rauchender Schiffsschornstein

Umwelt- und Klimaschutz in der Kreuzfahrt – ein aktueller Überblick

Umwelt- und Klimaschutz in der Kreuzfahrt ist ein komplexes Thema. Die Kreuzfahrt ist bei Weitem nicht so schmutzig, wie ihr das zugeschrieben wird. Aber sie ist auch nicht so sauber, wie es wünschenswert wäre. Ich habe den aktuellen Stand der Fakten zusammengestellt.

Positives wird in der öffentlichen Diskussion um Kreuzfahrt und Umweltschutz oft unterschlagen, aktuelle Entwicklungen übersehen, Negatives überzeichnet und falsche Zusammenhänge hergestellt. Trotz der Komplexität versuche ich in diesem Beitrag, einen möglichst prägnanten Fakten-Überblick zu geben und weiterführende Links und Quellen zu ergänzen, die den jeweiligen Aspekt ausführlich beleuchten.

Folgende Themen greife ich in diesem Beitrag auf:

Kreuzfahrt-Anteil an der zivilen Schifffahrt

Kreuzfahrtschiffe machen 0,6 bis 0,8 Prozent der zivilen Schifffahrt weltweit aus, je nach Quelle für die Zahl der Fracht- und Containerschiffe – rund 450 Kreuzfahrtschiffe und rund 65.000 Handelsschiffe. Aufgrund des Hotel- und Entertainment-Betriebs an Bord liegt der Anteil der Kreuzfahrtschiffe am Ausstoß von Luftschadstoffen und klimawirksamen Gasen bei ungefähr zwei bis drei Prozent.

Kreuzfahrtschiff-Emissionen

Wichtig für die Bewertung der Fakten ist die Trennung zwischen gesundheitsschädlichen Luftschadstoffen wie Stickoxid, Schwefeloxid oder Feinstaub und klimaschädlichen Gasen wie CO2 oder Methan. Bei letzteren spielt es keine Rolle, wo der Ausstoß örtlich stattfindet – sie sind immer gleich schädlich und lassen sich nicht filtern. Luftschadstoffe sind dagegen vor allem in Küstennähe und im Hafen relevant. Diese Trennung ist auch deshalb relevant, weil für Küstenregionen und Häfen meist wesentlich strengere Vorschriften gelten als auf See.

Siehe zu diesem Thema auch unseren Beitrag „Fakten zu Luftschadstoffen und CO2“ und unser Interview „Falsche Nabu-Zahlen und Wege zu niedrigeren Emissionen bei Kreuzfahrtschiffen“ mit Horst Köhler, ehemaliger Versuchs- und Berechnungsingenieur bei der heutigen MAN Energy Solutions SE.

Emissionen zu reduzieren, ist eine komplexe Aufgabe, weil mehrere, sich teils widersprechende Faktoren eine Rolle spielen:

  • technische Verfügbarkeit von Lösungen (Henne-Ei-Problem: technische Entwicklungen finden nur bei vorhandener Nachfrage statt, die Nachfrage entsteht aber nicht von selbst)
  • verlässliche Verfügbarkeit von alternativen Kraftstoffen (örtlich und mengenmäßig)
  • unklare Betriebssicherheit von neuen Techniken
  • uneinheitliche, widersprüchliche oder nicht vorhandene, technische Normen und rechtliche Rahmenbedingungen (mangelnde Investitionssicherheit)
  • lange Planungszyklen im Schiffsbau und lange Lebenszeit von Schiffen (technische Neuerungen sind zumeist nicht sofort umfassend einsetzbar).

Regularien:

Treibstoffe auf Basis von Erdöl: Schweröl und Marinediesel

Schweröl steht wegen seines hohen Schadstoffgehalts zu Recht in der Kritik, ist aber der preisgünstigste Treibstoff und überall verfügbar. In jüngster Zeit gibt es schadstoffärmere, aber auch teurere Schweröl-Sorten.

Beim Begriff „Marinediesel“ ist ein genauer Blick nötig. Zum einen ist Marinediesel nicht mit PKW-Diesel gleichzusetzen, auch wenn es ähnlich klingt. Zum anderen gibt es auch hier unterschiedliche Qualitäten. Die sauberste Variante ist MGO (Marine Gasoil).

