Maßnahmen für Luftverkehr

und Schifffahrt

Reduktion des Verkehrs und die Nutzung von E-Kraftstoffen verbessern

die Klimabilanz für Schiff- und Flugverkehr.

E-Kraftstoffe
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5. E-Kraftstoffe für schwer

elektrifizierbare Anwendungen

Synthetische Kraftstoffe aus erneuerbarer Elektrizität ("E-Kraftstoffe") werden zunehmend als Option zur CO2-Emissionsreduzierung bei nicht- elektrischem Energiebedarf, z.B. im Verkehrswesen, in Betracht gezogen. Ein entscheidendes Manko von E-Brennstoffen ist der geringe Umwandlungs- Wirkungsgrad ihrer Herstellung und Nutzung in Verbrennungsprozessen. Batterieelektrische Fahrzeuge benötigen etwa fünfmal weniger Strom als Autos mit Verbrennungs- motor, die mit E-Kraftstoffen betrieben werden. Aufgrund ihres geringen Umwandlungswirkungsgrades haben E-Kraftstoffe nur dann einen nennenswer- ten Klimavorteil, wenn zu ihrer Herstellung erneuerbarer Strom verwendet wird. Bei der Herstellung aus dem derzeitigen deutschen Stromerzeugungsmix führt der Einsatz von E-Kraftstoffen zu etwa drei- mal höheren Treibhausgasemissionen als konventionelles Benzin. Die Hauptvorteile von E-Kraftstoffen liegen aber in ihrer Lager- und Transportfähigkeit, wodurch sie dazu beitragen, die zeitliche und räumliche Variabilität der erneuerbaren Energieversorgung zu überwinden. Trotz ihrer Nachteile im Vergleich zur direkten Elektrifizierung könnten E-Kraftstoffe zu einem entscheidenden Energieträger für die Luftfahrt, den Güterverkehr und an- dere schwer elektrifizierbaren Anwendungen werden. Mit zunehmendem „grü- nen Strom“ kann also auch die Luftfahrt klimafreundlicher gestaltet werden.
Übersicht 1. Maßnahmen für Luftverkehr und Schifffahrt 2. Wasserstoff Flugzeuge 3. Erster Schritt Flüssigerdgas betriebene Kreuzfahrtschiff 4. Neue Konzepte für Fracht- und Gewerbeschiffe 5. E-Kraftstoffe für schwer elektrifizierbare Anwendungen 6. E-Kraftstoffe für schwer elektrifizierbare Endanwendungen 7. Quellen
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Das Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) ist eine gemeinsame Gründung der Stiftung Mercator und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK).
Abbildung: Herstellung klimafreundlicher Kraftstoffe Quelle: IWO/IWO Institut für Wärme und Öltechnik, Kreation: futureway

6. E-Kraftstoffe für schwer

elektrifizierbare Endanwendungen

Neben der Verwendung von Kerosin mit weniger CO 2 -Ausstoß muss eine Debatte über das grundsätzliche Fliegen in bestimmten Bereichen geführt werden, denn die steigenden Fluggastzahlen der letzten Jahre sind für das Klima dramatisch. Insbesondere durch den aufkommenden Preisdruck durch Billigflieger ist das Flugaufkommen und die Belastung der Umwelt noch einmal angestiegen. Dabei befürworten fast 70% der Deutschen ein Eindämmen von Kurzstreckenflügen, um etwas gegen den Klimawandel zu tun. Die Streichung der Subventionierung von inländischen Kurzstreckenflügen und die Einfüh- rung von höheren CO 2 Steuerern wäre ein erster Anfang, um beispielsweise den Schienenverkehr konkurrenzfähiger zu machen. Darüber hinaus lässt sich durch die Anpassung der Reiserouten und Flughöhen zur Reduktion der Kondensationstreifen in großen Höhen beitragen, die ansonsten zu einer ver- stärkten Reflexion und Aufheizung der Atmosphäre führen. Das Schadens- potenzial der ausgestoßenen Emissionen in der Atmosphäre könnte damit erheblich gesenkt werden.

