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Dec 27, 2023

Ökologischere Schifffahrtsindustrie

Rockford Weitz von der Fletcher School diskutiert einen bahnbrechenden Vorschlag für

Rockford Weitz von der Fletcher School diskutiert einen bahnbrechenden Vorschlag zur Schaffung des Systems, das zur Dekarbonisierung dieser sehr komplexen Branche erforderlich ist.

Im globalen Wettlauf um die Reduzierung der CO2-Emissionen haben einige ganz große Player die Nase vorn: Schiffe.

Stellen Sie sich riesige Frachter und Containerschiffe vor – Schiffe, deren Motoren allein die Größe ganzer Gebäude haben. Die Seeschifffahrt, die Industrie, die diese Schiffe antreibt, verursacht 5 bis 7 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen. Eine Verringerung der Auswirkungen der Branche würde einen enormen Unterschied bei den Bemühungen zur Verringerung des globalen CO2-Fußabdrucks bewirken.

Glücklicherweise haben führende Vertreter der Schifffahrtsbranche großes Interesse an der Dekarbonisierung durch Zusammenarbeit mit anderen Interessengruppen gezeigt – Regierungen, den Vereinten Nationen, der Öl- und Raffinerieindustrie, Schiffbau- und Schiffsmotorenherstellern, um nur einige zu nennen. Bei einem Treffen der International Maritime Organization im Jahr 2019, dem in London ansässigen UN-Gremium, das die internationale Schifffahrt regelt, verpflichteten sich wichtige Interessengruppen, die Emissionen bis 2050 zu halbieren (im Vergleich zum Niveau von 2008).

Allerdings stellen die Komplexität der Branche, ihr internationaler Charakter und die technologischen und logistischen Hindernisse bei der Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erhebliche Herausforderungen dar.

„Wir versuchen, ein System zu ändern, das im Laufe von 100 Jahren in 190 Gerichtsbarkeiten auf der ganzen Welt organisch gewachsen ist“, erklärte Rockford Weitz, Professor für maritime Studien und Direktor des Maritime Studies Program an der Fletcher School of Law and Diplomacy. „Man schafft nicht über Nacht grüne Kraftstoffoptionen, die weltweit beschafft werden können, um eine weit verstreute Industrie zu bedienen, die zugängliche Tankstellen benötigt – man muss einen Systemansatz verfolgen.“

Um diesen Ansatz zu entwickeln, erforschen Weitz und ein multidisziplinäres Forscherteam bei Tufts neue Wege, Schiffe anzutreiben.

In Zusammenarbeit mit Eric Hines von der School of Engineering, Professor für Praxis im Bau- und Umweltingenieurwesen, und Andrew Ramsburg, außerordentlicher Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen, sowie mit Luke Davis, Assistenzprofessor für Chemie an der School of Arts and Sciences, Weitz und seinem Team haben bei der Herausforderung ihr Fachwissen in Bereichen eingebracht, die von Seerecht und Arktisstudien über Unternehmertum und soziale Innovation bis hin zu Elektrolyse und Offshore-Windenergie reichen.

Am 15. Juni wird Weitz zusammen mit Hines und einer Reihe anderer Experten für Forschung und Innovation, die die Zukunft unserer Ozeane gestalten, beim Bluetech Innovation Day von Tufts sprechen. Neben Expertenrunden bietet die Veranstaltung Gespräche mit Investoren, Präsentationen von Unternehmen der Branche und Möglichkeiten, mehr über die blaue Wirtschaft in Massachusetts und darüber hinaus zu erfahren.

Weitz traf sich mit Tufts Now, um die bahnbrechenden Forschungsergebnisse seines Teams zu besprechen, die er auf der Konferenz vorstellen wird.

