Abgasemissionen bei Schiffen – Regelungen und Neuerungen

Aktuelles und kommende Neuerungen bei der Minimierung der Schadstoffemissionen

SOx – Sulfuroxide bzw. Schwefel

Bereits seit Jahren haben sich in einigen Regionen der Welt sog. SECA-Areas etabliert. Sulphur Emission Control Areas (SECA) sind definierte Areale, in denen von Ländern oder Anrainern strikt vorgeschrieben ist, wie viel Schwefelgehalt ein verwendeter Kraftstoff auf einem Schiff maximal haben darf. Allgemein spricht man vom noch gängigen HFO (Heavy Fuel Oil mit maximal 3.5% Schwefelgehalt), LSHFO (Low Sulphur mit 0.5%) und ULSHFO (Ultra Low Sulphur mit 0.1%). Solche Gebiete gibt es in der Nordsee, Ostsee, USA, Kanada, in der Karibik inkl. Puerto Rico, den Virgin Islands und regional in China. In der Nordsee beispielsweise (EU-SECA) dürfen Schiffskraftstoffe ab 1.1.2015 jetzt schon nur noch 0.1% Schwefel enthalten.
Für den Schiffsbetrieb, aber auch die Reedereien und Charterer ist es bisher häufig sehr aufwendig, die Maschinen auf jeweils andere Kraftstoffe umzustellen, diesen auch Vorzuhalten und zu beschaffen. Sehr empfindliche Strafen drohen, bei falschem Umstellen oder wenn es schlicht nicht möglich war, rechtzeitig schwefelarmes LSHFO zu besorgen, wenn eine Hafenrotation sich spontan ändert. Immerhin kostet LSHFO im Schnitt etwa 15% mehr.
Ab 2020 werden nun viele Probleme mit einem Schlag gelöst werden für die meisten, wenn dann weltweit Schiffe mit nur noch maximal 0.5% Schwefelgehalt (LSHFO) betrieben werden dürfen. In vielen Häfen ist der Betrieb der Hilfsdiesel für Stromerzeugung sogar mit nur noch maximal 0.1% (ULSHFO) erlaubt. Auch in den bisher bestehenden SECA-Gebieten wird dann generell für alle Maschinen nur noch 0.1% erlaubt sein.
Bei tausenden großen Frachtschiffen macht eine Reduzierung des enorm giftigen Schwefels um 85% weltweit (!) natürlich gewaltig etwas aus. Schiffe in Häfen belasten mit ULSHFO wie Städte dann sogar mit 97% weniger SOx die Umwelt ab dato. Die globale Luftbelastung wird somit relativ radikal verringert.
Nicht gut hingegen ist dies für anfälligere und ältere Maschinenanlagen, da Kraftstoff bei Schiffsdieseln auch eine gewisse Schmierfunktion in den Zylinderlaufbuchsen hat, die bei geringerem schwefelgehalt schlechter wird. Wartungs- und Instandhaltungsmehraufwand könnte sich so bei vielen älteren (ineffizienteren und dreckigeren) Einheiten somit nicht mehr betriebswirtschaftlich lohnen, was deren Verschrottung bedeutet. Nebenbei: Das wiederrum würde vielen helfen, um Charterraten zu erhöhen durch diese Art von Herabsetzung des Tonnageangebots.

Schwefel-Limits für Kraftstoffe innerhalb von SECA-Gebieten:

  • Vor dem 1. Juli 2010 : 1.5%
  • Zwischen dem 1. Juli 2010 und dem 1. Januar 2015 : 1.0%
  • Nach dem 1. Januar 2015 : 0.1%

Globales Schwefel-Limits für Kraftstoffe in allen anderen Gebieten:

  • Vor dem 1. Januar 2012 : 4.5%
  • Zwischen 1. Januar 2012 und dem 1. Januar 2020 : 3.5%
  • Ab dem 1. Januar 2020 : 0.5%

Nachweise und Dokumentationen für die Überprüfungen von Schiffen sind u.a.:

  • Bunker Delivery Notes‘ mit Fuel Sample (Proben des Kraftstoffes)
  • Schiffstagebuch
  • Öltagebuch
  • IAPP Zertifikat (International Air Pollution Prevention)
  • Dokumentierung des Change-Over-Prozesses, bei Verwendung verschiedener Kraftstoffe

