Fortgeschrittene Biokraftstoffe und synthetische Kraftstoffe im Seeverkehr

10. 7. 2025

Der Seeverkehr ist das Rückgrat des Welthandels – er transportiert mehr als 80 %25 aller Waren und ist eine Schlüsselsäule der Weltwirtschaft. Gleichzeitig ist er jedoch einer der größten Produzenten von Treibhausgasemissionen (THG), die etwa 3 %25 der globalen Emissionen ausmachen. Der Druck zur Dekarbonisierung und zum Übergang zu kohlenstoffarmen und erneuerbaren Kraftstofftechnologien ist daher extrem. Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) und die Europäische Union führen zunehmend strengere Vorschriften ein, wie MARPOL Anlage VI, RED II/III und FuelEU Maritime, die die Schifffahrtsindustrie motivieren und zwingen, nach Alternativen zu traditionellen fossilen Brennstoffen zu suchen.

Einer der Haupttrends ist der Übergang zu fortgeschrittenen Biokraftstoffen und synthetischen Kraftstoffen, die erhebliche Reduktionen des CO2-Fußabdrucks nicht nur während der Verbrennung selbst, sondern über den gesamten Lebenszyklus versprechen. Im folgenden Glossar finden Sie detaillierte Erklärungen aller Schlüsselkonzepte, Technologien und Trends, die die Zukunft der Kraftstoffe im internationalen Seeverkehr in den kommenden Jahren bestimmen werden.

A

Lebenszyklusanalyse (Well-to-Wake-Analyse)

Definition und Bedeutung:

Die Lebenszyklusanalyse, im Seeverkehr als „Well-to-Wake” (WTW) bekannt, ist eine umfassende Methode zur Bewertung der Gesamtumweltauswirkungen eines Kraftstoffs. Sie umfasst alle Phasen – von der Rohstoffgewinnung (Well), über seine Verarbeitung, Kraftstoffproduktion und Transport, bis zur endgültigen Verbrennung in einem Schiffsmotor (Wake).

Methoden und Standards:

  • Bilanzierungsmethode und EMEP/EEA – verwendet zur Berechnung von Emissionen basierend auf Kraftstoffverbrauch, gültig in der EU.
  • GLEC Framework, EcoTransIT, Carbon Care – fortgeschrittene Rahmenwerke für die Berichterstattung des CO2-Fußabdrucks in Logistik und Transport (mit harmonisierten Emissionsfaktoren und Vergleichsmöglichkeiten verschiedener Transportarten).
  • Tank-to-Wake (TTW) – bewertet nur Emissionen, die während der Verbrennung im Motor entstehen. Es ist eine Teilmenge von WTW.
  • Well-to-Tank (WTT) – umfasst Emissionen, die während der Gewinnung, Produktion und Verteilung des Kraftstoffs zum Tank entstehen.

Warum ist das wichtig:

  • Ermöglicht einen fairen Vergleich verschiedener Kraftstofftypen aus der Perspektive tatsächlicher THG-Emissionseinsparungen.
  • Ist die Grundlage für Gesetze (z. B. EU RED II/III), die die Berichterstattung von Emissionseinsparungen nicht nur während der Verbrennung, sondern über den gesamten Kraftstoffzyklus erfordern.
  • Beispielsweise kann Biokraftstoff während der Verbrennung ähnliche CO2-Emissionen wie fossiler Brennstoff haben, aber innerhalb des Zyklus kann er „kohlenstoffneutral” oder sogar negativ sein, wenn Biomasse während des Wachstums CO2 aus der Atmosphäre aufnimmt.

Praktische Beispiele:

  • Bio-LNG und Bio-Methanol haben einen deutlich niedrigeren Gesamtkohlen-Fußabdruck im Vergleich zu fossilen Äquivalenten.
  • Synthetische Kraftstoffe, die aus CO2 und grünem Wasserstoff hergestellt werden, können fast 100 %25 kohlenstoffneutral sein, sofern die Eingabeenergie aus erneuerbaren Quellen stammt.

