Vorantreiben der nordamerikanischen Schiffskraftstoffwende

Jul 05, 2023

Barry Parker von bdp1 Consulting Ltd bietet strategische und taktische Unterstützung...

5. Juni 2023

(Foto: Harvey Gulf)

Offshore-Serviceschiffe sowie Arbeitsschiffe, die Häfen und Binnenflüsse bedienen, haben sich auf eine branchenweite Reise zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen begeben. Professor Craig Philip, Fakultätsmitglied am Center for Transportation and Operational Resilience (VECTOR) der Vanderbilt University und ehemaliger CEO der Ingram Barge Company, liefert diesen Kontext: „Der maritime Sektor bietet Verladern seit langem die treibstoffeffizienteste und nachhaltigste Frachttransportoption.“ , und es war für unser Team hier bei Vanderbilt sehr aufregend, sich mit der maritimen Industrie zu beschäftigen, da sie neue Technologien einsetzt, die auch die Treibhausgasemissionen weiter reduzieren. Und wir sind besonders stolz darauf, Gründungsmitglied der Blue Sky Maritime Coalition zu sein (BSMC).“

BMSC wurde 2021 gegründet und ist eine Koalition nordamerikanischer Interessengruppen mit besonderem Schwerpunkt auf der Beschleunigung des Übergangs des Schiffstransports in Kanada und den Vereinigten Staaten hin zu Netto-Treibhausgasemissionen (THG) von Null.

Im Juli 2022 wurden die allgemeinen Dekarbonisierungsherausforderungen für Nordamerika dargelegt. In seiner Veröffentlichung „North American Waterborne Transportation Carbon Footprint“ stellt BSMC fest, dass OSVs etwa 17 % der nordamerikanischen Flotte ausmachen und den größten Einzelbeitrag zu nordamerikanischen maritimen Emissionen leisten (wobei der maritime CO2-Ausstoß im Jahr 2018 bei 47 Millionen Tonnen lag). Dies entspricht 29 % der Gesamtemissionen, da die Schiffe einen relativ hohen Treibstoffverbrauch und eine relativ hohe Treibstoffauslastung haben. Der zweitgrößte Sektor für CO2-Emissionen ist der Binnenschlepper- und Schubschiffsektor, der für 9,3 Millionen Tonnen oder 19 % der Gesamtemissionen verantwortlich ist; gefolgt von der Küsten- und Hafenschlepperflotte sowie den Fähren mit 6,8 Millionen Tonnen bzw. 6,4 Millionen Tonnen.

Die BSMC-Zusammenstellungen deuten darauf hin, dass Tanker und Articulated Tug-Barges (ATBs) nur 3,1 Millionen Tonnen oder 6 % der gesamten CO2-Emissionen im nordamerikanischen Seeverkehrsmarkt ausmachen.

OSV-Besitzer investieren jetzt Schiffseigner in den Segmenten OSV, Schlepper und Arbeitsschiffe treiben ihre Dekarbonisierungsbemühungen jetzt voran. Ende 2022 gab Caterpillar Marine eine Ankündigung bekannt, in der er ein integriertes Hybridenergievorhaben mit Jackson Offshore hervorhob.

Bei der Bekanntgabe eines Memorandum of Understanding (MOU) mit dem Offshore-Betreiber sagte der Motorenhersteller: „Die dieselelektrische M/V Thunder wird mit einer Hybridenergielösung aufgerüstet, um ihr Kraftwerk aus 2 x Cat 3516 und 2 x zu ergänzen C32-Generatorsätze.“

Lee Jackson, Präsident und CEO des OSV-Betreibers, sagte, dass sein Unternehmen „sehr erfreut ist, mit Caterpillar bei der Entwicklung einer Energiespeicherlösung (ESS) für unsere Offshore-Schiffe (OSV) zusammenzuarbeiten.“

Ein wesentlicher Impuls zur Reduzierung der Emissionen, mit Schwerpunkt auf Kohlenstoff, kommt von den Kunden. In der Pressemitteilung sagte Jackson: „Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin, einen langfristigen Mehrwert für unsere Kunden zu schaffen, während diese ihre Initiativen zur Reduzierung der CO2-Emissionen umsetzen wollen.“