2. Quellen

MCC, „Renewable synthetic fuels and their potential for climate change mitigation“ Bundesamt für Zivilluftfahrt BAZL Abteilung Luftfahrtentwicklung, „Was bei Triebwerken hinten herauskommt“ Umwelt Bundesamt, „Luftschadstoffe durch Flugverkehr und Flughafenbetrieb“ Umwelt Bundesamt, „Umweltschonender Luftverkehr: lokal – national – international “ European Environment Agency, „European Aviation Environmental Report 2019“ CORDIS Forschungsergebnisse der EU, „Wasserstoff auf hoher See“ Euwid Neue Energie, „EU fördert Wasserstoff-Schiffe und Tankstellen auf dem Rhein“
Herstellung klimafreundlicher Kraftstoffe

Handlungsempfehlungen zur

Klimakrise

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1. Maßnahmen für Luftverkehr und

Schifffahrt

Ein Billigflug ins Wochenende, Kleidung aus Bangladesch und Rosen aus Kenia führt zu erheblichen CO 2 Emissionen durch den Luft- und Schiffsverkehr mit dramatischen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, das Klima und die Umwelt. Bei einem einfachen Flug in der Economyklasse von Paris nach New York werden 381,58 Kilogramm CO 2 , Klimaschädlicher Wasserdampf und diverse gesundheits- schädliche Schadstoffe pro Person erzeugt.
Davon: • 7,900 kg Kohlendioxid (CO2) • 3,000 kg Wasserdampf (H2O) Davon als Schadstoffe: • 28 kg Stickoxide • 1.3 kg Schwefeldioxid • 1,9 kg Kohlenmonoxid • 0.3 kg Kohlenwasserstoffe • 0.1 kg Feinpartikel/Russteilchen 790,000 kg Luft 2,500 kg Kerosin 671,000 kg kalte Luft 121,500 kg heisse Luft Was stösst ein Flugzeug während einer Flugstunde aus? ICAO-Emissionsrechner ICAO-Emissionsrechner
Fast 90 % des externen Frachtverkehrs der EU werden auf dem Seeweg abgewi- ckelt. Durch die Schifffahrtsbranche werden schätzungsweise etwa 1 Mrd. Tonnen CO2 pro Jahr emittiert, und es ist damit zu rechnen, dass dieser Wert bis 2050 auf 1,6 Mrd. Tonnen steigt. Die neuesten Zahlen der Internationalen Seeschifffahrts- Organisation (International Maritime Organisation, IMO) lassen, wenn keine Maß- nahmen ergriffen werden, bis 2050 eine Zunahme der THG-Emission durch die Schifffahrt um bis zu 250 % erwarten; dies entspricht 17 % der globalen Emissionen. Die Schifffahrtsbranche ist stark von fossilen Brennstoffen abhängig. Dabei han- delt es sich um kostengünstigeres, weniger stark raffiniertes Gemisch von Ölen wie Dieselöl, Schweröl und verflüssigtes Erdgas, die alle besonders umweltschäd- licher sind. Berichte über ihre Emissionen sowie deren Analysen sind wenig aussa- gekräftig, weil die Schiffe auf hoher See sind. Durch die Verbrennung von Bunker- treibstoff werden Schwefeldioxid und Stickoxide freigesetzt, die sauren Regen verursachen und Feinstaub bilden. Diese Schadstoffe sind gefährlich sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für Ökosysteme. Die Nachfrage nach Kreuzfahrten nahm bis zur Covid 19 Krise stetig zu und hat zum Bau von Megaschiffen geführt, die mehr als 5000 Passagiere und mehr als 1000 Besatzungsmitglieder befördern können – schwimmende Städte auf See. Diese Schiffe produzieren große Mengen Flüssigabfall, Festabfall, Schmutzwasser und Luftschadstoffe, welche erhöhte Gefahren für die Umwelt mit sich bringen. Das Ziel des „Pariser Abkommens“, den weltweiten durchschnittlichen Tempera- turanstieg auf 2 °C, und wenn möglich auf 1,5 °C, über den vorindustriellen Wert zu begrenzen, lässt sich ohne das volle Engagement des Internationalen Luft- und Schifffahrtssektors nicht erreichen. Europäische Flughäfen verpflichten sich bis 2030 100 klimaneutralen Flughäfen einzurichten. Im Juni 2017, auf dem 27. Jahreskongress von ACI EUROPE, gaben die europäi- schen Flughäfen ein neues Versprechen ab und verdoppelten damit ihre auf der COP21 gemachte Zusage. Sie verpflichteten sich, bis 2030 100 klimaneutrale Flughäfen einzurichten. Mehr als 20 Flughafenbetreiberunternehmen unterzeichneten die neue Verpflichtung, darunter auch Groupe ADP, AENA, Aeroporto di Bologna, Aeroport Brest Bre- tagne, Aeroports de la Côte d'Azur, Flughafen Bristol, Flughafen Brüssel, Finavia, Flughafen Heathrow, London City Airport, Flughafen Genf, Flughafen München, Aeroporto Internazionale di Napoli, Aeroport Quimper Bretagne, Schiphol Group und Flughafen Zürich. Mit Stand 2019 sind 288 Flughäfen weltweit auf einer der 4 Stufen der Airport Carbon Accreditation zertifiziert. 61 Flughäfen sind kohlenstoffneutral.
Abbildung: Das Beispiel zeigt den ungefähren Ausstoss an Gasen und Partikeln in Kilo- gramm für ein Reiseflugzeug mit 150 Sitzen mit zwei Triebwerken während einer Flug- stunde (Stand der Technologie 2000). Die Zahlenwerte beziehen sich auf das ganze Flugzeug, umfassen also beide Triebwerke. Quelle: Bundesamt für Zivilluftfahrt BAZL Abteilung Luftfahrtentwicklung

