Abkehr vom Diesel in den Seehäfen zugunsten der Elektrifizierung

Nach Angaben der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation war die Schifffahrt im Jahr 2018 für mehr als eine Milliarde Tonnen Kohlendioxidemissionen verantwortlich. Ein erheblicher Teil dieser Emissionen stammt aus Hafenaktivitäten, einschließlich Schiffsanlegen, Frachtumschlag und Transport in Hafengebieten. Als Reaktion darauf schlagen Regierungen, NGOs und Umweltgruppen Alarm und fordern dringende Maßnahmen zur Eindämmung der Umweltverschmutzung in Häfen auf der ganzen Welt.

Eine der vielversprechendsten Lösungen zur Dekarbonisierung des Hafenbetriebs ist die Elektrifizierung dieser Anlagen. Dieser Plan sieht vor, dass Schiffe an den Landstrom angeschlossen werden, anstatt ihre dieselbetriebenen Hilfsgeneratoren für Beleuchtung, Frachtumschlag, Heizung und Klimaanlage, Unterkunft und Schiffselektronik zu verwenden. Außerdem ist geplant, dieselbetriebene Kräne, Gabelstapler und Lastwagen, die riesige Schiffscontainer vom Schiff an Land befördern, durch batteriebetriebene Alternativen zu ersetzen.

Um diesen transformativen Ansatz zu vertiefen, IEEE-Spektrum sprach kürzlich mit John Prousalidis, einem führenden Befürworter der Elektrifizierung von Seehäfen. Prousalidis, Professor für Meereselektrotechnik an der Nationalen Technischen Universität Athen, war durch sein Engagement beim IEEE, der Electric Commission (IEC) und der International Organization for Standardization (ISO) maßgeblich an der Entwicklung von Standards für die Elektrifizierung von Seehäfen beteiligt. Als stellvertretender Vorsitzender des IEEE Marine Power Systems Coordinating Committee war er maßgeblich an der Weiterentwicklung dieser Ideen beteiligt. Letztes Jahr war Prousalidis Mitautor eines wichtigen Artikels mit dem Titel „Ganzheitliche Transformation der Hafenenergie: Der Proteus-Plan“. im IEEE Electrification Magazin. In diesem Artikel skizzierten Prousalidis und seine Co-Autoren ihre Gesamtvision für die Zukunft des Hafenbetriebs. Die Hauptpunkte des Proteus-Plans wurden in das von Prousalidis innerhalb der Energiearbeitsgruppe des Europäischen Ausschusses für öffentliche Politik koordinierte Leitliniendokument zu intelligenten und nachhaltigen Häfen integriert. Das Leitliniendokument wurde im Juli 2024 vom IEEE Global Policy Committee genehmigt.

Professor John ProusalidisJean Prousalidis

Was genau ist „Kaltbügeln“?

Jean Prousalidis: Beim Kaltbügeln werden die Antriebs- und Hilfsmotoren eines Schiffes während der Liegezeit im Hafen abgeschaltet und stattdessen Strom vom Land genutzt, um Bordsysteme wie Klimaanlage, Frachtumschlag, Küchen und Beleuchtung mit Strom zu versorgen. Dies reduziert die Emissionen, da Netzstrom, insbesondere aus erneuerbaren Quellen, umweltfreundlicher ist als die Verbrennung von Dieselkraftstoff vor Ort. Zu den technischen Herausforderungen gehört die Anpassung der Schiffsspannung und -frequenz an die des örtlichen Netzes, die typischerweise weltweit variieren, sowie die Lösung von Erdungsproblemen zum Schutz vor Kurzschlüssen.

IEEE, IEC und ISO haben mit 80005 einen gemeinsamen Standard entwickelt, der drei verschiedene Standards für Hoch- und Niederspannungsverbindungen vereint. Es ist vielleicht (zusammen mit Wi-Fi, dem Standard für drahtlose Kommunikation) der „heißeste“ Standard, da alle Regierungsbehörden dazu neigen, Gesetze zu erlassen, die besagen, dass es sich um den Standard handelt, den alle Häfen befolgen müssen, um Schiffe mit Strom zu versorgen.

Inwieweit wurde dieser Standard übernommen?