Das Tolle daran ist, dass die Technologie bereits existiert; In der Schifffahrts-, Gas- und Öl- oder Raffinerieindustrie wurde es einfach noch nicht angewendet. Die eigentliche Innovationshürde besteht darin, eine Wertschöpfungskette oder Lieferkette zu schaffen, die nicht auf fossilen Brennstoffen basiert. Wir müssen eine Wertschöpfungskette für grüne Kraftstoffe entwickeln, die den Schifffahrtsunternehmen dient.

Was die Art und Weise angeht, wie wir den Treibstoff herstellen, kommt es auf einfache Chemie an (zumindest für meinen Kollegen Luke Davis einfach!). Im Wesentlichen nimmt man Wasser – entweder Süß- oder Salzwasser – und zerlegt es mithilfe der Elektrolyse in seine Bestandteile. Der Sauerstoff gelangt in die Atmosphäre und ist gut für uns Lebewesen. Zum verbleibenden Wasserstoff fügen Sie Stickstoff hinzu, das praktischerweise das am häufigsten vorkommende Element in der Luft ist. Das Ergebnis ist Ammoniak, und wenn man den Prozess mit Strom durchführt, der mit sauberer Energie erzeugt wird, dann ist es grünes Ammoniak.

Dieses grüne Ammoniak kann zum Betanken von Schiffen verwendet werden. Sie können auch Methanol verwenden, ein ähnlicher, aber komplexerer grüner Kraftstoff auf Wasserstoffbasis. Einige Reedereien bevorzugen es gegenüber Ammoniak, da es einfacher zu lagern und zu handhaben ist. Dennoch kann jeder Kraftstoff verwendet werden und beide können mit vorhandenen Technologien hergestellt werden.

Seit einem Jahrhundert besteht zwischen der Schifffahrtsindustrie, die auf Schiffen mit fossilen Brennstoffen basiert, eine Partnerschaft mit der Öl- und Gasindustrie sowie der Raffinerieindustrie. Gemeinsam haben diese Branchen an vielen Orten die Infrastruktur für die Betankung von Schiffen aufgebaut.

Sie pumpen beispielsweise Öl aus Saudi-Arabien und schicken es nach Singapur. Dort wird es raffiniert und der Teil des Öls, den Schiffe verbrauchen, Bunkertreibstoff – der sehr schmutzig ist – wird gelagert. Es ist praktisch, es dort zu lagern, da es an einer der verkehrsreichsten Schifffahrtsstraßen der Welt, der Straße von Malakka, liegt. Dort fahren regelmäßig Schiffe durch, so dass sie problemlos tanken können.

Unsere Idee ist es, ein neues System für grüne Energie zu schaffen, das es ermöglicht, dass alle Teile der komplizierten Lieferkette miteinander verbunden bleiben. Um die richtigen Arten von Motoren und Schiffen zu bauen, muss man sich von den Schiffbauern und Motorenherstellern, die hauptsächlich in Korea, Japan und China ansässig sind, unterstützen lassen. Man muss Orte finden, an denen man grünes Ammoniak und Methanol erzeugen kann, und Platz für deren Lagerung finden. Und man muss Schifffahrtslinien nutzen, die es einer großen Zahl von Schiffen, die grüne Energiequellen nutzen, ermöglichen, anzuhalten und aufzutanken.

Absolut. Zunächst hob die dänische Reederei Maersk, der weltweit größte Betreiber in der Containerschifffahrt, auf dem Treffen der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation 2019 die Hand und sagte: „Wir werden bei der Dekarbonisierung bis 2050 eine Vorreiterrolle übernehmen.“ Das gab allen Beteiligten den Anstoß, einen Plan voranzutreiben.

Maersk steckt Milliarden von Dollar in den Bau von acht neuen Containerschiffen, die mit Ammoniak betrieben werden. Um das ins rechte Licht zu rücken: Jedes Schiff kostet 200 Millionen Dollar – das ist eine Investition von 1,6 Milliarden Dollar durch ein privates Unternehmen. Bisher zögerten Energieproduzenten möglicherweise, grünes Ammoniak herzustellen, weil sie niemanden hatten, an den sie es verkaufen konnten. Maersk löst dieses Problem, und mit der Unterstützung auf UN-Ebene und von so vielen Regierungen – der dänischen Regierung, den Regierungen der Europäischen Union – ist der Weg geebnet.

