LNG in der Schifffahrt

Strenge Umweltauflagen bewirken ein Umdenken: Mit LNG ist eine saubere Schifffahrt möglich. Im Vergleich zu Schweröl und Schiffsdiesel können Emissionen und Luftschadstoffe erheblich reduziert werden.

Zur sauberen Schifffahrt

LNG – Verflüssigtes Erdgas in der Energie-Versorgung

Verflüssigtes Erdgas hat sich in den letzten 50 Jahren zu einem wichtigen Ver­sor­gungs­zweig der glo­balen Energie- bzw. Gas­wirt­schaft ent­wickelt. In 2020 wurden mehr als 230 Mio. Ton­nen LNG ge­handelt und trans­por­tiert – mehr als das Doppelte als noch im Jahr 2000. Die inter­natio­nale Energie­agentur geht davon aus, dass Erdgas und ins­be­son­dere LNG im glo­balen Energie­mix wei­ter an Be­deu­tung ge­win­nen wer­den. Der­zeit ist LNG ein Trans­port­medium für den inter­na­tionalen Erd­gas­han­del. Auf­grund der bes­seren Ver­füg­bar­keit und wegen seiner Um­welt­vor­teile, ins­be­son­dere im Ver­gleich zu Erdöl, wächst jedoch das Interesse an der Nutzung als End­pro­dukt – als so­ge­nannte Small-Scale-Tech­no­logie – im Ver­kehrs­be­reich. Für diesen sind ins­besondere die See­schiff­fahrt und der Straßen­güter­ver­kehr per Lkw relevant.

Wachsende Rolle von LNG im internationalen Klimaschutz

Erdgas ist unter den fossilen Energie­trägern der Brenn­stoff, des­sen An­teil am glo­balen Energie­mix am deut­lichsten zu­nimmt. Der glo­bale Gas­be­darf ist von rund 2.500 Mrd. m3 im Jahr 2000 auf 3.752 Mrd. m3 in 2017 ge­stie­gen. Bis 2040 wird mit einem Zu­wachs der glo­balen Erd­gas­nach­fra­ge um et­wa 45 % bzw. 1.647 Mrd. m3 auf dann rund 5.400 Mrd m3 ge­rech­net. Mit 350 Mrd. m3 ist die EU der mit Ab­stand größte Erd­gas­im­por­teur

Hinter­grund dieser Ent­wick­lung sind die Be­mü­hun­gen bei der Strom­er­zeu­gung, Kohle und Atom­­energie zu er­setzen. Welt­weit hat sich der Erd­gas­ein­satz zur Strom­pro­duk­tion seit 2000 um rund zwei Drittel erhöht. Ver­gleichs­weise niedrig ist da­ge­gen der Gas­ver­brauch im Verkehr. Ob­wohl die glo­balen Gas­vor­kom­men regional gleich­mäßiger verteilt sind als bei Erd­öl, muss Gas um­fang­reich im­por­tiert und ex­por­tiert wer­den. Ca. ein Fünftel (770 Mrd m3) des glo­balen Erd­gas­kon­sums wer­den der­zeit in­ter­na­ti­o­nal ge­han­delt. Die wich­tig­sten Gas­ex­por­teure sind Russ­land, der Mittlere Osten, die Kaspische Region und Australien. Auf­grund der hohen Shale-Gas Vor­kom­men, ist da­mit zu rechnen, dass die USA bald zu einem wichtigen Gas­ex­por­teur auf­steigt. Mit 60 % wird das meiste Gas heute über lange Pipe­lines durch mehrere Länder ge­han­delt. Durch LNG ist nun aber auch ein glo­baler Han­del über die Welt­meere möglich, so­dass man bis 2040 mit einer Um­kehr dieses Ver­hält­nisses rechnet.