B

Bio-LNG (verflüssigtes Biomethan)

Definition:

Bio-LNG (verflüssigtes Biomethan, LBM) ist eine erneuerbare Alternative zu verflüssigtem Erdgas (LNG). Es wird aus Biomasse – beispielsweise aus organischen Abfällen, Klärschlamm, landwirtschaftlichen Rückständen oder Gülle – durch anaerobe Gärung zu Biogas und anschließende Aufreinigung zu Biomethan hergestellt, das dann auf etwa -162 °C verflüssigt wird.

Technische Parameter:

  • Die chemische Zusammensetzung ist fast identisch mit fossilem LNG (etwa 85–95 %25 Methan).
  • Kann in Motoren und Infrastrukturen verwendet werden, die für LNG ausgelegt sind, ohne dass Änderungen erforderlich sind (Drop-in-Kraftstoff).

Vorteile:

  • Reduktion von CO2-Emissionen um bis zu 80 %25 im Vergleich zu HFO (Quelle: Wärtsilä).
  • Deutlich niedrigerer Schwefelgehalt und Feinstoffgehalt.
  • Unmittelbare Kompatibilität mit aktuellen LNG-Motoren und Bunkerinfrastruktur.

Nachteile und Herausforderungen:

  • Begrenzte Verfügbarkeit von Rohstoffen (organische Abfälle, Biomasse).
  • Die Bio-LNG-Produktionskapazität deckt derzeit nur etwa 3 %25 des Energiebedarfs des Seeverkehrs (Prognose bis 2030), bis 2050 bis zu 12 %25 (Wärtsilä).
  • Ein Nachteil ist auch das sogenannte „Methanschlupf” – das Entweichen von unverbranntem Methan während der Verbrennung, das ein potentes THG ist. Moderne Motoren (z. B. Wärtsilä NextDF) reduzieren dieses Problem erheblich (um mehr als 50 %25).

Praktische Beispiele:

  • Royal Caribbean führte 2024 eine Transatlantikfahrt mit Bio-LNG durch.
  • Bio-LNG-Bunkerstationen werden in großen europäischen Häfen (Rotterdam, Hamburg) errichtet.

Bio-Methanol

Definition:

Bio-Methanol ist eine erneuerbare Variante von Methanol, das aus Biomasse (Holzspäne, Abfälle, Klärschlamm, Algen) hergestellt wird. Die Produktion erfolgt entweder durch direkte Umwandlung von Biogas oder durch Vergasung von Biomasse zu Synthesegas (CO, H2), das katalytisch zu Methanol umgewandelt wird.

Vorteile:

  • Flüssig bei Normaltemperatur – einfache Handhabung, Lagerung und Bunkering.
  • Sehr niedrige Schwefel- und Feinstoffemissionen während der Verbrennung.
  • Möglichkeit der Herstellung aus verschiedenen Arten von Abfällen und ungenutzten Rückständen.

Nachteile:

  • Notwendigkeit von Motoränderungen (meist Dual-Fuel-Modus).
  • Erfordert spezialisierte Bunkersysteme in Häfen.
  • Preiskonkurrenzfähigkeit derzeit begrenzt, aber Pilotprojekte (Maersk) zeigen schnelles Wachstum des Interesses.

Biomasse

Definition:

Biomasse ist organische Materie (pflanzlichen oder tierischen Ursprungs), die zur Herstellung von Biokraftstoffen verwendet wird. Im Kontext fortgeschrittener Biokraftstoffe liegt der Schwerpunkt auf der Verwendung von:

  • Landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Rückständen (Stroh, Sägemehl)
  • Abfallölen (UCO), tierischen Fetten
  • Energiepflanzen auf Grenzland
  • Algen als dritte Generation von Biomasse mit hohem Ölgehalt

Nachhaltigkeitskriterien:

  • RED II/III erfordert, dass Biomasse für fortgeschrittene Biokraftstoffe nicht mit Lebensmittel- und Futtermittelproduktion konkurriert und nicht aus Gebieten mit hoher Biodiversität oder Kohlenstoffbeständen stammt.
  • Zertifizierungsanforderung (z. B. ISCC).

Bedeutung:

  • Gewährleistet echte Umweltvorteile von Biokraftstoffen.
  • Nachhaltige Beschaffung ist eine grundlegende Voraussetzung für die weitere Entwicklung des Biokraftstoff-Seeverkehrs.