Auch Saudi-Arabien hat sich verstärkt. Der größte Ölexporteur der Welt wird in seiner Wüste das weltweit größte Solarpark-zu-grünem-Wasserstoff-System bauen und könnte Ammoniak auf globale Märkte liefern. (Wenn Saudi-Arabien neben Öl noch etwas hat, dann ist es die Sonne.) Es gibt also bereits große Industrien und große Volkswirtschaften, die in dieses Projekt investieren, und es wird zu einem milliardenschweren Unterfangen.

Das ist der Teil, auf den ich mich wirklich freue. Das Team, mit dem ich zusammenarbeite, hat einen Plan entwickelt, um die Windkraft so zu nutzen, dass die Herstellung und Speicherung von grünem Ammoniak einfacher wird und Schiffe entlang einer Hauptroute tanken können.

Im Wesentlichen gibt es zwei Möglichkeiten, grünes Ammoniak herzustellen, ohne fossile Brennstoffe für den Strombedarf zu nutzen: mit Solarenergie und mit Windkraft. Letzteres ist eine Spezialität von Tufts – wir verfügen auf diesem Gebiet über viel Fachwissen.

Mein Team sagt, dass man die Offshore-Windenergieproduktion an einem Ort ausbauen könnte, der nicht in der Nähe eines Bevölkerungszentrums liegt. Auf den Aleuten vor der Küste Alaskas weht der Wind 365 Tage im Jahr rund um die Uhr. Es ist so gut, wie es nirgendwo sonst auf dem Planeten zu finden ist.

Also lasst uns dort einen riesigen Windpark bauen. Wenn man 1.000 Turbinen einbaut, muss man groß denken. Verbinden Sie die Turbinen mit einem Unterwassernetz, das zu einem schwimmenden Elektrolyseur führt. Dort im Nordpazifik gibt es einen nahezu unerschöpflichen Wasservorrat. Per Elektrolyse wird der Wasserstoff aus dem Wasser gewonnen, in Ammoniak umgewandelt und direkt dort gespeichert, denn – und das ist das Schöne an der ganzen Sache – die Aleuten liegen direkt an einer wichtigen Schifffahrtsroute. Die kürzeste Entfernung beispielsweise von Seattle oder LA zu Städten in Japan und China verläuft im Norden, nicht direkt im Westen. Genauso wie Flugzeuge, die von der Westküste der USA nach Asien reisen, diese Route an Alaska vorbeifliegen, fahren auch Schiffe auf dieser Route. Rate mal? Dort könnten sie tanken.

Deshalb ist diese Idee so faszinierend. Ammoniak wird bereits mit Chemikalientankern weltweit verschifft. In dem von mir beschriebenen Szenario hätte man so viel Ammoniak, dass es den Bedarf der Schifffahrtsindustrie übersteigen würde. Sie können es also nicht nur auf den Aleuten-Inseln schaffen und Schiffen die Möglichkeit geben, dort oben sauber zu tanken, sondern Sie können es auch von dort aus genauso transportieren, wie wir es jetzt mit Öl und Gas tun. Eine Menge verschiedener Branchen könnten damit beginnen, einen einfacheren Übergang zu grünem Kraftstoff zu ermöglichen, der leicht verfügbar wäre. Außerdem würden wir in Alaska viele Arbeitsplätze schaffen!

Was ich daran wirklich liebe, ist, dass es ein interdisziplinäres, internationales und branchenübergreifendes Unterfangen ist – und es ist realistisch. Es geht auf sinnvolle Weise ein globales Problem an. Und es ist eine konkrete Möglichkeit für Tufts, zum weltweiten Übergang zu sauberer Energie beizutragen.