Elektrische Offshore-Schiffe sollen Emissionen senken

Bis heute hat es noch keine Technologie zur Stromerzeugung geschafft, zu 100 Prozent kohlenstoffneutral über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zu sein. Erneuerbare Technologien wie Wind- oder Solarenergie erzeugen zwar CO₂-freien, grünen Strom. Bei ihrem Bau oder der Stilllegung entstehen trotzdem Emissionen, die zum Lebenszyklus dazugerechnet werden müssen.

Auch die Stromerzeugung durch Offshore-Windanlagen ist nicht komplett kohlenstofffrei, aber sehr kohlenstoffarm – sie setzt nur etwa sechs Gramm (g) CO₂ pro Kilowattstunde (kWh) an produzierter Energie frei. Im Vergleich dazu liegt der Ausstoß eines Kohlekraftwerks laut den Zahlen des Annual Energy Outlook 2021 (Link in Englisch) der US Energy Information Administration bei etwa 900 Gramm pro kWh.

Das Beratungsunternehmen Wood Mackenzie schätzt, dass etwa 86 Prozent der Emissionen im Lebenszyklus eines Windrads (Link in Englisch) aus der für die Produktion notwendigen Materialiengewinnung und der Turbinenherstellung stammen. Die übrigen 14 Prozent entfallen auf Transport, Installation und den Betrieb der Anlagen. Aber trotz der schon heute niedrigen Werte ist die Industrie weiter auf der Suche nach Möglichkeiten, den CO₂-Fußabdruck zu verringern.

Elektrifizierung vorgelagerter Prozesse notwendig

Im Januar 2023 schloss sich Branchenführer RWE mit anderen Offshore-Wind-Entwicklern zu einer Partnerschaft mit dem britischen Carbon Trust (Link in Englisch) zusammen. Gemeinsam planen die Partner, eine klare Methodik zu entwickeln, um die CO₂-Emissionen im Lebenszyklus einer Offshore-Windanlage besser messen und reduzieren zu können. Das Ziel ist es, im Rahmen des Offshore Wind Sustainability Joint Industry Programme komplette Kohlenstoffneutralität zu erreichen.

Ein Ansatzpunkt ist die Herstellung der zum Bau benötigten Materialien. Denn bei der Produktion von Zement oder Stahl wird CO₂ emittiert. Wenn diese Prozesse im großen Maße klimaneutral abgehandelt werden könnten, würden auch die Emissionen für Offshore-Windanlagen auf unter 6g/kWh sinken.

Langfristig müssten auch alle vorgelagerten Industrien, von denen die Windkraft-Anlagen abhängen, mit regenerativ erzeugter Energie gespeist werden – sei es direkt oder indirekt durch beispielsweise die Verwendung nachhaltiger Brennstoffe wie grünem Wasserstoff. So würde schlussendlich ein dynamischer Kreislauf zwischen der Erzeugung und Nutzung Erneuerbarer Energien entstehen.

Aber auch schon kurz- und mittelfristig kann in verschiedenen Bereichen, die direkt unter der Kontrolle der Windparkentwickler stehen, eine Elektrifizierung stattfinden, durch die die Emissionen sinken. So könnten zum Beispiel die Installationsschiffe, die beim Bau der Windräder zum Einsatz kommen, elektrisch angetrieben werden.

Batterielade-Schiff in Planung

Ein solches Projekt ist in Japan in Arbeit –  einem Markt, auf dem RWE ebenfalls bereits präsent ist. Im April 2023 gab das britische Unternehmen Zephyrus Marine bekannt, dass es eine Absichtserklärung mit dem japanischen Unternehmen Mirai Ships unterzeichnet hat. Darin erklären die Partner, ein sogenanntes „Mutterschiff“ bauen zu wollen, das auf hoher See andere elektrisch betriebene Schiffe aufladen können soll. Dazu gehören zum Beispiel emissionsfreie Crew Transfer Vessels (CTV), die für den Bau, die Wartung und den Betrieb von Offshore-Windparks eingesetzt werden, um Techniker und Mitarbeiter zu den Anlagen zu bringen.

Das „Mutterschiff“ würde also quasi als Ladestation auf hoher See dienen. Dabei sollen die Batterien der CTV jedoch nicht direkt aufgeladen werden. Vielmehr ist ein modulares Konzept geplant, bei dem eine komplett aufgeladene Batterie – ein sogenannter „e-pod“ – gegen eine alte, leere Batterie ausgetauscht wird.

Dieser Austausch soll weniger als 15 Minuten dauern und damit schneller gehen, als das Betanken eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen Schiffes. Der leere e-pod wird dann im Anschluss auf dem Mutterschiff wieder aufgeladen, während das CTV zurück im Einsatz ist. Das soll die Nutzungszeit der CTV maximieren.

Die e-pods für das Projekt liefert die Firma Shift Clean Energy. Ihr PwrSwäp-System wird auch für das erste vollelektrische Frachtschiff, der Hydromover (Link in Englisch), eingesetzt. Das Schiff befindet sich seit September 2022 in Singapur im Bau. Nach der Inbetriebnahme soll die Hydromover Treibstoffkosten um 77 Prozent senken und somit etwa 752 Tonnen Treibhausgase einsparen.

In Verbindung mit den Schiffen von Zephyrus Marine soll das System sowohl die Treibstoffkosten als auch die Emissionen des aufstrebenden japanischen Offshore-Windsektors senken.