Entkohlung des Seetransports: Das fernen Meer, die wilden Wellen

Unter den doppelten Wellen der globalen Klimagovernance und der Energierevolution durchläuft die Schifffahrt, die "Arterie" des globalen Handels, eine stille, aber tiefgreifende Revolution.

Die Daten der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zeigen, dass die Schifffahrt etwa 2,89 % der globalen Treibhausgasemissionen ausmacht. Ihr Dekarbonisierungsprozess steht in direktem Zusammenhang mit der Erreichung der Ziele des Pariser Abkommens. Mit der Umsetzung der Kohlenstoffintensitätsindizes (CII) und des europäischen Emissionshandelsystems (ETS) aus politischen Plänen in tatsächliche Kosten hat ein umfassender Wettlauf um Technologiestrategien, Betriebsmodelle und Geschäftslogiken begonnen. In dieser globalen Transformation zeichnen internationale Technologieanbieter wie ABB und Wärtsilä, chinesische Marktführer wie China State Shipbuilding Corporation und COSCO Shipping sowie zahlreiche kleine und mittlere innovative Technologieunternehmen zusammen das Bild der zukünftigen Schiffe, bei denen die "Vollstromversorgung" als "Blutbahn" und die "Systemintelligenz" als "Nervensystem" fungieren. Dieses von internationalen Akteuren aus Wissenschaft, Forschung und Industrie gemeinsam gezeichnete Bild zeigt eine klare Vision auf, doch der Weg zu seiner Umsetzung ist mit komplexen Herausforderungen besetzt, die die globale Branche gemeinsam bewältigen muss.

I. Systemumgestaltung: Elektrifizierung ist eine grundlegende logische Veränderung, nicht einfach ein Ersatz der Antriebstechnik

Tatsächlich durchläuft das Verständnis in der Branche einen Prozess der Vertiefung. Der Kern der Schiffs-Elektrifizierung ist nicht einfach das Installieren eines Batteriesatzes, sondern eine Paradigmenverschiebung von "mechanischem Antrieb" zu "elektrischem Antrieb", eine völlige Umgestaltung des Energieverteilungssystems und des Antriebssystems von Schiffen.

In diesem Bereich zeigen sich interessante Kontraste und Verschmelzungen zwischen den technologischen Ansätzen im Osten und im Westen. Das von ABB propagierte Konzept des Bord-Direktstromnetzes (DC Grid), das Direktstrom-Hafenkonzept von Siemens Energy und die Hybridantriebslösung von Wärtsilä repräsentieren die europäischen technologischen Ansätze. Ihr Kernvorteil liegt in der Schaffung einer hochintegrierten "Energieplattform". Im Vergleich zu herkömmlichen Wechselstromsystemen kann das Direktstromnetz die Energieumwandlungsverluste um 10 - 20 % reduzieren und spart erheblich an Geräteplatz und -gewicht. Noch wichtiger ist, dass es als offene Architektur flexibel mit aktuellen Lithium-Ionen-Batterien, aufkommenden Methanol/Ammoniak-Brennstoffzellen und zukünftigen neuen Energiespeichertechnologien kompatibel ist. Diese Designphilosophie bietet den Schiffseignern die wichtige "Technologieneutralität" und die "Zukunftsfähigkeit", wodurch das Risiko von versunkenen Kapitalanlagen durch die vorzeitige Entscheidung für eine einzelne grüne Kraftstofftechnologie effektiv vermieden wird.

Werfen wir einen Blick auf China. Die Fähigkeit der China State Shipbuilding Corporation zur Systemintegration in Bereichen wie Luxuskreuzfahrtschiffen und großen Flüssiggas-Lagershipen (LNG) sowie die technologischen Innovationen von CATL bei Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batterien für Schiffe zeigen das schnelle Aufholen Chinas in der hinteren und mittleren Stufe der Wertschöpfungskette. Insbesondere das von CATL für die Binnenschifffahrt entwickelte "Schiffsbatteriesystem" wurde bereits in mehreren Elektroschiffen im Yangtse-Becken eingesetzt, was einen marktwirtschaftlichen Durchbruch Chinas in bestimmten Anwendungsfällen zeigt.