Prousalidis: Die Europäische Union hat die vollständige Einhaltung bis zum 1. Januar 2030 vorgeschrieben. In den Vereinigten Staaten war Kalifornien 2010 mit ähnlichen Maßnahmen führend. Diese aggressive Sanierung durch Elektrifizierung wird jetzt mit Unterstützung der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation weltweit übernommen.

Lassen Sie uns über eine weitere interessante Idee sprechen, die Teil des Plans ist: regeneratives Bremsen bei Kränen. Wie funktioniert es?

Prousalidis: Beim Absenken von Containern wandeln Kräne im regenerativen Bremsmodus kinetische Energie in elektrische Ladung um, anstatt sie als Wärme zu verschwenden. Genau wie beim Anhalten eines Elektrofahrzeugs kann Energie in die Batterie des Krans zurückgespeist werden, wodurch bis zu 50 % der Energiekosten eingespart werden, obwohl eine konservative Schätzung bei etwa 20 % liegt.

Wie hoch sind die geschätzten Anfangskosten für die Einführung des Kaltbügelns beispielsweise im Hafen von Los Angeles, dem größten Hafen der Vereinigten Staaten?

Prousalidis: Die Kosten für eine schlüsselfertige Lösung belaufen sich auf etwa 1,7 Millionen US-Dollar pro Megawatt und umfassen Netzmodernisierungen, Infrastruktur und Ausrüstung. Eine grobe Schätzung, die auf einigen etablierten Faustregeln basiert, würde bei etwa 300 Millionen US-Dollar liegen. Der Prozess der Elektrifizierung dieses Hafens hat bereits begonnen. Meines Wissens gibt es rund 60 oder mehr elektrische Anschlusspunkte für Schiffe im Dock.

Um wie viel würden die CO2-Emissionen gegenüber dem derzeitigen Niveau reduziert, wenn die zehn größten und verkehrsreichsten Häfen der Welt vollständig mit erneuerbarer Energie elektrifiziert würden?

Prousalidis: Wenn Häfen vollständig mit erneuerbaren Energien elektrifiziert würden, könnte die EU-Politik die Schiffsemissionen in Hafengebieten um 100 % reduzieren. Nach dem IMO-Ansatz, der den Energiemix jedes Landes berücksichtigt, könnte dies zu einer Reduzierung um 60 % führen. Diese deutliche Reduzierung der Emissionen bedeutet einen Rückgang der CO-Emissionen₂Stickoxide, Schwefeloxide und Feinstaub, wodurch der Beitrag der Schifffahrt zur globalen Erwärmung verringert und Gesundheitsrisiken in benachbarten Ballungszentren verringert werden.

Wenn alles nach Plan verläuft und jedes Land mit einem Hafen voll auf die Elektrifizierung setzt, wie lange wird es Ihrer Meinung nach realistischerweise dauern, bis dieser Aspekt der Schifffahrt vollständig dekarbonisiert ist?

Prousalidis: Wie gesagt, die Europäische Union strebt eine vollständige Elektrifizierung der Häfen bis zum 1. Januar 2030 an. Da es allein in Europa etwa 600 bis 700 Häfen gibt und das Netz modernisiert werden muss, sind jedoch Verzögerungen möglich. Dennoch sollten wir uns darauf konzentrieren, die Frist 2030 einzuhalten, anstatt mit Verlängerungen zu rechnen. Das erinnert mich an die Worte des bahnbrechenden Gemini- und Apollo-Astronauten Alan Shepard, als er den Unterschied zwischen einem Testpiloten und einem normalen Berufspiloten erklärte: „Angenommen, jeder von ihnen hatte 10 Sekunden Zeit, bevor er zusammenbrach.“ Der konventionelle Pilot würde denken: In 10 Sekunden werde ich sterbenDer Testpilot sagte sich: Ich habe 10 Sekunden Zeit, um mich und die Maschine zu retten„Tatsache ist, dass wir uns in einer kritischen Situation wie der Bekämpfung der globalen Erwärmung auf die Zeit konzentrieren sollten, die uns zur Lösung des Problems bleibt, und nicht auf das, was passieren wird, wenn diese Zeit abgelaufen ist.“ Aber die Menschheit kann keinen Auswurfknopf drücken, wenn wir nicht alles tun, was wir können, um die schädlichen Folgen zu vermeiden, die sich aus dem Scheitern der Pläne zur „Rettung des Planeten“ ergeben.