2. Wasserstoff Flugzeuge

Bis 2035 will Airbus ein Passagierflugzeug auf dem Markt bringen, dass mit einem Wasserstoff Antrieb komplett CO2-neutral fliegt, wenn der Wasserstoff klimaneu- tral erzeugt wird. Auch ohne CO2-Erzeugung entsteht durch Wasserstoffverbren- nung weiterhin Wasserdampf als Emission welcher Auslöser von klimarelevanten Kondensstreifen am Himmel ist. Auch Stickoxide werden weiter freigesetzt. Die Flugzeuge sind deutlich besser als heute, aber nicht emissionsfrei. Daher ist ein Verzicht auf Fliegen die einzig nachhaltige Methode zur Eindämmung der Klimakrise.

3. Erster Schritt Flüssigerdgas

betriebene Kreuzfahrtschiff

Aida Cruises hat das erste mit Flüssigerdgas betriebene Kreuzfahrtschiff auf See geschickt, jetzt will die Rostocker Reederei Wasserstoff als Energiequelle testen. Dafür sollen 2021 geeignete Brennstoffzellen zum Einsatz kommen.

4. Neue Konzepte für Fracht- und

Gewerbeschiffe

Das französische Konstruktionsbüro VPLP hat einen Frachter entworfen, der mit eigens entwickelten Flügelsegeln ausgerüstet wird. Mit dem Schiff sollen Raketen- bauteile der Ariane von Europa zur Startrampe in Kourou, Französisch-Guayana transportiert werden. VPLP Design wurde von dem Generalunternehmer Alizés beauftragt, ein Schiff – genannt „Canopée“ – gemäß den Vorgaben des Projekts zu entwerfen und ent- wickelte ein RoRo Schiff mit einer Länge von 121 Meter und einer Breite von 23 Metern. Der Stapellauf ist für 2022 geplant. Das Schiff ist mit vier Oceanwings ausgestattet, die je eine Segelfläche von 363 Quadratmetern haben und so kon- zipiert, dass die Kohlendioxidemissionen um durchschnittlich 30 Prozent gesenkt wird.
Vessel Canopée von Alizés Canopée wird den Transport des Ariane 6- Trägers sicherstellen. Dieses Frachtschiff verkörpert eine neue Generation von Schiffen.
Abbildung: Eole Marine Colportage 80 m. Quelle: VPLP Weitere Studien zu gewerblichen Schiffen von VPLP
Maßnahmen für Luft- verkehr und Schifffahrt Reduktion des Verkehrs und die Nutzung von E-Kraftstoffen verbessern die Klimabilanz für Schiff- und Flugverkehr.
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Abbildung: Herstellung klimafreundlicher Kraftstoffe Quelle: IWO/IWO Institut für Wärme und Öltechnik, Kreation: futureway