Der­zeit ex­por­tieren 18 Län­der LNG, da­run­ter Katar, Aus­tralien, Malaysia, Nigeria und Indonesien. Dem gegen­über sind die größten LNG-Im­por­teure Japan, Europa, China und Süd­korea. 2017 gab es mittels 230 LNG-Trans­port­schif­fen welt­weit ca. 4.600 LNG Trans­porte, die durch­schnitt­liche Ent­fernung be­trug ca. 8.400 nau­tische See­meilen. Die meisten Schif­fe nutzen das an­fallende Boil-off Gas für den eigenen An­trieb. Welt­weit gibt es ca. 120 Em­pfangs­terminals. Die größten LNG-Im­por­teure in Europa sind Spanien, die Türkei, Frank­reich und Italien. Hinter­grund ist die geringere Netz­an­bin­dung nach Norden (UK, Norwegen) und Os­ten (Russ­land). Da­bei wächst die Nach­frage nach LNG deut­lich schneller als nach Erdgas ins­ge­samt.

Infrastrukturseitig ist Europas Geografie ideal für den Import von flüs­sigem Erdgas über die Seehäfen. Mit Stand 31.01.2020 gibt es in Europa 36 LNG-Importterminals, die mit 35 Prozent gering ausgelastet sind. Aber das Kriterium der Wirtschaftlichkeit steht nicht immer an erster Stelle, sondern auch die Diversifizierung des Bezugsspektrums. Vielmehr dienen sie einer sicheren Gasversorgung bzw. zum Ausgleich saisonaler Spitzen. Parallel dazu werden die Verflüssigungskapazitäten beispielsweise in Aus­tralien weiter ausgebaut. Aus Sicht der Gas-Wirtschaft gilt es, das Über­an­ge­bot zu nutzen, indem neue Märkte für Erdgas und LNG erschlossen werden.

Der Trans­port­sek­tor bie­tet un­ter den Ge­sichts­punk­ten der schad­stoff­armen Ver­bren­nung, der ho­hen tech­nischen Rei­fe, Ver­füg­bar­keit und der Be­zahl­bar­keit einen ide­alen Markt, um erd­öl­ba­sierte Kraft­stoffe vor allem im Straßen­gü­ter­ver­kehr und in der Schiff­fahrt zu er­setzen. Hier­für wird ein kleiner Teil des an­ge­lan­deten LNG‘s im Im­port­ter­mi­nal nicht re­ga­si­fi­ziert, son­dern in flüs­siger Form in hoch­iso­lierten Tanks in so­ge­nan­nten Break­bulk-Ter­mi­nals zwischen­ge­la­gert. Von hier aus wird das LNG ent­we­der per Lkw zu Bun­ker­sta­tionen und Tank­stel­len für die Ver­sor­gung von Schif­fen und schweren Lkw trans­por­tiert oder di­rekt auf LNG-Bun­ker­schif­fe, die wie­der­um andere LNG-Schif­fe ver­sor­gen.

LNG-Terminal in Deutschland

Ein echtes Novum: Deutschland plant den Bau des ersten deutschen Flüssig­verdgas-Ter­minals. Der finale Stand­ort wird noch gesucht. In der engeren Aus­wahl stehen zur­zeit Brunsbüttel sowie im kleineren Um­fang Rostock und Stade.

Planungen für ein deutsches LNG-Terminal
Quelle: Brunsbüttel Ports GmbH

Weniger Emissionen, mehr Flexibilität

Die Gründe: Um die Bezugs­quellen über den reinen Pipe­line-Im­port zu er­weitern, be­darf es neue Wege und die fin­den sich über den An­schluss an den in­ter­na­tionalen LNG-Markt. So könnte dann auch Gas aus anderen Re­gionen im­portiert werden, die bisher nicht per Pipe­line an den deutschen Markt an­ge­bun­den sind. Aktuell gibt es 36 LNG-Terminals in Europa und weitere befinden sich in Bau und Planung. Die Zeichen für den flächen­decken­den Ein­satz von emis­s­ions­armem LNG stehen gut und Europa verfügt so schon heute über eine gut aus­ge­baute Infra­struk­tur. Der Auf­bau von deutschen LNG-Terminals trägt zum weiteren Ausbau der Energie­dreh­scheibe Nord­west­europas bei.

