Werden wir große Containerschiffe mit Batterien betreiben?

Wenn es um Batterien geht, stehen überwiegend die Autos im Zentrum unserer Aufmerksamkeit. Und dann denkt man von dort aus natürlich an unsere kleineren Geräte, die ebenfalls Batterien verwenden. Die Vorstellung, dass große Schiffe oder Flugzeuge mit Batterien angetrieben werden - viele von uns denken intuitiv, dass es Hindernisse für eine breite Nutzung geben könne.

Seeschifffahrt: Die Zukunft wird jede Menge Umweltverschmutzung und Vorschriften bringen Über die Seeschifffahrt werden jährlich rund 11 Milliarden Tonnen transportiert, was, anders ausgedrückt, 90 Prozent des weltweiten Handelsvolumens ausmacht. Dies geschieht durch den Verbrauch von etwa 3,5 Millionen Barrel minderwertigen Schweröls pro Jahr .

Dieser Kraftstoff trägt erheblich zur Umweltverschmutzung bei. Wie viel Umweltverschmutzung?

• Einer Schätzung zufolge trug der Schiffsverkehr im Jahr 2018 mit 2,5 Prozent zum vom Menschen verursachten Kohlendioxid bei. Es ist möglich, dass bis zum Jahr 2050 bis zu 17 Prozent der gesamten Kohlendioxidemissionen auf Schiffe entfallen .

• Einer anderen Schätzung zufolge emittiert ein großes Schiff so viel Kohlendioxid wie 70.000 Autos, so viel Stickoxide wie 2 Millionen Autos und so viel Feinstaub und andere krebserregende Partikel wie 2,5 Millionen Autos .

Die International Maritime Organisation (IMO) - (Internationale Seeschifffahrtsorganisation) hat Maßnahmen zur Verringerung der Emissionen aus dem Seeverkehr im Einklang mit dem Pariser Abkommen angekündigt. Eine Komponente: Eine Reduzierung der Kohlendioxidemissionen um 50 Prozent bis zum Jahr 2050 .

Was machen Schiffe heute?

Die Schiffe versuchen bereits, ihre Routen zu optimieren oder langsamer über das Wasser zu fahren, wodurch weniger Treibstoff verbraucht werden kann. Es wird sogar an Hybridsystemen gearbeitet. Unabhängig davon, ob es langsamer fährt oder ob es als Hybridfahrzeug eingesetzt wird, d. h. mit einem Elektro- und einem Verbrennungsmotor, wird derzeit davon ausgegangen, dass die Emissionsreduzierung zwischen 10 und 15 Prozent betragen wird - besser als nichts, aber nicht annähernd 50 Prozent .

Schiffe im Vergleich zu Flugzeugen - die Geschichte der Energiedichte

Ob man nun durch die Lüfte fliegt, vom Boden abhebt oder ein Schiff durch das Wasser schiebt, es lässt sich recht einfach ermitteln, wie viel Energie für jede dieser Tätigkeiten benötigt wird. Hier geht es um die Energiequelle, und es ist wichtig zu wissen, dass theoretisch jede Quelle verwendet werden könnte, aber dass es bei jeder Wahl bestimmte Abwägungen zu treffen gibt.

Die einfachste dieser Abwägungen ist die "Energiedichte", d. h. wie viel Energie pro Gewichtseinheit herausgezogen werden kann. Kohlenwasserstoff-Brennstoffe haben eine wesentlich höhere Energiedichte als die derzeitigen Batterien und deshalb wird oft das Gewicht der Batterie in einem Elektrofahrzeug angeführt oder die Tatsache, dass der Einbau von Batterien in Flugzeuge zu einer erheblichen Gewichtszunahme führt, die nur schwer zu kompensieren ist. Je nach Art des zur Diskussion stehenden Kraftstoffs und der spezifischen Batteriechemie weisen Statistiken darauf hin, dass Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe die 50- bis 100-fache Energiedichte der derzeitigen Batterien aufweisen .

Unterm Strich kann man mit Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen die gleiche Energie bei wesentlich geringerem Gewicht erhalten.

Bei einem riesigen Containerschiff spielt das Gewicht eine weitaus geringere Rolle als bei einem Fahrzeug, das sich in die Lüfte erheben soll. Es könnte sogar von Vorteil sein, das Gewicht auf das Schiff zu verteilen, sodass es gleichmäßiger im Wasser liegt.