7. Quellen

MCC, „Renewable synthetic fuels and their potential for climate change mitigation“ Bundesamt für Zivilluftfahrt BAZL Abteilung Luftfahrtentwicklung, „Was bei Triebwerken hinten herauskommt“ Umwelt Bundesamt, „Luftschadstoffe durch Flugverkehr und Flughafenbetrieb“ Umwelt Bundesamt, „Umweltschonender Luftverkehr: lokal – national – international “ European Environment Agency, „European Aviation Environmental Report 2019“ CORDIS Forschungsergebnisse der EU, „Wasserstoff auf hoher See“ Euwid Neue Energie, „EU fördert Wasserstoff- Schiffe und Tankstellen auf dem Rhein“
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zur Klimakrise

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5. E-Kraftstoffe für schwer

elektrifizierbare

Anwendungen

Synthetische Kraftstoffe aus erneuerbarer Elektri- zität ("E-Kraftstoffe") werden zunehmend als Option zur CO2-Emissionsreduzierung bei nicht- elektrischem Energiebedarf, z.B. im Verkehrswesen, in Betracht gezogen. Ein entscheidendes Manko von E-Brennstoffen ist der geringe Umwandlungs- Wirkungsgrad ihrer Herstellung und Nutzung in Verbrennungsprozessen. Batterieelektrische Fahr- zeuge benötigen etwa fünfmal weniger Strom als Autos mit Verbrennungsmotor, die mit E-Kraftstof- fen betrieben werden. Aufgrund ihres geringen Umwandlungswirkungsgrades haben E-Kraftstoffe nur dann einen nennenswerten Klimavorteil, wenn zu ihrer Herstellung erneuerbarer Strom verwendet wird. Bei der Herstellung aus dem derzeitigen deut- schen Stromerzeugungsmix führt der Einsatz von E-Kraftstoffen zu etwa drei- mal höheren Treibhaus- gasemissionen als konventionelles Benzin. Die Hauptvorteile von E-Kraftstoffen liegen aber in ihrer Lager- und Transportfähigkeit, wodurch sie dazu beitragen, die zeitliche und räumliche Variabilität der erneuerbaren Energieversorgung zu überwin- den. Trotz ihrer Nachteile im Vergleich zur direkten Elektrifizierung könnten E-Kraftstoffe zu einem ent- scheidenden Energieträger für die Luftfahrt, den Güterverkehr und andere schwer elektrifizierbaren Anwendungen werden. Mit zunehmendem „grünen Strom“ kann also auch die Luftfahrt klimafreundli- cher gestaltet werden.
Übersicht 1. Maßnahmen für Luftverkehr und Schifffahrt 2. Wasserstoff Flugzeuge 3. Erster Schritt Flüssigerdgas betriebene Kreuzfahrtschiff 4. Neue Konzepte für Fracht- und Gewerbeschiffe 5. E-Kraftstoffe für schwer elektrifizierbare Anwendungen 6. E-Kraftstoffe für schwer elektrifizierbare Endanwendungen 7. Quellen

