Seeschifffahrt: warum Entfernung aufhörte zu zählen
Nahezu alles in einem europäischen Haushalt kam irgendwann über See. Die Schifffahrt ist im Alltag unsichtbar und macht rund drei Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und einen ähnlichen Anteil der Emissionen aus - eine kleine Zahl, die rund achtzig Prozent des Welthandels nach Volumen bewegt.
Warum Schiffe so effizient sind
Der Motor eines Lastwagens erledigt zwei Aufgaben: tragen muss er nichts, das tut die Straße, aber er muss den Rollwiderstand überwinden und ein schweres Fahrzeug immer wieder beschleunigen. Der Rumpf eines Schiffes wird vollständig vom Auftrieb getragen, sodass die einzige Aufgabe des Motors darin besteht, den Widerstand von Wasser und Luft bei stetiger Fahrt zu überwinden.
Die Größe verstärkt den Vorteil dann. Der Widerstand hängt etwa von der Oberfläche ab, die Ladekapazität vom Volumen, und das Volumen wächst mit zunehmender Größe schneller als die Fläche. Ein Schiff mit doppelter Abmessung in jeder Richtung trägt die achtfache Ladung bei etwa vierfacher benetzter Fläche, weshalb Containerschiffe immer weiter wuchsen und die größten je Tonne die effizientesten sind.
Das Ergebnis in Zahlen: ein großes Containerschiff bewegt eine Tonne Ladung einen Kilometer mit wenigen Gramm Treibstoff. Die Bahn ist um ein Mehrfaches schlechter, der Straßengüterverkehr rund fünfzigmal, und die Luftfracht etwa hundertmal schlechter als die Bahn - weshalb Luftfracht Gütern vorbehalten bleibt, bei denen die Zeit den Wert bestimmt.
Die wirtschaftliche Folge ist diejenige, die die Welt geformt hat. Wenn der Seetransport je Wareneinheit fast nichts kostet, verschwinden die Kosten der Entfernung nahezu aus einer Fertigungsentscheidung, und die Produktion siedelt sich dort an, wo Arbeit, Kapital, Regulierung und Energiepreise am günstigsten sind. Die Containerisierung, die die Umschlagkosten ebenso drastisch senkte wie die Schiffe die Transportkosten, vollendete den Effekt.
Geschwindigkeit und das Gesetz der dritten Potenz
Der Widerstand im Wasser steigt steil mit der Geschwindigkeit - etwa quadratisch für die Widerstandskraft und damit etwa kubisch für die nötige Leistung. Das macht die Geschwindigkeit zum wirkungsvollsten einzelnen Hebel, den ein Reeder hat.
Die Finanzkrise 2008 führte das im großen Maßstab vor. Bei eingebrochenen Frachtraten und teurem Treibstoff gingen die Betreiber zur Langsamfahrt über und senkten die Dienstgeschwindigkeit erheblich. Der Treibstoffverbrauch je Reise fiel weit überproportional, und die Praxis hielt sich lange nach der Krise, weil die Rechnung günstig blieb.
Die Abwägung sind Kapital und Lagerbestand. Ein langsameres Schiff macht weniger Reisen im Jahr, dieselbe Handelsmenge braucht also mehr Schiffe, und Waren liegen länger als Umlaufvermögen unterwegs. Langsamfahrt ist deshalb dann am günstigsten, wenn Treibstoff teuer ist und Schiffe stillliegen - genau dann wurde sie eingeführt.
Sie bleibt eine der größten verfügbaren Emissionsminderungen des Sektors, erreichbar mit der bestehenden Flotte und ohne neue Technik. Dass sie nicht breiter angewandt wird, hängt an Frachtraten und Lieferzeiterwartungen und nicht an der Technik.
Der Kraftstoff und was 2020 geschah
Schiffe verbrannten historisch Schweröl, den Rückstand, der bleibt, nachdem leichtere Produkte aus dem Rohöl abdestilliert sind. Es ist günstig, so zähflüssig, dass es vor dem Einsatz erwärmt werden muss, und schwefelreich.
2020 senkte die Internationale Seeschifffahrts-Organisation den zulässigen Schwefelgehalt von Schiffskraftstoff außerhalb ausgewiesener Überwachungsgebiete von 3,5 auf 0,5 Prozent. Die Betreiber antworteten mit schwefelarmem Kraftstoff, Abgaswäschern oder dem Wechsel auf Destillat. Die Vorschrift senkte die Schwefelemissionen und die damit verbundene Luftverschmutzung erheblich, was ihr Zweck war und ein klarer Gewinn für die Gesundheit.
Sie erzeugte auch einen Effekt, den niemand vorher hervorgehoben hatte. Sulfatteilchen aus Schiffsabgasen hatten hellere, langlebigere Meereswolken angeregt, die Sonnenlicht zurückwarfen - eine unbeabsichtigte Kühlung, die die Erwärmung über den Schifffahrtsrouten teilweise verdeckte. Den Schwefel zu entfernen entfernte die Verdeckung, und Forscher haben der Änderung seither einen messbaren Erwärmungsbeitrag zugeschrieben.
