzungen im Boden, sowie Verbrennungsvorgänge bei Kraftwerken, Kraftfahrzeugen und industrielle Hochtemperaturprozesse, bei denen aus dem Sauerstoff und Stickstoff der Luft Stickoxide entstehen. Stickstoffdioxid ist ein Reizstoff, der die Schleimhäute von Augen, Nase, Rachen und des Atmungstraktes beeinträchtigt.
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.
Ro/Ro Abkürzung für "Roll on/Roll off" - beschreibt im Seeverkehr den rollenden Ladungsumschlag über schiffseigene und/oder landseitige Rampen; im Kombinierten Verkehr die horizontale Verladung rollender oder rollbar gemachter Ladeeinheiten.
Transportkette
Nach DIN 30781 eine Folge von technisch und organisatorisch miteinander verknüpften Vorgängen, bei denen Personen oder Güter von einer Quelle zu einem Ziel bewegt werden, im weiteren Sinne alle Transferprozesse zwischen Quelle und Senke.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?271591

Gedruckt am Mittwoch, 29. Mai 2024 20:42:27