Die Wahl des Marktes zeigt deutlich den realen Transformationsweg. Laut einer Statistik der Norwegischen Schiffsversicherungsgesellschaft (DNV) spielt die Hybridantriebslösung eine wichtige Rolle auf dem Markt für Neubauten und Umrüstungen. Dies spiegelt das Abwägen der Branche zwischen Ideal und Realität wider: Als wichtige Übergangstechnologie ermöglicht der Hybridantrieb Schiffen, in Emissionskontrollzonen (ECAs) und Häfen emissionsfreies und geräuschloses Fahren zu realisieren, um den strengsten lokalen Vorschriften zu entsprechen und das CSR-Image des Unternehmens zu verbessern, während auf offener See der Hauptgenerator die Reichweite und Wirtschaftlichkeit gewährleistet. Das Projekt zur Umrüstung mehrerer großer Containerschiffe der COSCO Shipping mit Hybridantriebssystemen ist ein Beispiel für diesen pragmatischen Ansatz - die Reduzierung von Emissionen wird auf wirtschaftlichere Weise durch die technologische Aufrüstung der bestehenden Flotte anstatt durch den Neubau aller Schiffe vorangetrieben.

Allerdings kann die technologische Fortschrittlichkeit nicht automatisch die wirtschaftlichen Hürden überwinden. Die Kernherausforderung liegt in den hohen anfänglichen Kapitalausgaben, die mit dieser Systemumgestaltung verbunden sind. Die Baukosten eines neuen Schiffes mit einem fortschrittlichen Direktstromnetz und Batteriesystem können um 20 - 40 % höher sein als die eines herkömmlichen Schiffes. Die grüne Prämie muss schließlich im gesamten Wertschöpfungsketten absorbiert werden. Dies hat neue Geschäftskooperationsmodelle hervorgebracht. Einige Reedereien beginnen beispielsweise, langfristige Transportverträge mit den Frachtgebern zu unterzeichnen, die die "grüne Prämie" enthalten, oder suchen die Unterstützung von grünem Finanzwesen. Die Verbreitungsgeschwindigkeit der Technologie wird nicht von ihren Spitzentechnologieparametern bestimmt, sondern von ihrer Kostenvorteilhaftigkeit über den gesamten Lebenszyklus. In dieser Hinsicht versuchen Finanzinstitute wie die Bank of China und die Export-Import Bank von China, durch die Bereitstellung von Krediten mit günstigen Zinssätzen für grüne Schiffe und die von einigen chinesischen Schiffswerften angebotenen "Energieverwaltungsvertragsmodelle" die Hürden für die Technologieanwendung zu senken. Diese integrierte Lösung aus Technologie und Finanzwesen könnte ein wichtiger Treiber für die Verbreitung der Technologie werden.

II. Von der Automatisierung zur Autonomie: Die Paradigmenverschiebung des datengesteuerten Betriebsmodells

Die Intelligenz ist ein weiterer wichtiger Pfeiler der Dekarbonisierung. Ihr Wert geht weit über die Einsparung von Arbeitskräften hinaus. Ihr ultimatives Ziel ist die Optimierung der globalen Energieeffizienz und die Umgestaltung des Betriebsmodells durch Datensteuerung.

Der Trend geht von der "Automatisierung einzelner Schiffe" zur "schiffs- und landseitig integrierten intelligenten Betriebsweise". ABB Ability™ und das Schiffseffizienzmanagement-System (EMS) von Wärtsilä repräsentieren die traditionellen Stärken westlicher Unternehmen bei Softwareplattformen und Systemintegration. Dies bedeutet, dass die Rollen des traditionellen Kapitäns und Maschinenführers sich wandeln. Sie bilden zusammen mit einem Expertenteam an Land das Operationszentrum einer "digitalen Flotte". Dieses Modell kann nicht nur die Geschwindigkeit und die Route einzelner Schiffe optimieren, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren (es wird geschätzt, dass eine Effizienzsteigerung von 5 - 10 % möglich ist), sondern auch die vorausschauende Wartung ermöglichen, wodurch das Risiko von Ausfällen und Stillstandszeiten stark verringert wird. Chinesische Unternehmen gehen dagegen von verschiedenen Ebenen aus: Die 5G-Technologie, die Schiffs-Kommunikationsmodule und die Cloud-Dienste von Huawei schaffen die digitale Infrastruktur für die intelligente Schifffahrt; das "Intelligente Hafen"-System der Shanghai International Port Group reduziert indirekt die Wartezeiten und Emissionen der Schiffe durch die Optimierung der Betriebseffizienz in den Häfen; und zahlreiche kleine und mittlere innovative Unternehmen wie Baige New Energy beschleunigen die Forschung, Entwicklung und die Industrialisierung im Bereich des schiffs- und landseitig integrierten Modells und der neuen Energieantriebssysteme.