Wenn man eine aktuelle Anlage betrachtet, die viel Umweltverschmutzung verursacht und bei der zusätzliches Gewicht nicht das größte Problem darstellt, könnte die Seeschifffahrt sozusagen ein Glückstreffer sein.

Fleetzero - ein Start-up bringt Batteriestrom in die Schifffahrt

Es ist bemerkenswert zu sehen, wie die Gründer von Fleetzero die Schlüsselfrage auf den Kopf stellen - anstatt zu versuchen, Batterien auf den größten aktuellen Schiffen zu verwenden, um den schmutzigen, umweltverschmutzenden Treibstoff zu ersetzen, haben sie erkannt, dass der Grund dafür, dass Schiffe so funktionieren, wie sie es tun - mit der Fähigkeit, mit einem einzigen Tank die Welt zu umrunden - der historische Weg der Innovation ist, der uns an diesen Punkt geführt hat. Kleinere Schiffe, die häufiger in verschiedenen Häfen anlegen, könnten viel einfacher die Batterietechnologie für die Stromversorgung nutzen .

Warum sollte man nicht den Bau und den Betrieb von Schiffen, die für fossile Brennstoffe optimiert wurden, auf der Grundlage der Batterietechnologie neu überdenken?

Die Innovation von Fleetzero würde Batterien in der Größe von Schiffscontainern umfassen, die auf dem Schiff ausgetauscht und zu Tageszeiten mit niedrigeren Strompreisen aufgeladen werden könnten. Sie sind dabei, diese Prototyp-Batterien zu bauen, und mit der Zeit wollen sie ganze Schiffe bauen. Die Kunden fordern bereits einen "kohlenstofffreien Versand" - Unternehmen wie Ikea, Patagonia und Amazon diskutieren bereits darüber und wollen dies bis zum Jahr 2040 realisieren .

Es ist bemerkenswert, dass dieser Ansatz es ermöglichen würde, weitere Innovationen in der Batterietechnologie in den ein- und ausgetauschten Batterien widerzuspiegeln, sodass die Systeme von Fleetzero diese berücksichtigen und nutzen könnten, wenn neue Energiespeichersysteme an Bedeutung gewinnen.

Die Energiespeicherung ist einer der aufregendsten Schwerpunkte der kommenden Jahrzehnte Der weltweite Fokus auf den Klimawandel ist daher ein Katalysator für die kontinuierliche Suche nach verschiedenen Möglichkeiten, Energie für den "On-Demand"-Einsatz effektiv zu speichern. Die Energievorräte sind nahezu unbegrenzt - man stelle sich nur vor, wir könnten die gesamte Sonnenenergie, die an einem bestimmten Tag auf die Erde trifft, effektiv bündeln und einfangen, aber die Herausforderung besteht darin, sie in eine Form umzuwandeln, die gespeichert und bei Bedarf genutzt werden kann. Es werden so viele verschiedene Technologien erforscht, dass wir sicher sind, dass die kommenden Jahrzehnte im Hinblick auf unvorhersehbare Durchbrüche sehr interessant sein werden.

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Quellen:

1: Quelle: Kersey et al. "Rapid battery cost declines accelerate the prospects of all-electric interregional container shipping." ("Rasch sinkende Batteriekosten beschleunigen die Aussichten für einen rein elektrischen interregionalen Containerverkehr") Nature Energy. Volume 7. Juli 2022
2: Quelle: Kersey et al. Juli 2022
3: Quelle: https://www.infineon.com/cms/en/discoveries/electrified-ships/
4: Quelle: Kersey et al. Juli 2022
5: Quelle: Kersey et al. Juli 2022
6: Um eine genaue Zahl zu nennen, müsste man eine genaue Art des Kraftstoffs und der Batteriechemikalien angeben. Das war hier nicht unser Thema, aber es gibt viele potenzielle Quellen, die eine genauere Analyse ermöglichen.
7: Quelle: Peters, Adele. "This start-up designed an electric cargo ship to cross the ocean." ("Dieses Start-up hat ein elektrisches Frachtschiff zur Überquerung des Ozeans entwickelt") (Fast Company. 6 April 2022.
8: Quelle: Peters, 6 April 2022.

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