Aktuell verfügt Europa über Import-Terminals (Re­ga­si­fi­zierungs­an­la­gen) mit einer Ka­pa­zi­tät von 241 Milliarden Kubik­meter, womit etwa 50 Pro­zent des euro­päischen Erdgas-Verbrauchs gedeckt werden könnten. Die Ka­pa­zi­täten werden jedoch nicht ausgeschöpft.

In 2019 importierte Europa 108 bcm (Billion cubic metres of natural gas) LNG, davon kamen 23,7 bcm aus Katar, 14,1 bcm aus Algerien und 12,2 Prozent aus Nigeria. Aus den USA bezog Europa lediglich 2,6 bcm LNG.

Planungen für ein deutsches LNG-Terminal

Deutschland ist bisher wenig im LNG-Markt positioniert und profitiert haupt­säch­lich vom euro­päischen Bin­nen­markt. Das soll sich ändern – gerade, weil LNG zum Hoff­nungs­träg­er der Ver­kehrs­wen­de, der Wett­be­werb im Gas-Sektor gestärkt sowie die Ver­sorgungs­sicher­heit erhöht werden könnte.

Schon im Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD hat sich die Bundes­regierung klar zum Ausbau von Initiativen zu­gun­sten alter­na­tiver Kraft­stoffe wie LNG bekannt, um einen um­welt­ver­träg­lichen, wirt­schaft­lichen und wett­be­werbs­fähigen Schiffs­ver­kehr sicher­zu­stellen. Eine entsprechende Förder­richt­linie für die Aus- und Um­rüs­tung von See­schiffen zur Nutzung von LNG wurde 2017 bereits ver­ab­schiedet. Und der Bund geht mit gutem Beispiel voran: Als welt­weit erstes see­gängiges Be­hörden­schiff mit LNG-Antrieb wurde die "ATAIR" für For­schungs- und Ver­mes­sungs­zwecke Ende April 2021 offiziell in den Dienst gestellt.

07.06.2019: Neue Flüssig­gas-Ver­ordnung stärkt Ver­sorgungs­sicher­heit in Deutschland – Ver­ord­nung zur Ver­bes­serung der Rahmen­be­dingungen für den Auf­bau der LNG-Infras­truktur in Deutschland

Glo­bale In­fra­struk­tur für den Markt von mor­gen

Erd­gas bzw. verflüs­sigtes Erd­gas (Liquefied Natural Gas – LNG) kann als um­welt­freund­licher und sau­berer Kraft­stoff ein­ge­setzt wer­den und da­zu bei­tra­gen, Schad­stoff- (Stick­ox­ide, Schwe­fel, Fein­staub und Lärm) und Treib­haus­gas-Emis­sionen im Ver­kehrs­be­reich zu re­duzieren. Erdgas kon­den­siert bei ca. -162 °C. Durch die ver­gleichs­wei­se ho­he Ener­gie­dich­te bietet es sich ins­be­son­dere als Alternative zu Diesel bzw. Schweröl in der Schifffahrt und im Straßen­gü­ter­ver­kehr an, wo ent­sprech­ende Reich­wei­ten er­for­der­lich sind bzw. wo Elek­tro­an­trie­be heute und in Zu­kunft nicht ein­setz­bar sein werden.