Im vordersten Bereich der autonomen Navigation fallen westliche Unternehmen wie Kongsberg mit dem "Yara Birkeland"-Projekt in Zusammenarbeit mit Yara auf, doch auch die Fortschritte in China sind bemerkenswert. Die von der Wasserverkehrsforschungsakademie des Verkehrsministeriums erarbeiteten technologischen Standards für intelligente Schiffe, die Test- und Validierungspaltform der Qingdaoer Basis für unbemannten Schiffen sowie die Durchbrüche von Unternehmen wie System Technology Co., Ltd. in Schlüsseltechnologien wie der autonomen Kollisionsvermeidung und der intelligenten An- und Ablegung zeigen, dass China ein eigenständiges und kontrollierbares Technologiesystem aufbaut. Insbesondere die von der 716. Forschungsinstitute der China Shipbuilding Industry Corporation entwickelte "Marine Intelligence Cloud"-Industrie-Internetplattform wird bereits in Hunderten von Schiffen eingesetzt und hat die nationale Substitution von Funktionen wie der Gerätezustandsüberwachung und der Energieeffizienzoptimierung erreicht.

Allerdings ist dieser "neue blaue Ozean" auch voller "Unfallgefahr".

Erstens gibt es Lücken in den Vorschriften und der Haftung. Wenn ein intelligentes System eine Entscheidung trifft, die zu einem Unfall führt, ist die Definition der gesetzlichen Verantwortung ein neues Thema für die globalen Regulierungsbehörden. Die vorsichtige Entwicklung der von der IMO erarbeiteten "Regeln für maritime autonome Oberflächenschiffe (MASS)" spiegeln diese Komplexität wider. Chinesische Institutionen und Unternehmen beteiligen sich auch aktiv an der Erarbeitung internationaler Standards. Der Wettlauf um die Macht in der Festlegung von technologischen Standards ist genauso wichtig wie der Wettlauf um die Technologie selbst.

Zweitens besteht eine fatale Schwäche in der Cybersicherheit. Die stark vernetzten Schiffe werden zu hochwertigen Zielen für Cyberangriffe. Ein Cyberangriff auf ein großes Containerschifffahrtsunternehmen im Jahr 2020, der zu einem globalen Geschäftsausfall führte, hat die gesamte Branche gewarnt.

Drittens gibt es Herausforderungen bei der Mensch-Maschine-Kooperation. Die Rolle der Seeleute wird sich von der der Bedienungsperson zu der des Systemverwalters und -überwachers wandeln. Diese Transformation erfordert eine systematisierte Ausbildung und eine kulturelle Anpassung, was neue Anforderungen an das Schiffsführungsausbildungssystem stellt.

III. Die ultimative Prüfung der Dekarbonisierung: Die Wahl des grünen Kraftstoffs und die globale Infrastrukturkoordination

Fortschrittliche Elektifizierungsplattformen lösen das Problem der Förderung und Verteilung von grüner Energie, doch die grundlegendste Herausforderung besteht darin, woher die grüne Energie selbst kommt. Dies führt uns in das am stärksten umstrittene und unsicherste Gebiet der Dekarbonisierungsreise.

