Ammoniak als Schiffskraftstoff

Vorstellung der Kurzstudie: Ammoniak als Schiffskraftstoff

Online, 03.05.2022

CO₂-freie Schifffahrt mit Ammoniak in Sicht

Ammoniak ist einer der Kandidaten der derzeitigen Kraftstoffalternativen, die in der Schifffahrt diskutiert und teilweise projektiert werden. In einer Kurzstudie im Auftrag der MARIKO GmbH, finanziert mit Mitteln des Kompetenzzentrum GreenShipping Niedersachsen, wurden die wesentlichen Aspekte wie Anwendungsmöglichkeiten in Energiewandlern, die Unterbringung an Bord aber auch die Nachhaltigkeit des Ammoniaks untersucht. Die wesentlichen Ergebnisse wurden in einer Onlineveranstaltung vorgestellt, an der 150 Teilnehmer teilgenommen haben.

Verbrennungsmotoren als erste Wahl

Auf die Möglichkeiten des Einsatzes von Ammoniak in Verbrennungsmotoren ging Arne Güdden von der RWTH Aachen ein und erläuterte hierbei, welche Kriterien für eine gute Verbrennung des Ammoniaks von Bedeutung sind. Grundsätzlich lässt sich Ammoniak, ähnlich wie Methanol, in dual fuel Motoren einsetzen. Hierbei kann eine vorgemischte Verbrennung mit Zugabe von Wasserstoff oder eine diffuse Verbrennung mit Dieselpiloteinspritzung angewandt werden. Im Rahmen der Studie wurde das zweite Verfahren weiter vertiefend untersucht und hierbei auch ein Augenmerk auf die bei der Verbrennung entstehenden Emissionen gelegt. Bei der Verbrennung kann N₂O, umgangssprachlich als Lachgas bezeichnet, entstehen. Die Anteile scheinen sehr gering zu sein, erfordern aufgrund des hohen Treibhausgaseffektes besondere Aufmerksamkeit.

Ammoniak eher als Neubauoption

Die Unterbringung der Ammoniaktanks aber auch der zusätzlichen Abgassystembestandteile wurde von HB Hunte untersucht. Die zunächst durchgeführte Untersuchung eines Retrofits kam zu dem Ergebnis, dass entweder die Reichweite des Schiffes deutlich reduziert werden müsse oder bis zu einem Drittel des Laderaums des Beispielschiffes verloren ginge. „Das Label „ammonia-ready“ ist von diesem Gesichtspunkt her in der Realität fast nicht umsetzbar“, so Wolfgang Franzelius von HB Hunte. Es seien vielmehr Neubauten für die Anwendung von Ammoniak geeignet, da hier von Beginn an ein guter Platz für die Typ-C Tanks gefunden werden kann. Ein entsprechendes Layout wurde präsentiert, bei dem sich die Aufbauten am Bug befinden und dadurch am Heck beim Schornstein ein guter Platz an Deck gefunden werden kann.

Grünes Ammoniak derzeit in weiter Ferne

Ammoniak an sich sorgt aufgrund seiner chemischen Struktur für keine CO₂-Emissionen bei der Verbrennung. Es kann aber nur dann als Kraftstoff eingesetzt werden, wenn die Emissionen bei der Herstellung ebenfalls deutlich geringer als die von derzeitigen Kraftstoffen sind. Am besten entstehen gar keine Emissionen. Einen Einblick in diese Thematik gab Sarah Deutz von der RWTH Aachen, die sich in ihrem Institut mit dem CO₂-Fußabdruck des Ammoniaks im Rahmen der Kurzstudie beschäftigt haben. Würde konventionell hergestelltes Ammoniak derzeit als Schiffkraftstoff eingesetzt werden, so würden die Emissionen beim Einsatz und der Herstellung um gut 30% höher ausfallen als mit Diesel. Alternativ grün hergestelltes Ammoniak setzt grünen Strom voraus. Eine wesentliche Erkenntnis ist, dass der derzeitige Strommix der EU nicht ausreichend grün ist, um Ammoniak so zu produzieren, dass seine Emissionen geringer sind als die von Dieselkraftstoffen. Eine Ausnahmen bilden Norwegen mit seinem hohen Anteil an Wasserkraft sowie Frankreich mit einem hohen Anteil an Atomkraft als Quellen der Stromerzeugung. Die Voraussetzung für eine Wettbewerbsfähigkeit von grünem Ammoniak gegenüber fossilen Kraftstoffen ist günstiger Wasserstoff. Alternativ dazu wäre denkbar, fossile Kraftstoffe mit zusätzlichen Steuern zu belasten, um grünes Ammoniak wettbewerbsfähig zu bekommen.

In der anschließenden Diskussionsrunde wurde von mehreren Teilnehmern darauf hingewiesen, dass die Voraussetzung für grünes Ammoniak und alle anderen synthetischen Kraftstoffalternativen grüner Strom sei. Aufgrund der Eigenschaften von Ammoniak ist es notwendig, die Themen Korrosion aber auch Sicherheit des Personals an Land und auf See im Blick zu behalten. In Bezug auf die Verfügbarkeit von grünem Ammoniak wurde deutlich, dass strombasierte Kraftstoffe nur da eingesetzt werden sollten, wo es sinnvoll ist und die direkte Nutzung von Strom nicht sinnvoll ist wie es in der seegehenden Schifffahrt der Fall ist.

Die Kurzstudie kann hier heruntergeladen werden: