Klimaneutrale Schifffahrt

Die Schifffahrtsindustrie ist weltweit für den Transport von 90 Prozent der Waren vom Produzenten zum Konsumenten verantwortlich. Doch das hat seinen Preis: Jedes Jahr stößt sie rund eine Milliarde Tonnen Kohlendioxid und andere giftige Schadstoffe aus. Schätzungen zufolge könnten die Kohlendioxidemissionen bis 2050 um fast 130 Prozent ansteigen, wenn nicht bald etwas dagegen unternommen wird. Daraus folgt, dass die verkehrsreichsten Seehäfen aufgrund des Transports von u. a. schwerem Gerät, Lastkraftwagen, Versorgungsschiffen und Transportgütern häufig als Umweltverschmutzungs-Hotspots gelten.
Deshalb gibt es jetzt weltweit koordinierte Bestrebungen, die fossilen Brennstoffe, mit denen die meisten großen Schiffe angetrieben werden, durch umweltfreundliche Alternativen zu ersetzen, z. B. durch Wasserstoff und Ammoniak, die ausschließlich mit Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt werden - die Art von „Elektrokraftstoffen“, die jetzt im Mittelpunkt vieler Umrüstungsprojekte stehen.
Ein solch ehrgeiziges Projekt wird derzeit im niederländischen Rotterdam durchgeführt, wo eine Strategie zur Energiewende entwickelt wurde, die auf vier Säulen beruht: Effizienzsteigerung der bestehenden Industrie, Umstellung von fossilen Brennstoffen auf umweltfreundliche Alternativen, Einführung eines neuen Material- und Brennstoffsystems und nachhaltigerer Transport. So löblich dieser Strategieansatz auch sein mag, ist es eine Art Balanceakt, da die Industrie rund um die Uhr arbeitet. Dies kommt auch in der unlängst veröffentlichten Aufgabenbeschreibung des Hafens zum Ausdruck: „Für eine erfolgreiche Zukunft des Hafens ist es wichtig, dass sich die Hafenbetriebe und die Schifffahrtsindustrie zwar weiter entwickeln können, dies aber unter Berücksichtigung des Klimas tun. Dies erfordert unter anderem neue Technologien, neue Ertragsmodelle und neue Kooperationspartnerschaften.“
Portsmouth International ist der größte und erfolgreichste Kommunalhafen des Vereinigten Königreichs, der Millionen von Kunden und lebenswichtige Güter aus der ganzen Welt umschlägt und als Drehscheibe für Fähren, Kreuzfahrten und Frachtgut geografisch ideal gelegen ist.
In den letzten zehn Jahren hat er sich jedoch auch zu einem lebenden Labor für grüne Technologien entwickelt. Er verfügt nicht nur über eines der nachhaltigsten Terminalgebäude des Landes, sondern steht auch an der Spitze der Forschung in den Bereichen erneuerbare Energien und Batterien. So wird beispielsweise eine durch maschinelles Lernen gesteuerte Lithium-Blei-Batterie den Ausbau der Solar- und Windenergiekapazitäten im Hafen ergänzen. Portsmouth hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 der erste kohlenstoffneutrale Hafen Großbritanniens und bis 2050 der erste emissionsfreie Hafen zu werden. Es überrascht daher nicht, dass die Stadt eine führende Rolle in einem neuen, mit 1,5 Millionen Pfund dotierten Projekt für Schifffahrt, Wasserstoff und Hafenökosysteme (SHAPE UK) spielt, das vom Verkehrsministerium finanziert und in Zusammenarbeit mit der Forschungsagentur Innovate UK durchgeführt wird.
SHAPE UK ist Teil des Clean Maritime Demonstration Competition und stellt einen Meilenstein auf dem Weg zu innovativen, kostengünstigen und umweltfreundlichen Wasserstofferzeugungs- und -speichersystemen dar, die zu einer erheblichen Verringerung der Kohlenstoffemissionen und der Luftverschmutzung in und um Portsmouth und anderen britischen Häfen führen werden.
Das Programm wurde 2020 angekündigt und ist Teil des Plans der Regierung, das Vereinigte Königreich an die Spitze des umweltfreundlichen Schiffbaus und der maritimen Technologie zu bringen.
Das Programm trägt zur Finanzierung von 55 Projekten im gesamten Vereinigten Königreich bei, um die Forschung, Konzeption und Entwicklung von emissionsfreien Technologien und Infrastrukturlösungen für die Schifffahrt zu unterstützen und die Dekarbonisierung des Sektors zu beschleunigen.
Im Rahmen des Projekts erstellen die „Twinning“-Experten von IOTICS ein digitales Duplikat, d. h. eine interoperable virtuelle Version des Hafens, einschließlich Daten, Kontrollen und Interaktionen. Der digitale Zwilling ist eine spannende, schnell aufkommende Technologie, die in verschiedenen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, so Sophie Peachey, Head of Customer Success des Unternehmens.