Hier­für ist eine flächen­deckende In­fra­stru­ktur er­for­der­lich, um den Kraft­stoff für Schif­fe und Lkw vor­zu­hal­ten. Zu die­sem Zweck hat die EU die Richt­linie zum Auf­bau einer alter­na­ti­ven Kraft­stoff­in­fra­struk­tur (2014/94/EU) für LNG in den See- und Bin­nen­hä­fen und ent­lang der Fern­straßen des trans­euro­päischen Ver­kehrs­netzes er­las­sen. Diese Richt­linie gibt vor, dass in wich­tigen Hä­fen des TEN-V-Netzes LNG-Bunker­sta­tionen sowie im Ab­stand von ca. 400 km LNG-Tank­stellen bis zum Jahr 2025 er­richtet werden müs­sen. Hier­zu hat das BMVI im Jahr 2016 einen Nationalen Stra­te­gie­rahmen ent­wickelt, der kon­ti­nuierlich fort­ge­schrie­ben wird.

Aufbau LNG-Tank­stel­len­netz in Deutsch­land

Ein Meilen­stein, der die Zu­kunfts­fähig­keit von LNG unter Be­weis stellt, wurde im Sommer 2016 er­bracht: Im Juni er­öffneten der Nutz­fahr­zeug­her­stel­ler Iveco und das Ener­gie­unter­nehmen Uniper Deutsch­lands erste LNG-Tank­stel­le für Lkw in Ulm. Zukunft Gas hat den Bau- sowie Er­laub­nis­an­trag für die An­la­ge ge­stellt und an­schließend die Er­rich­tung der An­la­ge ge­leitet. Seit­dem hat der Aus­bau eines öffent­lichen LNG-Tank­stel­len­netz Fahrt auf­ge­nom­men. Denn nur mit einer gut aus­ge­bau­ten LNG-In­fra­struk­tur kann ein emis­sions­armer und effi­zienter Schwer­last­trans­port ge­lingen. Bis 2025 sollen 200 LNG-Tank­stel­len in Deutsch­land auf­ge­baut wer­den.

LNG-Plattform

Mit dem Len­­kungs­­kreis LNG hat Zukunft Gas eine Platt­­form ge­­schaf­­fen, in der die ver­­schie­­denen Akteure der LNG-Branche ein ge­­mein­­sames Vor­­gehen in stra­­te­gischen Fra­­gen ge­­gen­­über Politik und Öffent­­lich­­keit als Ziel de­­fi­nieren. Zukunft Gas be­g­rüßt die Mit­­glied­­schaft und Unter­­stützung wei­terer Akteure.

Zum LNG-Lenkungskreis

Wie wird LNG her­ge­stellt?

Liquefied Natural Gas (LNG) ist ein Erd­gas­pro­dukt, wel­ches kein na­tür­lich vor­kom­men­der Ener­gie­trä­ger ist. LNG wird durch tech­nische Ver­fahren aus Erd­gas her­ge­stellt. Be­vor das Roh­gas ver­flüs­sigt wird, wird es zu­nächst ge­rei­nigt und auf­be­reitet. Da­bei wer­den in ver­schie­denen Ver­fahren Ver­un­rei­nigungen, Was­ser, Kohlen­di­oxid, Schwe­fel­was­ser­stoff, Stick­stoff und Gas­kon­den­sate (lang­ket­tige Kohlen­was­ser­stof­fe) ent­fernt.

An­schließend er­folgt die Wärme­ab­gabe des Gases über einen Wärme­tauscher an ein Kühl­mit­tel, wel­ches zu­nächst Propan sein kann, bei tieferen Tem­peraturen kön­nen es Methan selbst oder Stick­stoff sein. Dabei wird der so­ge­nannte Joule-Thomson-Effekt von Gasen ge­nutzt, wo­bei ver­dich­tetes Gas bei Ent­span­nung ab­kühlt. Da sich bei des­sen Ver­dich­tung die Tem­peratur er­höht, ist eine Vor­kühlung des ver­dich­teten Gases durch be­reits ge­kühltes Gas er­forderlich. Wendet man das Ver­fahren in mehreren Schrit­ten an, kön­nen sehr tiefe Tem­peraturen er­reicht wer­den, bis das Methan seine spe­zi­fische Kon­den­sa­tions­tem­peratur von -162 °C er­reicht. Nur wenige Gase kon­densieren bei noch tieferen Tem­peraturen, so z. B. Was­ser­stoff bei unter -250°C.