D

Drop-in-Kraftstoffe

Definition:

Drop-in-Kraftstoffe sind synthetische oder Biokraftstoffe, die eine fast identische chemische Zusammensetzung mit konventionellem fossilem Diesel, HFO oder Flugzeugtreibstoff haben. Sie können in bestehenden Motoren und Verteilungssystemen ohne Änderungen verwendet werden.

Beispiele:

  • HVO (hydriertes Pflanzenöl)
  • Synthetischer Diesel, Bio-LNG, Bio-Methanol (in einigen Anwendungen)

Vorteile:

  • Sofortige Emissionsreduktion ohne Investition in neue Technologie.
  • Möglichkeit der Mischung mit fossilen Brennstoffen in beliebigem Verhältnis.
  • Beseitigt das Risiko des Verlusts der Motorhersteller-Garantie.

Nachteile:

  • Begrenzte Verfügbarkeit von Rohstoffen (z. B. UCO, tierische Fette).
  • Notwendigkeit der Zertifizierung der Herkunft.

E

Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen)

Was sie umfassen:

  • CO2 (Kohlendioxid) – Hauptprodukt der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe
  • CH4 (Methan) – z. B. „Methanschlupf” in LNG und Bio-LNG
  • N2O (Lachgas)

Vorschriften:

  • IMO: Ziel der Netto-Null-Emissionen bis 2050
  • EU: Obligatorische Berichterstattung und Messung von Emissionen (EU ETS, MRV Shipping)

Bedeutung:

  • Emissionsreduktion ist der Haupttreiber aller Innovationen im Seeverkehr.
  • Die Messung erfolgt nach WTW, nicht nur TTW.

H

HVO (hydriertes Pflanzenöl) / erneuerbarer Diesel

Definition:

HVO ist ein hochwertiger Drop-in-Biokraftstoff, der durch Hydrierung von Pflanzenölen, gebrauchten Speiseölen (UCO) oder tierischen Fetten hergestellt wird. Das Ergebnis ist ein paraffinischer Diesel mit fast der gleichen chemischen Struktur wie fossiler Brennstoff.

Technische Parameter:

  • Cetanzahl höher als normaler Diesel (bessere Verbrennbarkeit)
  • Ohne aromatische Kohlenwasserstoffe und Schwefel
  • Lagerfähigkeit im Tank bis zu 10 Jahren
  • Mischung mit fossilem Diesel in beliebigem Verhältnis

Vorteile im Seeverkehr:

  • Vollständig kompatibel mit bestehenden Motoren (einschließlich MTU, Caterpillar, Volvo Penta usw.)
  • Reduktion von CO2-Emissionen um bis zu 90 %25, Schwefel praktisch auf Null
  • Keine Motoränderungen, minimale Anpassungen im Maschinenraum (z. B. zweite Kalibrierung des Kraftstoffmessers aufgrund unterschiedlicher Dichte)
  • Kraftstoff erfordert keine Umwälzung oder Erwärmung, ist nicht hygroskopisch (nimmt kein Wasser auf)

Nachteile:

  • Höherer Preis und begrenzte Verfügbarkeit (abhängig vom UCO- und Fettmarkt)
  • Notwendigkeit der Überprüfung der Herkunftszertifizierung aufgrund des Risikos der Palmölverwendung
  • Größeres Wachstum erwartet nach Ende des Jahrzehnts (größeres Engagement von Herstellern und Infrastrukturentwicklung)

Praktische Erfahrung:

  • Bedeutende Yacht- und Schifffahrtsunternehmen (z. B. Azimut-Benetti, Burgess) nutzen HVO bereits in der Praxis.
  • Motorhersteller genehmigen HVO für ihre Baureihen (MTU, Volvo, MAN usw.)

