Kreuzfahrtschiffe und Eco-Trends in der Energiewende

Von Kira Coley • 19 Februar 2018

Rund 360 Kreuzfahrtschiffe sind heute auf dem Ozean unterwegs und befördern tausende Passagiere an neue und etablierte Standorte in der ganzen Welt. Der Cruise Boom, der die Branche in den letzten Jahren genoss, hat Wachstum und Fortschritt mit 93 neuen Schiffen, die sich gerade im Bau befinden, vorangetrieben, um die neueste verfügbare Technologie zu präsentieren. Jetzt hat die steigende Popularität von abgelegenen und abenteuerlichen Routen wie den Polarregionen und den UNESCO-Welterbestätten Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen auf die Meeresumwelt und Küstenlinien aufgeworfen. Die Interessengruppen warten weiter auf die Festlegung von Umweltvorschriften, die die von verschiedenen Betreibern angenommenen grünen Strategien bestimmen werden. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf einige der vielversprechendsten Technologien, die der Kreuzfahrtindustrie heute zur Verfügung stehen.

Von Kira Coley

Mit dem Vorstoß, lokale Auswirkungen durch erhöhte Verkehrs- und Schiffsemissionen zu reduzieren, werden Dutzende von möglichen Lösungen einschließlich alternativer Kraftstoffe entwickelt. Neue Kraftstoffe erfordern jedoch häufig teure Änderungen an Bordsystemen und Maschinen. Darüber hinaus müssen Überlegungen hinsichtlich lokaler und globaler Verfügbarkeit, Produktionstechniken und Sicherheitsbedenken angestellt werden.

Der Heilige Gral für die Schifffahrt wäre ein leicht zugänglicher Treibstoff, der ohne nennenswerte Kostenerhöhungen oder Änderungen an Einrichtungen an Bord des Kreuzfahrtschiffes eingeführt werden kann. Ohne einen solchen Treibstoff in Aussicht zu haben, sucht die Industrie nach Alternativen, die heute oder auf absehbare Zeit verfügbar sind, wie Flüssigerdgas (LNG) und Biokraftstoffe.

 Alternative Kraftstoffe

Flüssigerdgas (LNG) ist eine klare, geruchlose und ungiftige Flüssigkeit, die bei der Abkühlung von Erdgas auf -162 ° C (-260 ° F) gebildet wird. Es gilt heute als der am saubersten verbrennende fossile Brennstoff der Welt und als solches hat LNG seit Beginn des Handels in den 1960er Jahren den größten Anteil der Aufmerksamkeit auf Investitionen und Entwicklung erhalten.

"In der Vergangenheit waren viele Ingenieure damit beauftragt, die Aerodynamik des Trichters auf einem Kreuzfahrtschiff so zu gestalten, dass die Partikel, die den Stapel verlassen, nicht auf das Deck fallen und ahnungslose Passagiere nicht. LNG würde dieses Problem sofort lösen. Darüber hinaus ist es umweltfreundlicher, es ist auch eine Brennstoffart, die immer verfügbarer wird, und es hat einfach einige praktische Vorteile für die Kreuzfahrtindustrie, die es sehr attraktiv macht. In Bezug auf die maritime Energiewende wird LNG-Treibstoff unserer Ansicht nach sowohl in der Kreuzfahrtbranche als auch im Allgemeinen beschleunigt ", sagte Kjartan Ross, MAN Diesel & Turbo und Vorsitzender von Green Ship of the Future.

Im Jahr 2000 wurde das erste Schiff mit LNG-Antrieb in Betrieb genommen. Heute sind rund 75 LNG-betriebene Schiffe in Betrieb und weitere 80 im Bau. Das Wachstum bei LNG-betriebenen Schiffen wird sich in den nächsten zehn Jahren aufgrund der jüngsten Tier-III-NOx-Emissionsstandards in Nordamerika und der bevorstehenden 0,5% Schwefelgrenzwerte in europäischen Gewässern ab 2020 weiter beschleunigen.

Die weltweit größte Kreuzfahrtmarke Carnival Corporation erweitert ihre LNG-Kapazitäten zur Lieferung von LNG. Im September 2017 feierte Carnival im Rahmen einer Feierstunde in Hamburg offiziell den Baubeginn für die ersten sieben Kreuzfahrtschiffe der nächsten Generation, die komplett mit LNG betrieben werden. Bis Ende 2018 werden sie als erstes Kreuzfahrtunternehmen LNG auf offener See und im Hafen einsetzen.

Während LNG den Schwerpunkt auf alternative Kraftstoffe gerückt hat, gibt es viele andere Optionen, die ein großes Potenzial als Ersatz für Öl in Dual-Fuel-Motoren zeigen. Biokraftstoffe und Methanol sind von besonderem Interesse, da sie auch die NOx- und Feinstaubemissionen deutlich reduzieren.