Dies wurde bei einer Marine Money-Veranstaltung Ende November 2022 in New Orleans zum Ausdruck gebracht; Diskussionsteilnehmer Shane Guidry, CEO von Harvey Gulf International Marine, diskutierte den Bericht des Unternehmens, in dem die Fortschritte im Jahr 2021 im Bereich ESG (Umwelt, Soziales, Governance) detailliert beschrieben werden, und sagte: „Wir haben [den ESG-Bericht] herausgegeben, weil das das war, was unsere Kunden wollten.“

Im selben Gremium sagte Todd Hornbeck, CEO von Hornbeck International, das einen ähnlichen Bericht herausgab: „Unsere Branche hat sich schon immer um ESG gekümmert.“

Panelmitglied Quintin Kneen, der CEO des börsennotierten Unternehmens Tidewater, vertrat eine andere Sichtweise und sagte: „Unsere Kapitalanleger fragen alle danach, weil ihre Investoren danach fragen … der Trend zu erneuerbaren Energien wird anhalten.“

OSVs planen einen neuen Kurs Die neuen Richtungen für Offshore-Schiffe lassen sich aus den Erfahrungen bei Harvey Gulf und seinen verbundenen Unternehmen ableiten. BSMC schrieb in seinem Weißbuch vom Juli 2022: „Alternative Kraftstoffe sind der wichtigste Faktor, der das Emissionsprofil eines Motors drastisch beeinflussen kann.“

Nur fünf der 1.664 OSVs arbeiten in den USA mit sauberer Kraftstofftechnologie, und alle sind Eigentum von Harvey Gulf International Marine und werden von Harvey Gulf International Marine betrieben.

Die „grüne Flotte“ von Harvey Gulf nutzt LNG und Bio-LNG als Hauptkraftstoffquellen.

Bei einer Marine Money-Veranstaltung im Juni 2022 betonte Dain Detillier, der das Q-LNG-Bunkergeschäft von Harvey Gulf leitet, die Bedeutung der Messung tatsächlicher Emissionen und beschrieb die Erfahrung mit Bio-LNG bei der Betankung von Harvey America (wobei ein Teil tierischer Abfall mit fünf Teilen LNG gemischt wurde). ) sagte: „Es war das erste CO2-neutrale Schiff in den Vereinigten Staaten.“

Harvey Gulf ist außerdem der einzige Betreiber weltweit mit Dreistoff-OSVs (Batterie/LNG/Diesel).

In seinem ESG-Bericht 2021, der die Einsparungen durch die Verwendung von LNG detailliert beschreibt, sagt Harvey Gulf: „In den frühen Phasen der Analyse haben wir Einsparungen von fast 130 Tonnen CO2 gezeigt“ [im Vergleich zum Dieselbetrieb, auf monatlicher Basis].

Der Bericht beschreibt auch die bahnbrechenden Schritte von Harvey Gulf im Bereich der Energiespeicherung und stellt fest, dass sein Harvey Champion im Jahr 2020 das erste OSV war, das batteriebetrieben war, und dass sein Harvey Energy das erste war, das mit drei Brennstoffen (Diesel/LNG/Batterie) betrieben wurde.

Harvey Gulf und Hornbeck haben beide eng mit SailPlan zusammengearbeitet. Kapitän Steve Bomgardner von SailPlan, Director of Business Development, bekräftigte in seiner Rede auf der jüngsten Herbstkonferenz 2022 die Notwendigkeit einer tatsächlichen Messung der Emissionen und nicht von Näherungen bei der Optimierung. Mitdiskussionsteilnehmer David Cummins (Präsident und CEO des BSMC) sprach über die Erfahrungen von Harvey Gulf und stellte fest, dass das Unternehmen nach dem Einbau des SailPlan-Kits an Bord von Harvey Power erkannte, dass „Stationshaltung“ tatsächlich die größte Emissionsquelle war.