6. E-Kraftstoffe für schwer

elektrifizierbare

Endanwendungen

Neben der Verwendung von Kerosin mit weniger CO 2 -Ausstoß muss eine Debatte über das grund- sätzliche Fliegen in bestimmten Bereichen geführt werden, denn die steigenden Fluggastzahlen der letzten Jahre sind für das Klima dramatisch. Insbe- sondere durch den aufkommenden Preisdruck durch Billigflieger ist das Flugaufkommen und die Belastung der Umwelt noch einmal angestiegen. Dabei befürworten fast 70% der Deutschen ein Eindämmen von Kurzstreckenflügen, um etwas gegen den Klimawandel zu tun. Die Streichung der Subventionierung von inländischen Kurzstrecken- flügen und die Einführung von höheren CO 2 Steue- rern wäre ein erster Anfang, um beispielsweise den Schienenverkehr konkurrenzfähiger zu machen. Darüber hinaus lässt sich durch die Anpassung der Reiserouten und Flughöhen zur Reduktion der Kondensationstreifen in großen Höhen beitragen, die ansonsten zu einer verstärkten Reflexion und Aufheizung der Atmosphäre führen. Das Schadens- potenzial der ausgestoßenen Emissionen in der Atmosphäre könnte damit erheblich gesenkt werden.

1. Maßnahmen für

Luftverkehr und

Schifffahrt

Ein Billigflug ins Wochenende, Kleidung aus Bangla- desch und Rosen aus Kenia führt zu erheblichen CO 2 Emissionen durch den Luft- und Schiffsverkehr mit dramatischen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, das Klima und die Umwelt. Bei einem einfachen Flug in der Economyklasse von Paris nach New York werden 381,58 Kilogramm CO 2 , Klimaschädlicher Wasserdampf und diverse gesund- heitsschädliche Schadstoffe pro Person erzeugt.
Davon: • 7,900 kg Kohlendioxid (CO2) • 3,000 kg Wasserdampf (H2O) Davon als Schadstoffe: • 28 kg Stickoxide • 1.3 kg Schwefeldioxid • 1,9 kg Kohlenmonoxid • 0.3 kg Kohlenwasserstoffe • 0.1 kg Feinpartikel/Russteilchen 790,000 kg Luft 2,500 kg Kerosin 671,000 kg kalte Luft 121,500 kg heisse Luft Was stösst ein Flugzeug während einer Flugstunde aus? ICAO-Emissionsrechner
Fast 90 % des externen Frachtverkehrs der EU werden auf dem Seeweg abgewickelt. Durch die Schifffahrtsbranche werden schätzungsweise etwa 1 Mrd. Tonnen CO 2 pro Jahr emittiert, und es ist damit zu rechnen, dass dieser Wert bis 2050 auf 1,6 Mrd. Tonnen steigt. Die neuesten Zahlen der Inter- nationalen Seeschifffahrts-Organisation (Interna- tional Maritime Organisation, IMO) lassen, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, bis 2050 eine Zunahme der THG-Emission durch die Schifffahrt um bis zu 250 % erwarten; dies entspricht 17 % der globa- len Emissionen. Die Schifffahrtsbranche ist stark von fossilen Brenn- stoffen abhängig. Dabei handelt es sich um kosten- günstigeres, weniger stark raffiniertes Gemisch von Ölen wie Dieselöl, Schweröl und verflüssigtes Erdgas, die alle besonders umweltschädlicher sind. Berichte über ihre Emissionen sowie deren Analysen sind wenig aussagekräftig, weil die Schiffe auf hoher See sind. Durch die Verbrennung von Bunkertreibstoff werden Schwefeldioxid und Stickoxide freigesetzt, die sauren Regen verursachen und Feinstaub bilden. Diese Schadstoffe sind gefährlich sowohl für die menschliche Gesundheit als auch für Ökosysteme. Die Nachfrage nach Kreuzfahrten nahm bis zur Covid 19 Krise stetig zu und hat zum Bau von Megaschiffen geführt, die mehr als 5000 Passagiere und mehr als 1000 Besatzungsmitglieder befördern können – schwimmende Städte auf See. Diese Schiffe produ- zieren große Mengen Flüssigabfall, Festabfall, Schmutzwasser und Luftschadstoffe, welche erhöh- te Gefahren für die Umwelt mit sich bringen. Das Ziel des „Pariser Abkommens“, den weltweiten durchschnittlichen Temperaturanstieg auf 2 °C, und wenn möglich auf 1,5 °C, über den vorindustriellen Wert zu begrenzen, lässt sich ohne das volle Enga- gement des Internationalen Luft- und Schifffahrts- sektors nicht erreichen. Europäische Flughäfen verpflichten sich bis 2030 100 klimaneutralen Flughäfen einzurichten. Im Juni 2017, auf dem 27. Jahreskongress von ACI EUROPE, gaben die europäischen Flughäfen ein neues Versprechen ab und verdoppelten damit ihre auf der COP21 gemachte Zusage. Sie verpflichteten sich, bis 2030 100 klimaneutrale Flughäfen einzurichten. Mehr als 20 Flughafenbe- treiberunternehmen unterzeichneten die neue Verpflichtung, darunter auch Groupe ADP, AENA, Aeroporto di Bologna, Aeroport Brest Bretagne, Aeroports de la Côte d'Azur, Flughafen Bristol, Flughafen Brüssel, Finavia, Flughafen Heathrow, London City Airport, Flughafen Genf, Flughafen München, Aeroporto Internazionale di Napoli, Aeroport Quimper Bretagne, Schiphol Group und Flughafen Zürich. Mit Stand 2019 sind 288 Flughäfen weltweit auf einer der 4 Stufen der Airport Carbon Accreditation zertifiziert. 61 Flughäfen sind kohlenstoffneutral.
Abbildung: Das Beispiel zeigt den ungefähren Ausstoss an Gasen und Partikeln in Kilogramm für ein Reiseflugzeug mit 150 Sitzen mit zwei Triebwerken während einer Flugstunde (Stand der Technologie 2000). Die Zahlenwerte beziehen sich auf das ganze Flugzeug, umfassen also beide Triebwerke. Quelle: Bundesamt für Zivilluftfahrt BAZL Abteilung Luftfahrtentwicklung