Details zu Treibstoff-Typen finden Sie in unserem Beitrag „Marinediesel, Schweröl & Co. – Schiffstreibstoffe im Überblick“.

Um bei herkömmlichen Dieselmotoren die gesetzlichen Vorgaben zu Schwefel- und Stickoxiden einzuhalten, lässt sich Schweröl mit Scrubbern (AEP) und SCR-Katalysatoren filtern oder durch Marinediesel ersetzen, das entsprechend wenig Schadstoffe enthält.

Kreuzfahrtschiffe ohne Scrubber führen in ihren Tanks sowohl Schweröl als auch Marinediesel mit und schalten auf Marinediesel um, wenn Vorschriften das im jeweiligen Fahrtgebiet erfordern.

Obwohl LNG auf den ersten Blick wie die bessere Alternative wirkt, haben auch Dieselmotoren für herkömmlichen Treibstoff eine Zukunftsperspektive: So können – soweit und sobald verfügbar – mit Bio-Diesel oder synthetisch (idealerweise aus klimaneutraler Energie) erzeugtem Kraftstoff betrieben werden.

LNG – Liquefied Natural Gas

Mit der AIDAnova ging 2019 das erste Kreuzfahrtschiff in Dienst, das durchgehend mit LNG betrieben wird. Die Technik hat damit bewiesen, dass sie funktioniert und für die Kreuzfahrt ausreichend betriebssicher ist, auch wenn hinter der Versorgungssicherheit mit LNG immer noch ein kleines Fragezeichen steht. Reedereien gleichen das zunächst mit LNG-Tankschiffen aus, die den Kraftstoff auf dem Seeweg anliefern.

Zum praktischen Betrieb eines LNG-Kreuzfahrtschiffs, siehe unter Interview mit dem LNG-Ingenieur der AIDAnova.

Vorteile von LNG:

  • erfüllt die aktuellen Normen für SOx und NOx
  • keine Emission von Schwefeloxiden (SOx) *
  • keine Emission von Partikeln (Ruß, Feinstaub) *
  • Reduzierung der Stickoxid-Emissionen (NOx) um etwa 80 Prozent
  • geringfügige Vorteile bei der Klimawirkung gegenüber Erdöl-basierten Treibstoffen (vgl. „LNG als Treibstoff: Umweltschutz und Kosten“)
  • in der Zukunft auch synthetisch (idealerweise klimaneutral) erzeugtes Gas verwendbar

* außer geringe Mengen, weil zur Zündung im Motor kleine Mengen Marinediesel benötigt werden

Nachteile von LNG:

  • (noch) geringe örtliche Verfügbarkeit
  • technisch relativ aufwendig, weil LNG in den Tanks nur bei minus 164 Grad Celsius flüssig bleibt

Stand November 2019 sind für 20 Prozent der für 2020 bis 2027 in Auftrag gegebenen Kreuzfahrtschiff-Neubauten mit LNG geplant. Bezogen auf die Bettenzahl der Schiffe liegt der LNG-Anteil bei über 40 Prozent. Welche LNG-Schiffe geplant sind, ist in unserer Übersicht der geplanten Kreuzfahrtschiff-Neubauten zu finden.

Bio-Kraftstoffe

Bio-Kraftstoffe werden in der Schifffahrt zunehmend relevant, insbesondere als Beimischung zu Marinediesel, bei Biogas (LBG) als Beimischung oder Ersatz für LNG. Bio-Kraftstoffe lassen sich nachwachsenden Rohstoffen oder Produktionsabfällen erzeugen und können – je nach Definition und berücksichtigtem Zeitrahmen – als klimaneutral oder zumindest klimafreundlicher gesehen werden. Die Produktionsmengen sind jedoch eher begrenzt.

Die möglichen Probleme in Hinblick auf den Bedarf an landwirtschaftlicher Fläche, eventuelle Verdrängung von Regenwald oder Nahrungsmittelproduktion ist hinlänglich bekannt und soll hier nicht weiter ausgeführt werden.