Bomgardner beschrieb Erfahrungen mit den Dual-Fuel-Schiffen eines Kunden und erläuterte detailliert die Feststellung, dass der Betrieb mit Schiffsdiesel anstelle des LNG-Betriebs unter bestimmten Umständen zu geringeren CO2-Emissionen führte.

Die Botschaft von Bomgardner und Cummins war, dass tatsächliche Messwerte und nicht formelbasierte Schätzungen der Schlüssel zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs sind.

Das American Bureau of Shipping (ABS) hat sich in einem Bericht, der auf der Grundlage von Daten des VECTOR-Projekts der Vanderbilt University erstellt wurde, intensiv mit dem Binnensektor befasst und dabei Erkenntnisse gewonnen, die für Offshore-Schiffe relevant sind. Es zeigte sich, dass die Elektrifizierung mit der Notwendigkeit des Aufladens bei Flottenbooten und Schleppschiffen, die nicht kontinuierlich betrieben werden, sinnvoll sei.

Die Autoren stellten fest: „Biokraftstoffe und Methanol sind praktikable nicht-fossile Kraftstoffalternativen, da sie in einigen vorhandenen Schiffsmotoren verwendet werden können und von der aktuellen Infrastruktur unterstützt werden.“

Im Hinblick auf die „Energiedichte“ alternativer Kraftstoffe weist der Bericht darauf hin: „Derzeit können nur Biokraftstoffe in vorhandenen Kraftstofftanks an Bord gespeichert und verwendet werden und würden eine nahezu gleichwertige Leistung liefern.“

eWolf (Bild: Crowley)

Eine Werft, Master Boat Builders (MBB), war Vorreiter bei der Elektrifizierung des Arbeitsbootsektors. Im Frühjahr 2022 lieferte die Werft Coden, Alabama, einen Hybridschlepper (Caterpillar-Dieselmotoren und Generatoren) an Seabulk Towing, mit einem Entwurf von Robert Allan Ltd.

Das Schiff Spartan, das mit Tier-4-Hauptmotoren, Generatoren oder beidem betrieben werden kann – verbunden mit Antriebsmotoren von ABB – hat Begleitarbeiten entlang der texanischen Golfküste durchgeführt; Ein zweites Schiff wurde ebenfalls in Dienst gestellt.

Ebenfalls im Bau bei MBB ist eWolf, ein vollelektrischer Schlepper, der später im Jahr 2023 an Crowley geliefert werden soll.

Das Boot mit einer von Corvus Energy entwickelten und in ein elektrisches Antriebssystem von ABB integrierten 6,2-MWh-Batterie wird in San Diego eingesetzt und für die Schiffsunterstützung zuständig sein.

Das Laden an Land erfolgt über ein Paar Corvus Orca BOBs (die Corvus-Batterie, untergebracht in einem 20-Fuß-Container) am Kai, wenn der Schlepper zwischen den Arbeiten unterwegs ist. Das ABB-Pilot-Kit (das den künftigen autonomen Betrieb unterstützen könnte) ist mit einem Paar L-Drive-Azimut-Triebwerken verbunden.

Methanol und WasserstoffMethanol und Wasserstoff werden als „zukünftige Kraftstoffe“ angepriesen, doch mit dem Methanol-zu-Wasserstoff-Generator „e-1“, der von Element 1, einem in Oregon ansässigen kleinen Hersteller fortschrittlicher Wasserstofferzeugungssysteme, entwickelt wurde, schreitet die Zukunft schnell voran.

