Düngemittel soll Containerschiffahrt umweltfreundlich machen

Die globale Schifffahrt ist mit einem CO2-Ausstoß von 706 Millionen Tonnen im vergangenen Jahr einer der größten Emittenten von Treibhausgasen. Der Gütertransport auf See verursacht rund 3 % der gesamten globalen CO2-Emissionen. Ein Grund dafür ist, dass große Containerschiffe in der Regel Schweröl in ihren Maschinen verbrennen. Alternative Treibstoffe mit weniger schädlichen Auswirkungen auf das Klima wie etwa verflüssigtes Erdgas konnten sich aufgrund höherer Preise und niedrigerer Energiedichte bisher kaum durchsetzen.

Einen möglichen Ausweg könnte die Verwendung von Ammoniak als Treibstoff darstellen. Der Stoff, der weltweit in großen Mengen als Basis von Kunstdünger produziert wird, setzt sich aus einem Atom Stickstoff und drei Atomen Wasserstoff zusammen und hat die chemische Formel NH3. Bei einer Verbrennung setzt der Wasserstoff Energie frei, der Stickstoff entweicht größtenteils in die Atmosphäre, die von Natur aus einen Stickstoffanteil von 78 % hat.

Der norwegische Düngemittelhersteller Yara will 2026 das erste mit Ammoniak angetriebene Containerschiff in Betrieb nehmen und ist dazu eine Kooperation mit der Reederei North Sea Container Line AS eingegangen. Das Joint Venture soll die Realisierung der Yara Eyde, so der Name des Schiffes, vorantreiben. Über konkrete technische Daten wie die Größe oder Nutzlast des Containerschiffes ist noch nichts bekannt.

Computergenerierte Bilder lassen eher auf ein relativ kleines Containerschiff schließen. Auch die vorgesehene Route zwischen Oslo und Porsgrunn in Norwegen und Hamburg und Bremerhaven in Deutschland ist eher überschaubar. Für ein Pilotprojekt sind diese Rahmenbedingungen aber nicht ungewöhnlich.

"Mit diesem einzigartigen Projekt machen wir einen großen Schritt hin zu Null-Emissions-Lieferketten und wollen demonstrieren, dass Ammoniak eine umweltreundliche und kostengünstige Alternative für den maritimen Transport werden kann”, sagte Magnus Krogh Ankarstrand, President von Yara Clean Ammonia.

Mehr zu dem Projekt findet sich in folgendem Video:

Allerdings ist auch der Einsatz von Ammoniak als Schiffstreibstoff nicht ohne Probleme. Zu dieser Schlussfolgerung kommt jedenfalls das Öko Institut in Freiburg in einer Studie:

• Bei der Verbrennung wird zwar kein CO2 produziert, aber es entsteht Lachgas (N20), das ebenfalls ein starkes Treibhausgas ist. Es müsste vollständig aufgefangen werden, wenn ein Antrieb auf Basis von Amoniak klimaneutral sein soll.
• Bisher gibt es weder auf dem Prüfstand noch in Pilotprojekten marine Ammoniak-Motoren. Laut der Studie würden erste Ammoniakmotoren bis 2024 erwartet. Erste Pilotprojekte könnten kurz danach beginnen, mit einer möglichen Marktreife ab Ende der 2020er Jahre.
• Zudem spielt die Energiedichte eine Rolle: Die volumetrische Energiedichte flüssigen Ammoniaks beträgt 3,2 kWh/l bei einem relativen geringen Druck von 8 bar. Das ist aber nur rund ein Drittel der Energiedichte von Diesel von 9,9 kWh/l. Dementsprechend müsste für gleiche Reichweite dreimal soviel  Ammoniak mitgeführt werden.

Eine Alternative zur Ammoniak-Nutzung in Verbrennungsmotoren könnte die Verstromung des Gases in Brennstoffzellen sein. Hier gibt es bereits erste Vorstöße: Im Projekt ShipFC entwickeln mehrere europäische Partner ein maritimes Brennstoffzellensystem mit Ammoniak als Treibstoff.

Dabei wird Ammoniak in einem Spaltreaktor zu Stickstoff und Wasserstoff aufgetrennt. Letzterer verbrennt in der Brennstoffzelle, dabei wird Strom erzeugt, der über Elektromotoren das Schiff antreibt. Ein Katalysator sorgt dafür, dass keine schädlichen Stickoxide entstehen. Übrig bleiben nur Wasser und Stickstoff.

Im weiteren Verlauf des Projektes soll das Versorgungsschiff Viking Energy der norwegischen Reederei Eidesvik mit zwei 1-MW-Ammoniak-Brennstoffzellen ausgestattet werden.