Bio-Fuels kommen bereits bei Hurtigruten zum Einsatz. Im Test ist Bio-Diesel als Beimischung. Außerdem soll für künftige, LNG-getriebene Hurtigruten-Schiffe Bio-Gas (LBG) zum Einsatz kommen, das aus Produktionsabfällen in der Fisch- oder Holzindustrie erzeugt wird.

Brennstoffzellen

Brennstoffzellen arbeiten mit Wasserstoff und auf Basis eines chemischen Prozesses und nicht, wie der Name vermuten lässt, auf Verbrennung. Daher entsteht kein CO2. Energie aus Brennstoffzellen ist also klimaneutral (abhängig von der Herkunft des eingesetzten Kraftstoffs).

Wasserstoff ist nur unter hohem Druck oder verflüssigt bei Temperaturen unter minus 250 Grad Celsius sinnvoll lagerbar. Kraftstoffe wie Methanol oder auch LNG können jedoch über eine „Reformation“ genannte Technik in Wasserstoff umgewandelt werden, weswegen die Kombination aus solchen flüssigen Kraftstoffen, Reformator und Brennstoffzelle für Kreuzfahrtschiffe gut geeignet ist.

Das Grundprinzip von Brennstoffzellen ist immer das gleiche, es gibt jedoch unterschiedliche Typen von Brennstoffzellen. Zwei davon werden in absehbarer Zeit auf Kreuzfahrtschiffen getestet: Auf der AIDAnova 2021 mit Methanol als Basis-Kraftstoff, auf der MSC Europa mit LNG als Energieträger. Bei Royal Caribbean International sind Brennstoffzellen für eines der Icon-Class-Schiffe angekündigt, die ab 2022 in Dienst gehen. Wann Kreuzfahrtschiffe vollständig mit Hilfe von Brennstoffzellen angetrieben werden können, ist noch nicht abschätzbar.

Alkohole wie Methanol als Energieträger haben einen weiteren, großen Vorteil: Sie sind unschädlich, sodass sie selbst bei einer Havarie keine Umweltschäden verursachen. Auch die Lagerung an Bord ist daher unkompliziert und wird Werften neue Möglichkeiten bei der Schiffsarchitektur eröffnen.

Lesen Sie dazu auch unser Interview mit Gerhard Untiedt, Gerhard Untiedt, bei der Meyer Werft in Papenburg in der Forschung & Entwicklung verantwortlich für Energie & Umwelt: „Regenerative Energie und Brennstoffzellen: Wie die Kreuzfahrt klimaneutral und emissionsfrei werden kann“.

Power to Gas, Power to X, E-Fuel

„Power to Gas“, „Power to X“ und „E-Fuel“ sind wichtige Stichworte, wenn es um Treibstoffe der Zukunft geht. Durch chemische und/oder physikalische Prozesse können aus elektrischer Energie Kraftstoff (E-Fuel) gewonnen werden. Das kann synthetisches Gas als Ersatz für fossiles LNG sein, aber auch Wasserstoff, Methanol oder Diesel-ähnliche Kraftstoffe.

Die Entwicklung ist hier noch im Stadium von Kleinanlagen und Versuchsprojekten, grundsätzlich ist die Technik aber ausgereift, um damit nicht-fossile Ersatz-Kraftstoffe produzieren. Aktuell sind die Kosten dafür aber noch sehr hoch.

Entscheidende Voraussetzung für Power to Gas und Power to X ist, dass genug klimaneutrale Energie zur Verfügung steht, beispielsweise aus Solaranlagen, Wind- oder Wasserkraft. Denn der Umwandlungsprozess von elektrischer Energie zu flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffen hat keinen hohen Wirkungsgrad. Mit nicht-klimaneutraler Energie wäre der Klimaeffekt daher deutlich schlechter als bei Verwendung fossiler Kraftstoffe.

Energie-Effizienz

Ein sehr wirkungsvolles Mittel zur Reduzierung von Emissionen ist die effizientere Nutzung von Energie auf Kreuzfahrtschiffen (Energie-Effizienz). Sie reduziert sowohl Luft- und Umweltschadstoffe, als auch klimaschädliche Gase.

Außerdem reduziert effizientere Nutzung der Energie signifikant die Betriebskosten für die Reedereien, sodass Klima- und Umweltschutz typischerweise auch eine höhere Wirtschaftlichkeit bedeutet.