Derzeit bilden Optionen wie Flüssiggas (LNG), Methanol, Ammoniak und Wasserstoff ein "Kraftstoff-Dilemma" voller Konkurrenz. Maersk hat enorme Investitionen in grüne Methanol-Schiffe getätigt, die COSCO Shipping erforscht aktiv die Technologie von Ammoniakantrieben, und einige europäische Schiffseigner sehen LNG als Übergangslösung. Jede Wahl wird einer strengen Prüfung der gesamten Lebenszyklus-Emissionen von "Quelle bis Nutzung" (Well-to-Wake) unterzogen. Daher hängt die wahre "Grünheit" eines Schiffselektrifizierungssystems letztendlich davon ab, ob die Energiequelle, die es speist, über den gesamten Lebenszyklus wirklich sauber ist.

Ein tieferes Problem ist das "Huhn-Ei"-Dilemma der globalen Infrastruktur. Schiffseigner sind nicht bereit, in grüne Kraftstoffantriebsschiffe zu investieren, weil das globale Tankstellennetz fast nicht existiert; Energieunternehmen sind nicht bereit, Hunderte von Milliarden Dollar in die Errichtung globaler Tankstellen zu investieren, weil die Anzahl der entsprechenden Schiffe auf dem Markt zu gering ist. Die Lösung dieses Deadlocks reicht weit über die Marktkräfte hinaus.

In diesem Bereich baut China dank seiner starken Infrastrukturkapazität entlang der Binnenschifffahrtsrouten im Yangtse-Becken und im Zhujiang-Delta die Ladestationen und Tankstellen für Schiffe beschleunigt auf. Diese schrittweise Infrastrukturstrategie, die "erst in Binnengewässern, dann an der Küste und schließlich auf der Hochsee" ansetzt, bietet ein wertvolles Testfeld für die Technologievalidierung und die Erforschung von Geschäftsmodellen. Allerdings stehen noch enorme Herausforderungen in Bezug auf die Investition und Finanzierung sowie die internationale Zusammenarbeit im Weg, um diese chinesischen Erfahrungen auf das globale Routennetz zu übertragen. Es bedarf einer starken internationalen Politikkoordination (z. B. eines globalen Kohlenstoffsteuersystems), riesiger Infrastrukturinvestitionen und eines von der Branche akzeptierten Standardsystems. Dies geht über den technologischen Bereich hinaus und wird zur Prüfung der globalen Governancefähigkeiten.

Wir müssen uns jedoch klar darüber im Klaren sein, dass die Reife der Technologielösungen nur der Anfang einer langen Reise ist. Der zukünftige Erfolg wird nicht von den technologischen Durchbrüchen eines einzelnen Landes oder Unternehmens bestimmt, sondern von der gemeinsamen Entwicklung des gesamten globalen Ökosystems. Beispielsweise müssen die Vielfalt und die Verschmelzung von Technologiestrategien ermöglichen, dass technologische Entscheidungen unter Berücksichtigung der Bedingungen verschiedener Länder und Routen getroffen werden, um den Austausch und die gegenseitige Lernweise zwischen westlichen und östlichen Technologielösungen zu fördern, statt neue technologische Barrieren aufzubauen; die Innovation und das Win-Win-Geschäftsmodell müssen die Schaffung eines Geschäftsmodells ermöglichen, das die grüne Prämie angemessen aufteilt und die Kosten über den gesamten Lebenszyklus abdeckt, um sicherzustellen, dass Schiffseigner aus entwickelten und Entwicklungsländern die grüne Technologie "finanziell tragen" können; die Inklusivität und Effektivität des Governance-Systems müssen in multilateralen Rahmen wie der IMO die Erstellung internationaler Regeln ermöglichen, die Umweltambitionen, technologische Machbarkeit und wirtschaftliche Belastbarkeit ausbalancieren.

Man kann sagen, dass die Schifffahrt in den nächsten zehn Jahren zwischen der "Sternennacht" der Technologie und den "Wogen der Realität" segeln wird. Diese Transformation ist nicht nur eine Prüfung der menschlichen Ingenieurskunst, sondern auch eine ultimative Prüfung des globalen Zusammenhalts und der Geschäftsinnoationsfähigkeit. Nur wenn alle Akteure in der Wertschöpfungskette zusammenhalten, kann die Schifffahrt auf dem Kurs der nachhaltigen Entwicklung sicher vorankommen.

Dieser Artikel stammt von "Xiaofeng's Talk" und wurde mit Genehmigung von 36Kr veröffentlicht.