NOx – Emissionen von Stickstoffoxiden

Für alle Kauffahrteischiffe mit mehr als 130kW Antrieb bestehen ebenfalls strikte Regeln (Regel 13 in MARPOL Annex VI), wenn es um den Ausstoß von Stickoxiden geht. Auch hier lassen sich technische Probleme bei älteren Schiffen nicht vermeiden, geht den Betreibern aber ein Stück weit entgegen, indem man die Grenzwerte nach Baujahren der Schiffe in drei Kategorien staffelt und in drei Unterkategorien für die Mittlere Drehzahl der Maschinen(rpm):

Kiellegung nach dem 1. Januar 2000:

  • unter 130rpm : max. 17 g/kWh
  • zwischen 130rpm und 1999 : max. 12.1 g/kWh
  • über 2000rpm : max. 9.8 g/kWh

Kiellegung nach dem 1. Januar 2011:

  • unter 130rpm : max. 14.4 g/kWh
  • zwischen 130rpm und 1999 : max. 9.7 g/kWh
  • über 2000rpm : max. 7.7 g/kWh

Kiellegung nach dem 1. Januar 2016 und in speziellen NECA-Gebieten (Nitrogen Emission Control Areas):

  • unter 130rpm : max. 3.4 g/kWh
  • zwischen 130rpm und 1999 : max. 2.4 g/kWh
  • über 2000rpm : max. 2.0 g/kWh

 

Praktische Umsetzung der neuen Regelung ab 2020
Laut dem IMO-Generaldirektor (Vereinte Nationen) wird die Nichteinhaltung der Grenzwerte ab dem 1.1.2020 schlicht und einfach damit sanktioniert, dass entsprechende Schiffe für nicht mehr seetauglich erklärt würden. Somit macht er genügend Druck auf die gesamte damit verbundene maritime Industrie, sich an neue Zeiten anzupassen. Wirtschaftlich gesehen betreffen die Mehrkosten von etwa 15-20% alle Beteiligten, wodurch niemandem Wettbewerbsnachteile entstehen. Die Kapazitäten für die Beschaffung von Low Sulphur HFO sollte kein Problem darstellen, da bereits jetzt viele Schiffe im weltweiten Einsatz diesen Kraftstoff bereits ordern, um zumindest flexibel zu sein oder in SECA-Areas operieren. Zumal ist die Ankündigung sehr frühzeitig 2013 gekommen und nochmals äußerst deutlich ausgesprochen worden, die Gesetze bindend dann in Kraft und ohne „Gummiwirkung“. Technisch gesehen wird es einerseits einfacher, da Umstellungen von Kraftstoffen (Change-Over/Switching) seltener vorkommen müssen, andererseits wird es auch Schiffe geben, die technisch so nicht mehr wirtschaftlich betrieben werden können.

Die verbindlichen Vorgaben finden sich im Regelwerk MARPOL (Maritime Pollution)
In der vom MEPC (Maritime Environment Protection Committee) von der IMO (International Maritime Organisation, Vereinte Nationen) ausgearbeiteten Fassung von 2013 MARPOL Annex VI (Air Pollution) werden entsprechende Regeln international bindend gefasst.

 

Blick in die Zukunft und Alternative Antriebe

Bereits jetzt fahren Schiffe mit LNG (Liquified Natural Gas), was nochmals erhebliche Verbesserungen der Schadstoffemissionen bewirkt. Einer der größten Charterfirmen in Frankreich, CMA CGM, hat 2017 insgesamt 20 Schiffe mit mehr als 20.000 TEU bestellt. Bei einer derart großen Order kann man nur davon ausgehen, dass dies wohlüberlegt sein muss, und Umweltschutz in diesem Fall auch Ökonomisch Sinn macht. Schiffe mit „Dual Fuel“, der Möglichkeit zwischen LNG und HFO zu switchen, werden ebenfalls bereits gebaut.
Bedenkt man, dass aktuell die Kraftstoffkosten relativ niedrig sind, also stark steigen können, und dass diese etwa 70-80% der Schiffsbetriebskosten ausmachen, zudem ein enormer Konkurrenzkampf herrscht, kann es für die Forschung eine spannende Herausforderung sein, noch ganz andere Antriebsmöglichkeiten zu entwickeln, um Schiffbauern und Reedern entscheidende Vorsprünge zu verschaffen.

Jeder ist herzlich eingeladen, im Forum über dieses Thema mit zu diskutieren