Die Kreuzfahrt erzielt innerhalb von zehn Jahren Entwicklungsfortschritte von beispielsweise 20 Prozent bei Neubauten. Konkrete Beispiele finden Sie in unserem FAQ-Eintrag zu Energie-Effizenz. Eine höhere Energie-Effizienz ist für Neubauten über entsprechende EEDI-Vorgaben der IMO auch gesetzlich vorgeschrieben.

Auf die Energie-Effizienz haben zahlreiche Detail-Maßnahmen Einfluss, von der Bug- und Rumpf-Form über selbstlernende Klimatechnik bis zur computergestützten Routen-Planung für gleichmäßige, langsamere Fahrtgeschwindigkeit oder Hybrid-Systeme mit Akku-Unterstützung (siehe „Peak Shaving“ weiter unten).

Regularien:

„Scrubber“, Advanced Emission Purification (AEP)

Systeme für Advanced Emission Purification (AEP) sind landläufig als „Scrubber“ bekannt. Diese Anlagen dienen dazu, Schwefeloxide (SOx) aus Schiffsabgasen zu filtern, und zwar bis zu 99 Prozent. Als Nebeneffekt filtern sie auch bis zu 60 Prozent der Partikel (insbesondere Ruß und gröberen Feinstaub).

Mit Scrubbern ist es möglich, trotz Schweröl als Treibstoff die IMO-Grenzwerte für Schwefel beziehungsweise dessen Äquivalent an Schwefeloxiden in den Abgasen einzuhalten. Am Beispiel der Mein Schiff 5 erklären wir im Detail, wie ein Scrubber auf einem Kreuzfahrtschiff funktioniert und wie sich Open-Loop- von Closed-Loop-Scrubbern unterscheiden. Nicht überall ist übrigens der Einsatz von Open-Loop-Scrubbern zulässig. Verboten ist das beispielsweise in den chinesischen Schutzzonen, den Küstengewässern von Malaysia und Kalifornien, in norwegischen Fjorden und deutschen Binnengewässer wie der Elbe.

Der zulässige Schwefelgehalt im Treibstoff beziehungsweise Schwefeloxide in den Emissionen ist von der IMO geregelt. Strengere Werte (0,1 Prozent Schwefelanteil) gelten in „ECA“ genannten Schutzzonen. Von 2020 an gilt auch auf hoher See ein vergleichsweise strenger Grenzwert (0,5 Prozent). Details dazu in unserem detaillierten Beitrag zu Abgas-Vorschriften für Kreuzfahrtschiffe.

Regularien:

SCR-Katalysator

SCR-Katalysatoren (Selective Catalytic Reduction) funktionieren auf Kreuzfahrtschiffen nach dem gleichen Prinzip wie im Diesel-PKW: Mit Hilfe von Harnstoff (Urea, im PKW-Bereich „AdBlue“ genannt) werden Stickoxide (Nitrogen Oxides, NOx) im Abgasstrom in harmlosen Stickstoff und Wasser umgewandelt.

SCR-Katalysatoren finden sich typischerweise auf Kreuzfahrtschiffen, die seit 2016 auf Kiel gelegt wurden und mit Schweröl oder Marinediesel betrieben werden. Seitdem 2016 gelten innerhalb ausgewiesener Schutzzonen so strenge Grenzwerte für NOx, dass sie ohne Katalysator praktisch nicht einzuhalten sind (Ausnahme: LNG).

Regularien:

Feinstaub-Filter

Scrubber filtern bis zu 60 Prozent Ruß und Feinstauf aus dem Abgasstrom. Die als besonders gesundheitsschädlich geltenden ultrafeinen Partikel werden hiermit allerdings kaum gefiltert.

Funktionierende Feinstaubfilter für Großdieselmaschinen gibt es aktuell noch nicht. Aktuelle Tests mit Prototypen solcher Anlagen auf Kreuzfahrtschiffen sind dem Vernehmen nach bislang negativ verlaufen.

Landstrom

Bezieht ein Kreuzfahrtschiff Landstrom („cold ironing“ oder „shore power“), können die Schiffsdiesel abgeschaltet werden, mit Ausnahme einer Hilfsmaschine, die in Notfällen schnell Energie liefern kann. Verfügt ein Schiffe zusätzlich über Batteriespeicher, kann auch die Hilfsmaschine abgeschaltet werden.