Wichtig ist, dass Maritime Partners LLC, ein Hauptinvestor in der e1-Marine-Abteilung des Unternehmens, ein Finanzier (und Eigentümer und Leasinggeber) von Schiffen für den Binnensektor ist.

e-1 Marine vermarktet aktiv eine Technologie, bei der Wasserstoff-Brennstoffzellen, die ähnlich wie Batterien Strom erzeugen, mit Wasserstoff versorgt werden, der von einem proprietären Bordsystem erzeugt wird, „wo Methanol in herkömmlichen Tanks gespeichert und unterwegs Wasser hinzugefügt wird.“ "

Maritime Partners wird Eigentümer von Hydrogen One sein, einem von der Elliott Bay Design Group entworfenen Schlepper, der bei Intracoastal Iron Works in der Nähe von Houma, Louisiana, gebaut werden soll und die Technologie einsetzen wird. Das Boot, das mit elektrischer Energieverteilungs- und Automatisierungstechnik von ABB ausgestattet werden soll, wird an American Commercial Barge Lines (ACBL) verchartert. Das Entwicklungsteam gibt an, dass das Schiff (mit einer Wirtschaftlichkeit, die mit einem Neubau mit einem Tier-4-Dieselkraftwerk vergleichbar ist) zwischen dem Auftanken von Methanol, das seiner Meinung nach leicht verfügbar ist, vier Tage lang betrieben werden könnte.

Hydrogen One (Bild: Elliott Bay Design Group)

Die Marinearchitekten in Glosten haben in enger Zusammenarbeit mit ABB einen Entwurf (bezeichnet als SA-100) für einen Hafenschlepper mit L-Antrieben entwickelt, der von mit Methanol betriebenen Aggregaten oder alternativ von Batterien angetrieben wird. Im Batteriebetrieb wäre ein emissionsfreier Betrieb möglich (der auch zum Peak Shaving genutzt werden könnte); Die Batterien können über die Stromaggregate aufgeladen werden, wodurch lange Liegezeiten an den Kais entfallen.

Das Segment der Offshore-Windkraftanlagen wird mit seiner neuen Schiffsflotte ein Vorzeigeprojekt für alternative Kraftstofftechnologien sein und sich vor allem für die Reduzierung von Emissionen einsetzen.

Empire Offshore Wind, ein Joint Venture zwischen Equinor und bp, das einen Windpark in der New York Bight südlich von Long Island entwickelt, hat Edison Chouest Offshore (ECO) einen Langzeitcharter für ein Service Operations Vessel (SOV) erteilt, das gebaut werden soll das Schiff in seinen Werften an der Golfküste.

Laut Equinor „wird das Plug-in-Hybrid-Service-Operations-Schiff (SOV) das erste im US-amerikanischen Offshore-Windsektor sein, das teilweise mit Batteriestrom fahren kann.“

Das SOV wird mit Batteriestrom in den Hafen des South Brooklyn Marine Terminal einlaufen, die Batterie mit Landstrom aufladen und den New Yorker Hafen verlassen.“

Es wird im Rahmen einer 10-Jahres-Charter (mit optionaler Verlängerung) betrieben und wird voraussichtlich Mitte der 2020er Jahre seinen Dienst aufnehmen.

Fincantieri's Bay Shipbuilding, Sturgeon Bay, Wisconsin, wird ein neues SOV für CREST Wind bauen, ein Joint Venture zwischen Crowley Maritime (das das Schiff betreiben wird) und dem dänischen Offshore-Spezialisten ESVAGT. Dieselelektrisch angetriebene Triebwerke waren Teil des SOV-Designs HAV 832, das von Esvagt in der Nordsee- und Ostseeregion eingesetzt wird.

In fernerer Zukunft könnten Offshore-Windkraftanlagen zur Produktion von „grünem Wasserstoff“ eingesetzt werden, was wiederum die Produktion anderer grüner Kraftstoffe unterstützen würde.

Die Planer haben sich bereits vorgenommen, diese Kraftstoffe zum Antrieb von Schiffen zu nutzen, die den Windsektor bedienen.

Der Windturbinenhersteller Siemens Gamesa, der das CREST Wind SOV chartern wird, das im Rahmen eines langfristigen Vertrags im Jahr 2026 für die Arbeit im Offshore-Windprojekt Coastal Virginia von Dominion Energy geliefert werden soll, fasst es in einem aktuellen Whitepaper zusammen: „ Grüner Wasserstoff und daraus abgeleitete Kraftstoffe wie grünes Ammoniak werden es uns ermöglichen, Windkraft in den Treibstofftank eines … Schiffes zu leiten.“

(Bild: Crowley)