2. Wasserstoff Flugzeuge

Bis 2035 will Airbus ein Passagierflugzeug auf dem Markt bringen, dass mit einem Wasserstoff Antrieb komplett CO2-neutral fliegt, wenn der Wasserstoff klimaneutral erzeugt wird. Auch ohne CO2-Erzeu- gung entsteht durch Wasserstoffverbrennung wei- terhin Wasserdampf als Emission welcher Auslöser von klimarelevanten Kondensstreifen am Himmel ist. Auch Stickoxide werden weiter freigesetzt. Die Flugzeuge sind deutlich besser als heute, aber nicht emissionsfrei. Daher ist ein Verzicht auf Fliegen die einzig nachhal- tige Methode zur Eindämmung der Klimakrise.

3. Erster Schritt

Flüssigerdgas betriebene

Kreuzfahrtschiff

Aida Cruises hat das erste mit Flüssigerdgas betrie- bene Kreuzfahrtschiff auf See geschickt, jetzt will die Rostocker Reederei Wasserstoff als Energie- quelle testen. Dafür sollen 2021 geeignete Brenn- stoffzellen zum Einsatz kommen.

4. Neue Konzepte für

Fracht- und

Gewerbeschiffe

Das französische Konstruktionsbüro VPLP hat einen Frachter entworfen, der mit eigens entwickelten Flügelsegeln ausgerüstet wird. Mit dem Schiff sollen Raketenbauteile der Ariane von Europa zur Start- rampe in Kourou, Französisch-Guayana transpor- tiert werden. VPLP Design wurde von dem Generalunternehmer Alizés beauftragt, ein Schiff – genannt „Canopée“ – gemäß den Vorgaben des Projekts zu entwerfen und entwickelte ein RoRo Schiff mit einer Länge von 121 Meter und einer Breite von 23 Metern. Der Stapellauf ist für 2022 geplant. Das Schiff ist mit vier Oceanwings ausgestattet, die je eine Segelfläche von 363 Quadratmetern haben und so konzipiert, dass die Kohlendioxidemissionen um durchschnitt- lich 30 Prozent gesenkt wird.
Vessel Canopée von Alizés Canopée wird den Transport des Ariane 6-Trägers sicherstellen. Dieses Frachtschiff verkörpert eine neue Generation von Schiffen.
Abbildung: Eole Marine Colportage 80 m. Quelle: VPLP Weitere Studien zu gewerblichen Schiffen von VPLP