Die Episode gehört sorgfältig formuliert, weil sie sich leicht missbrauchen lässt. Sie ist kein Argument gegen die Reinigung von Schiffskraftstoff: der Schwefel verursachte zehntausende vorzeitige Todesfälle im Jahr, und die Kühlung war eine zufällige Nebenwirkung dieses Schadens. Sie führt vor, dass Klima- und Luftqualitätswirkungen eines Kraftstoffs verschieden sind, gegenläufig verlaufen können und getrennt gezählt werden müssen - und genau das leistet eine ordentliche Ökobilanz.
Was Schiffe als Nächstes verbrennen
Batterien funktionieren für Fähren und kurze Küstenstrecken und skalieren nicht auf Ozeanquerungen, aus demselben Grund der Energiedichte, der die Luftfahrt beschränkt - wenn auch weniger streng, da ein Schiff mehr Masse tragen kann als ein Flugzeug.
Ammoniak ist der meistbesprochene Kandidat. Es enthält keinen Kohlenstoff, ist bei mäßigem Druck oder mäßiger Kühlung flüssig und lässt sich aus Wasserstoff und Stickstoff mit vorhandenen Industrieverfahren herstellen. Dagegen spricht: Ammoniak ist giftig, verlangt sorgfältige Handhabung in Häfen und auf See und brennt so schlecht, dass es einen Zündkraftstoff braucht. Stickoxidemissionen und entweichendes Lachgas sind ungeklärte Sorgen.
Methanol ist die pragmatische Alternative. Es ist unter Umgebungsbedingungen flüssig, wird in bestehender Infrastruktur routinemäßig gehandhabt und brennt in angepassten Motoren sauber. Es enthält Kohlenstoff, hilft also nur, wenn es aus Biomasse oder abgeschiedenem Kohlendioxid statt aus Erdgas hergestellt wird. Mehrere große Reedereien haben methanolfähige Schiffe bestellt, und das ist das stärkste verfügbare Signal, wo die Branche zu landen erwartet.
Windunterstützung ist als ernsthafter Vorschlag zurück und keine Kuriosität mehr. Rotorsegel, starre Flügel und Drachen können den Treibstoffverbrauch auf günstigen Routen um einen nennenswerten Prozentsatz senken, sie funktionieren mit jedem Kraftstoff, und sie lassen sich an bestehende Schiffe nachrüsten. In einem Sektor, dessen Flotte sich über Jahrzehnte erneuert, ist alles, was bereits gebaute Schiffe verbessert, mehr wert, als sein Prozentsatz vermuten lässt.
Häufige Fragen
Warum ist die Seeschifffahrt so energieeffizient?
Weil der Auftrieb die Ladung trägt, sodass der Motor nur den Wasser- und Luftwiderstand bei stetiger Fahrt überwindet, statt ein schweres Fahrzeug zu tragen und immer wieder zu beschleunigen. Die Größe verstärkt das: die Ladekapazität wächst mit dem Volumen, der Widerstand mit der Oberfläche, also sind größere Schiffe je Tonne effizienter.
Wie schneidet die Schifffahrt gegen Straße und Luft ab?
Ein großes Containerschiff bewegt eine Tonne Ladung einen Kilometer mit wenigen Gramm Treibstoff. Die Bahn ist um ein Mehrfaches schlechter, der Straßengüterverkehr rund fünfzigmal, und die Luftfracht etwa hundertmal schlechter als die Bahn - weshalb Luftfracht Gütern vorbehalten bleibt, bei denen die Zeit den Wert bestimmt.
Was ist Langsamfahrt und warum spart sie so viel?
Die Senkung der Dienstgeschwindigkeit. Die nötige Leistung steigt etwa mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit, eine mäßige Drosselung senkt den Verbrauch also weit überproportional. Sie wurde nach 2008 breit eingeführt und bleibt eine der größten verfügbaren Minderungen, erreichbar mit der bestehenden Flotte ohne neue Technik.
Was geschah, als 2020 der Schwefel im Schiffskraftstoff gesenkt wurde?
Die Schwefelemissionen und die damit verbundene Luftverschmutzung fielen erheblich, was der Zweck war und ein klarer Gesundheitsgewinn. Zugleich entfielen Sulfatteilchen, die hellere Meereswolken angeregt hatten - eine zufällige Kühlung, die die Erwärmung über Schifffahrtsrouten teilweise verdeckt hatte -, und Forscher schreiben der Änderung einen messbaren Erwärmungsbeitrag zu.
Welcher Kraftstoff ersetzt Schweröl?
Ammoniak und Methanol führen. Ammoniak enthält keinen Kohlenstoff und ist unter mäßigen Bedingungen flüssig, ist aber giftig, brennt schlecht und hat ungeklärte Stickstoffemissionen. Methanol ist unter Umgebungsbedingungen flüssig und in bestehender Infrastruktur handhabbar, enthält aber Kohlenstoff und hilft nur aus Biomasse oder abgeschiedenem Kohlendioxid.