Ross sagte: "Immer mehr Unternehmen sind auf die Produktion von Biokraftstoffen aus nachhaltigen Quellen spezialisiert. Es ist sehr interessant, weil dies eine Kraftstofflösung ist, die Sie auf jedes Schiff anwenden können, aber die Herausforderungen sind innerhalb der Kosten, da es deutlich teurer ist." 70-80% - im Vergleich zu Standard-Kraftstoffpreisen.Und natürlich ist dies eine wichtige Überlegung für viele Reeder.Als mit allen Innovationen und neuen Techniken, werden Lieferanten irgendwann eine Möglichkeit finden, das Produkt zu reduzierten Kosten zu liefern Die Frage ist, welcher alternative Kraftstoff zuerst an die Reihe kommen wird. Es ist ein Rennen, bei dem die Verfügbarkeit von Kraftstoff und die Preisgestaltung letztlich entscheiden werden, welche Lösung weit verbreitet ist. "

Neben dem Preis des Kraftstoffs selbst sind auch die Kosten für den Bau oder die Nachrüstung von Dual-Fuel-Schiffen, die Größe der Kraftstofftanks und die Sicherheitsbedenken zu berücksichtigen.

 Elektrische Energie

Die Vorteile für die Umwelt bei der Nutzung elektrischer Energie liegen auf der Hand und umfassen Lärm- und Vibrationsreduzierungen sowie verringerte Emissionen wie NOX, SOX und PM. "Dies ist besonders wichtig in Häfen, bevölkerten Küstengebieten und umweltfreundlichen Destinationen. Norwegen ist derzeit ein spannender Ort, um einen Blick darauf zu werfen, was die Zukunft für Kreuzfahrtschiffe und Fährschiffe in Bezug auf Elektrofahrzeuge bedeuten wird. Sie haben bereits vollelektrische Fähren in Orten wie den norwegischen Fjorden. Verschiedene hybride Lösungen, wie zum Beispiel LNG-Hybride mit Batterien oder vielleicht teilweise dieselelektrischer Antrieb könnten ebenfalls ein Szenario sein, das ich in naher Zukunft sehen werde. Man könnte sagen, dass die Technologie bereits da ist ", sagte Ross.

Das Problem bei der heutigen Batterietechnologie ist die Energiedichte, die sich auf die Größe der Batterien an Bord und die Reichweite elektrischer Schiffe auswirkt. Die heutige Technologie wird es kleineren Batterie-Hybrid-Schiffen ermöglichen, auf emissionsfreie Fahrzeuge, elektrische Antriebe in der Nähe von Küstenstädten und in ökologisch sensiblen Regionen sowie in Häfen umzusteigen. Für Hochseeschifffahrtschiffe sind jedoch Batteriepacks gegenwärtig zu groß, um als Hauptversorgung für ein großes Kreuzfahrtschiff, das weite Strecken zurücklegt, zu haben. Nichtsdestotrotz schreitet die Technologie zügig voran und vielleicht werden Batterien in weiteren 10 Jahren eine wichtigere Rolle spielen.

Batteriebetriebene Antriebssysteme werden bereits für kleinere Schiffe entwickelt, und Motorenhersteller wie MAN Diesel & Turbo bereiten hybridelektrische Lösungen für Schiffe aller Größen vor. Der Explorations-Kreuzfahrtanbieter Hurtigruten wird innerhalb der nächsten zwei Jahre zwei Explorer-Schiffe der nächsten Generation auf den Markt bringen, die als weltweit erste batteriehybridbetriebene Schiffe gelten sollen. Rune Thomas Ege, Vice President Global Communications von Hurtigruten, ist fest davon überzeugt, dass die Zukunft der Kreuzfahrtbranche elektrisch ist: "Wir haben die Tesla-Revolution an Land gesehen, und ich denke, dass die Tesla-Revolution in die Meere kommt. Wenn das der Fall ist, sind wir zuversichtlich, dass wir vorne liegen werden. "

 Brennstoffzellen

Die Nutzung von Brennstoffzellen als umweltfreundlicher Schiffsantrieb hat auch von Organisationen wie Carnival und Royal Caribbean viel Aufmerksamkeit erhalten. Die Technologie stellt einen weiteren dramatischen Schritt für die maritime Industrie in Sachen grüne Innovation dar.

Brennstoffzellen erzeugen Energie unter Verwendung einer elektrochemischen Reaktion anstatt einer Verbrennung. Der Prozess wandelt Brennstoff direkt in Elektrizität und Wärme um, was die Betriebseffizienz erhöht. Wasser ist das einzige Abfallprodukt, daher verursachen sie weniger Verschmutzung und eliminieren Emissionen.