Viele Schiffs sind für Landstrom zumindest vorbereitet, immer mehr auch direkt landstromfähig. Allerdings stellen nur sehr wenige Häfen Landstrom überhaupt bereit. Ob Landstrom umweltfreundlicher ist, hängt von den Energiequellen beim Landstrom ab. Landstrom ist zudem teurer und durch Umwandlungsprozesse weniger energieeffizient als die Energie aus Schiffsmaschinen. In jedem Fall verlagert Landstrom aber die Emissionen vom Liegeplatz des Schiffs zum Standort des Kraftwerks an Land.

Alle Details zum Thema Landstrom finden Sie in unserem Beitrag „Landstrom und Power-Barge gegen Abgase von Kreuzfahrtschiffen“.

Regularien:

  • Landstrom wird derzeit in einigen Häfen als Pflicht diskutiert oder bereits angewandt, beispielsweise in Bergen (Norwegen) und Kalifornien.

Akkus & „Peak Shaving“

Akkus helfen an Bord von Kreuzfahrtschiffen, die Energie-Effizienz deutlich zu steigern und ermöglichen kurzzeitig emissionsfreien Betrieb, etwa an besonders sensiblen Stellen. Auf absehbare Zeit werden Akkus auf Kreuzfahrtschiffe aber – auch aufgrund von Größe und Gewicht – nicht als Hauptenergiequelle dienen können.

Beim „Peak Shaving“ laufen die Schiffsmaschinen dauerhaft im optimalen Drehzahlbereich und sind damit sehr energieeffizient. Wird dabei mehr Energie erzeugt als benötigt, wird sie in Akkus zwischengespeichert. Wird kurzzeitig mehr Energie gebraucht, lässt sie sich aus den Akkus abrufen. So ist eine Effizienzsteigerung und damit niedriger Treibstoffverbrauch von bis zu 20 Prozent möglich.

Die Technik wird auf dem Expeditionskreuzfahrtschiff-Neubau Roald Amundsen Peak Shaving – bei Hurtigruten bereits eingesetzt. Für die AIDAperla ist ab 2020 ein Test auf einem sehr großen Schiff mit zehn Megawatt Leistung geplant.

Noch ist die Produktion von Akkus sehr ressourcenaufwendig, die Förderung von Lithium oder Kobalt verursacht oft Umweltschäden und wird mit Kinderarbeit und Ausbeutung von Arbeitern in Verbindung gebracht. Die Akku-Technik macht allerdings rasant Fortschritte, sodass sich diese Probleme immer weiter verringern werden.

CO2-Kompensation

Seit MSC angekündigt hat, den CO2-Ausstoß seiner Kreuzfahrtflotte ab 2020 komplett zu kompensieren (was mutmaßlich Zahlungen in Höhe von rund 50 Millionen Euro bedeutet), hat das Thema CO2-Kompensation in der Kreuzfahrt an Bedeutung gewonnen.

Ganz neu ist der Gedanke der CO2-Kompensation in der Kreuzfahrt nicht. AIDA und Hapag-Lloyd Cruises hatten ihren Kunden über Atmosfair einige Zelt lang eine freiwillige Kompensation angeboten. Atmosfair hat die Zusammenarbeit mit den Reedereien inzwischen beendet. Über My Climate ist individuelle Kompensation möglich. Das online-Reisebüro Meravando bezahlt für seine Kunden die CO2-Kompensation aus den eigenen Provisionen.

Die Kreuzfahrt ist Teil der Verpflichtungen aus dem Kyoto-Protokoll zur Reduzierung von Treibhausgasen.

Regularien:

Abfälle, Einwegplastik, Trinkwasser, Abwasser, Ballastwasser

In der Kritik steht die Kreuzfahrt vor allem bei den Schadstoff-Emissionen. Auf zumeist sehr hohem Qualitätsniveau ist die Kreuzfahrt bei weiteren Umweltthemen, auch weil es hier in den meisten Bereichen sehr strenge Vorschriften gibt. Alle Informationen zu diesen Themen finden sich in unseren Umwelt-FAQ.

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