„Wir werden digitale Zwillinge einsetzen, um die geschäftlichen Vorteile des Einsatzes erneuerbarer und sauberer Kraftstoffe sowie die Logistik der Betankung von landseitigen Anlagen und Hochseeschiffen in einem geschäftigen Hafen zu untersuchen“, sagte sie. „Wir werden auch die Grundlagen schaffen, um die Umweltauswirkungen der Umstellung auf saubere Kraftstoffe zu untersuchen.“
Der „Zwilling“ des Hafens wird mit bestehenden und neuen Daten aus der Hafeninfrastruktur und ihren Aktivitäten interagieren sowie Daten aus dem in Betrieb befindlichen grünen Wasserstoff-Elektrolyseur sammeln. Die semantisch definierten digitalen Zwillinge, die mit verschiedenen Datenquellen interagieren, werden sowohl die Hafen- als auch die Offshore-Aktivitäten virtualisieren, und die Daten aus den digitalen Zwillingen innerhalb des Hafen-Ökosystems werden dazu beitragen, den Betrieb mit Hilfe von Werkzeugen zur Entscheidungsfindung zu optimieren.
„Die Stärke der digitalen Zwillinge liegt nicht darin, was sie uns zeigen können, sondern darin, wie sie sicher und sinnvoll miteinander interagieren können“, fügte Peachy hinzu.
„Durch die Verknüpfung von Zwillingen einer Komponente, einer Maschine, einer Person, eines Ortes, eines Schiffes oder eines ganzen Hafens, einer Stadt oder einer Nation entsteht ein Ökosystem von Zwillingen, die jeweils als einheitlicher Zugangspunkt oder Gateway zu mehreren Daten- und Informationsquellen fungieren.“ Mithilfe von Zwillingsplattformen zur Datenvisualisierung kann ein Terminalbetreiber beispielsweise die durchgängige Frachtverfolgung und das Flottenmanagement überwachen sowie die Mitarbeiter vor Ort beaufsichtigen.
Ein Ergebnis davon sind präzisere und genauere Be- und Entladezeiten, die eine schnellere Abfertigung von LKW und Schiffen ermöglichen. Eine verbesserte Genauigkeit mit Echtzeitinformationen könnte auch zu einer potenziellen Reduzierung von Fehlern bei Containerbewegungen durch Kräne und Arbeiter führen - und damit den Energieverbrauch und die gesamte CO₂-Bilanz eines Hafens verringern.
Peachey sagte, dass digitale Zwillinge „die Art und Weise, wie Häfen Entscheidungen treffen, revolutionieren“ und einen Mehrwert für die betriebliche Effizienz, das Datenmanagement und die Vermeidung von Gefahrensituationen bieten. Sie werden es den Häfen auch ermöglichen, die Kommunikation und das Datenmanagement mit IoT-Netzwerken zu optimieren.

Der Hafen von Helsinki, selbst so etwas wie ein Vorreiter in Sachen nachhaltiger Entwicklung, hat sich vorgenommen, bis zum Jahr 2035 vollständig kohlenstoffneutral zu sein. Gleichzeitig hat er sich verpflichtet, Kunden und Interessengruppen bei ihren eigenen Plänen zu unterstützen, z. B., indem er sich mit anderen Ostseehäfen zusammenschließt, um das OPS-Angebot in der Region mit EU-Mitteln zu erweitern.
Der Hafen hat sich in den vergangenen zwei Jahren dafür eingesetzt, Schiffsbesitzer bei der Umstellung auf Biokraftstoffe zu unterstützen, indem er einen Teil der Preisdifferenz für die im Hafen verwendeten Kraftstoffe übernommen hat, und die Anreizprogramme für Schiffe mit niedrigen Emissionen werden ständig erweitert. Doch mit all diesen Veränderungen kommen auch neue Probleme.
Eine kürzlich durchgeführte Studie der Hafenmeisterei des Amsterdamer Hafens kam beispielsweise zu dem Schluss, dass Häfen, die Schiffe mit emissionsfreien oder -neutralen Kraftstoffen versorgen wollen, bei der Planung von Standorten und dem Bau von Bunkeranlagen besonders auf die Raumsicherheit achten müssen. Henri van der Weide, Berater für Umweltpolitik, sagte: „Die aktuelle Gesetzgebung und der konkurrierende Raum für städtische und industrielle Nutzung machen es erforderlich, dass die Häfen weit vorausschauend planen, wenn es um den Standort, die Gestaltung und die Umsetzung der zukünftigen Bunkerinfrastruktur geht.“
Außerdem werde die geringere Energiedichte von kohlenstoffarmen Kraftstoffen wie Ammoniak und Wasserstoff im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen wahrscheinlich zu einer häufigeren Betankung von Schiffen und zur Entwicklung von dezentraleren kohlenstofffreien Bunkeranlagen führen.