Die Her­stel­lung von LNG ist ein ener­gie­inten­siver Pro­zess, hin­ge­gen sind die Ener­gie­auf­wen­dungen für den Trans­port im Ver­gleich zu Pipe­line­gas deut­lich nie­driger. Auf­grund der höheren Ener­gie­dich­te von LNG durch die Ver­flüs­sigung, kommt diese Gas­alter­native primär im Lang­strecken­gü­ter­ver­kehr und in der Schiff­fahrt zum Ein­satz – in Fahr­zeugen, bei denen eine Elek­tri­fi­zierung nicht prak­ti­ka­bel ist.

Im Ver­gleich zu CNG ist die Ener­gie­dich­te mit ca. 6 kWh/l drei­mal höher, bzw. be­trägt sie 60 Pro­zent von einem Liter Diesel. Im Gegen­satz zu CNG wird LNG in an­deren Welt­regionen her­ge­stellt und im tief­kalten flüs­sigen Zu­stand nach Europa im­por­tiert. In viel­zähligen euro­päischen LNG-Im­port­ter­minals wird das Gas re­ga­si­fi­ziert und in das euro­päische Gas­netz ein­ge­speist.

Ein geringer An­teil wird je­doch zur de­zen­tralen Ener­gie­ver­sorgung oder als Kraft­stoff mittels eines LNG-Tank­trailers nach Deutschland im­por­tiert. An spe­ziel­len LNG-Tank­stel­len wird das flüs­sige Gas in dop­pel­wan­digen hoch­isolierten Be­hältern ge­spei­chert und bei der Be­tankung auf den er­for­der­lichen Be­triebs­druck er­höht. Dies er­folgt über Wärme­tau­scher. Die meisten Lkw be­nö­tigen einen Be­triebs­druck zwischen 3 und 8 bar. Bei diesen Drücken be­trägt die Tem­peratur des flüs­sigen Gases -150 °C bis -130 °C. Je nach Lkw-Typ wird der Be­triebs­druck vor der Be­tan­kung an der Tank­stel­le er­zeugt. Über eine kryogene För­der­pum­pe wird das flüs­sige Gas in den hoch­isolierten Kraft­stoff­be­hälter ge­för­dert. Durch die hohe Ener­gie­dich­te sind Reich­wei­ten von bis zu 1.800 km je Tank­fül­lung mög­lich. Da­bei sind die Mo­toren bei CNG- und LNG-Lkw iden­tisch, da es sich che­misch um den glei­chen Ener­gie­trä­ger han­delt.

Während der ge­samten Wert­schöpfungs­ket­te wird das Gas nicht aktiv ge­kühlt, wo­durch es sich mit der Zeit er­wärmt. Um schäd­liche Methan­emis­sionen zu ver­mei­den, sind kon­ti­nuier­liche Ver­bräuche er­for­der­lich. Dies ist bei jähr­lichen Lauf­leistungen zwischen 120.000 bis 180.000 km je­doch un­kritisch. Ein Still­stand von ca. einer Woche ist jedoch für den ge­füllten Kraft­stoff­be­hälter des Lkw kein Pro­blem.

Auf­grund der hohen Ener­gie­dich­te ist LNG auch äußerst interes­sant als Kraft­stoff­alter­native für die Schiff­fahrt. Vor allem ge­trieben von immer strengeren Auf­la­gen für Ihre Luft­schad­stoff­emis­sionen wer­den alter­native Kraft­stof­fe für die Schiff­fahrt ge­sucht. LNG ist heute die einzig erns­thaft dis­ku­tierte Kraft­stoff­alter­native zu öl­ba­sierten und vor allem schäd­lichen schwer­öl­ba­sierten Schiffs­kraft­stof­fen.