Laut einer Studie der DNV GL-Kommission der Europäischen Agentur für die Sicherheit des Seeverkehrs (EMSA) gibt es in der Industrie Dutzende von Projekten, die sieben verschiedene Brennstoffzellen-Technologien bewerten. Diese Projekte umfassen die alkalische Brennstoffzelle (AFC), die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC), Hochtemperatur-PEMFC (HT-PEMFC), Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC), Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC), Schmelzkarbonat-Brennstoffzelle (MCFC) und die Festoxidbrennstoffzelle (SOFC).

Ross sagte: "Brennstoffzellen sind eine wirklich aufregende Technologie. Die Herausforderung besteht aus meiner Sicht darin, Wege zu finden, die Größe von Brennstoffzellenanlagen auf Kreuzfahrtschiffen zu vergrößern, um als Antriebsenergie für größere Schiffe zu dienen. Aber es ist sehr interessant, denn wenn man die Batterie-Hybrid-Kreuzfahrtschiffe betrachtet, könnte eine solche Lösung auch für Brennstoffzellen verfügbar sein, die beispielsweise mit Methan betrieben werden. Es gab Experimente mit einigen Brennstoffzellen, in denen verschiedene Arten von Brennstoffzellen-Technologien getestet wurden - einige funktionieren besser als andere. Eine weitere große Herausforderung besteht darin, die Effizienz der Technologien zu verbessern, aber diese Technologie wird sehr interessant sein. "

Da Brennstoffzellen immer billiger und effizienter werden, wird diese Lösung für die Stromversorgung der Hotelfunktionen des Kreuzfahrtschiffs wesentlich attraktiver.

Royal Caribbean Cruises (RCL) hat bekannt gegeben, dass die Brennstoffzellen-Technologie für die Schiffe der Icon-Klasse von Meyer Turku in den Jahren 2022 und 2024 eine Rolle spielen wird. Im Jahr 2017 pilotierte ABB das erste Brennstoffzellensystem der Kreuzfahrtindustrie RCL Oasis-Klasse Schiff, testet seine Fähigkeit, Energie effizient vor der Linie zu liefern, die die Technologie auf zukünftigen Schiffen der Icon-Klasse installiert. Es wird erwartet, dass die Icon-Schiffe hauptsächlich mit LNG betrieben werden, aber auch Destillatkraftstoff haben, auf dem sie weiterlaufen können, wenn sie Häfen ohne LNG-Infrastruktur anrufen.

Carnival investiert auch in Forschung und Entwicklung von Brennstoffzellen. Die Cruise Line glaubt, dass Brennstoffzellen einen Platz und eine Rolle in der grünen Branche der Kreuzfahrtindustrie spielen werden. Die Frage der SVP Maritime Affairs Tom Strong lautet: "Wo sitzt die Technologie im großen Plan?"

 Abgasreinigungssysteme

Eine der Technologien, die heute bereits verfügbar sind, sind Abgasreinigungssysteme. Aufgrund der schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit liegt der Schwerpunkt seit geraumer Zeit auf der Verringerung der Schwefeloxidemissionen (SOx) von Seeschiffen. Hier kommt das Abgasreinigungssystem der Industrie zugute und ist auch eine der Techniken, die Schiffe verwenden, um Tier-III-konform zu bleiben, insbesondere da es keine Beschränkungen hinsichtlich der Größe des Schiffes gibt, das davon profitieren kann.

Dies ist auch eine andere Lösung, in der Unternehmen wie Wärtsilä und Carnival stark investieren, weil sie große Schadstoffe aus Abgasen auf See, beim Manövrieren und im Hafen entfernen können. Mit einem Investitionsvolumen von bis zu 400 Millionen US-Dollar plant, baut und installiert Carnival auf mehr als 70 Schiffen Technologien zur Abgasreinigung.

Ross erklärt: "Die Herausforderung besteht momentan darin, dass niemand wirklich weiß, wann und wie die Gesetzgebung in Zukunft aussehen wird. Schiffe, die jetzt gebaut werden, müssen strengere Umweltgesetze und -kontrollen einhalten, so dass es im besten Interesse des Schiffsbauers sein wird, ein Schiff so zu bauen, dass es leicht aufgerüstet werden kann, um zukünftigen Vorschriften zu entsprechen. Als Industrie würden die Hersteller auch sehr gerne wissen, wie die Nachfrage nach unseren Geräten sein wird, damit wir wissen, worauf wir unsere Forschungs- und Entwicklungsbemühungen ausrichten müssen. Dies ist eine große Herausforderung, nicht nur für die Kreuzfahrtbranche, sondern auch für die gesamte Schifffahrtswelt. "

Wie in der Februar 2018 Ausgabe von Maritime Reporter & Engineering News veröffentlicht : https://magazines.marinelink.com/nwm/MaritimeReporter/201802/#page/1