Schweröl (HFO) / Schweröl

Charakteristiken:

  • Rückstand nach Ölraffination, sehr viskos, Schwefelgehalt bis zu 3,5 %25
  • Dominanter Brennstoff für Seeverkehr bis 2020

Nachteile:

  • Hauptquelle von SOx-, NOx-, Feinstoff- (PM) Emissionen
  • Jetzt erheblich begrenzt durch IMO 2020 (max. 0,5 %25 Schwefel weltweit, 0,1 %25 in ECA-Zonen)

Alternativen:

  • Installation von Scrubbern (entfernen SOx)
  • Übergang zu VLSFO, MGO oder erneuerbaren Kraftstoffen (HVO, LNG, Bio-LNG)

I

Kraftstoffinfrastruktur

Was sie umfasst:

  • Hafenterminals, Lagertanks, Pipelines, Bunkerschiffe, Sicherheitssysteme
  • Systeme zur Handhabung flüssiger (HVO, Methanol) und kryogener Kraftstoffe (LNG, Bio-LNG)

Herausforderungen:

  • Bestehende Infrastruktur optimiert für Ölprodukte
  • LNG und Methanol erfordern spezielle Bunkersysteme, Sicherheitsmaßnahmen und Personalschulung
  • Infrastrukturentwicklung ist eine Schlüsselvoraussetzung für schnellere Expansion neuer Kraftstoffe

Trends:

  • Schnelles Wachstum von LNG-Bunkerstationen in Europa und Asien
  • Erste Pilotprojekte für Methanol- und Ammoniakbunkering

Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO)

Was ist die IMO:

  • Spezialisierte UN-Agentur, die für Sicherheit, Gesundheitsschutz und Ökologie im Seeverkehr zuständig ist
  • Setzt globale Standards (z. B. MARPOL, SEEMP, CII, EEXI, GHG-Strategie)

Bedeutung für Kraftstoffe:

  • IMO 2020: Begrenzung des Schwefelgehalts in Kraftstoffen
  • IMO GHG-Strategie: Ziel, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen
  • IMO-Entscheidungen haben globale Auswirkungen auf den Kraftstoffmarkt, Investitionen in Technologien und Infrastruktur

P

Fortgeschrittene Biokraftstoffe

Definition:

  • Biokraftstoffe der zweiten und dritten Generation, die aus Rohstoffen hergestellt werden, die nicht mit Lebensmittel-/Futtermittelproduktion konkurrieren (z. B. Abfälle, Rückstände, Algen)
  • Produktion typischerweise aus lignozellulosischer Biomasse, UCO, tierischen Fetten, MSW (Siedlungsabfällen), Algen

Vorteile:

  • Reduktion von THG-Emissionen um bis zu 80 %25 und mehr (abhängig von Rohstoff und Technologie)
  • Vollständige Einhaltung von RED II/III, Möglichkeit, EU-Zuschüsse und Unterstützung zu erhalten
  • Möglichkeit der Verwendung von Abfällen und Nebenprodukten

Nachteile:

  • Höhere Produktionskosten als konventionelle Biokraftstoffe (z. B. FAME)
  • Komplexere Logistik und Gewährleistung einer stabilen Rohstoffversorgung

Praktische Anwendung:

  • HVO, Bio-Methanol, Bio-LNG, Biokerosin für Luft- und Seeverkehr

R

Richtlinie über erneuerbare Energien (RED)

Was ist RED:

  • Europäische Richtlinie über erneuerbare Energien (derzeit RED III, gültig ab 2024)
  • Setzt verbindliche Ziele für den Anteil erneuerbarer Energien im Verkehr (bis 2030 mindestens 29 %25 im Verkehrssektor)
  • Besonderer Anteil für fortgeschrittene Biokraftstoffe und synthetische Kraftstoffe

Kriterien:

  • Nachhaltigkeit (darf nicht mit Lebensmittelproduktion konkurrieren, muss aus zertifizierten Quellen stammen)
  • Minimale Emissionseinsparungen (normalerweise 70–80 %25 im Vergleich zu fossilem Äquivalent)
  • Berichterstattung und Zertifizierung (ISCC, REDcert)

Bedeutung:

  • RED stimuliert den Markt für fortgeschrittene Biokraftstoffe und synthetische Kraftstoffe in der gesamten EU
  • Beeinflusst auch die Strategie von Schiffsbauern, Betreibern und Investoren in Infrastruktur

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