LNG-Transport in der Binnenschifffahrt: Motivation und Herausforderungen

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1 LNG-Transport in der Binnenschifffahrt: Motivation und Herausforderungen Workshop: Forschung und Entwicklung zur Verlagerung von Transporten auf die Binnenwasserstraßen Prof. Dr.-Ing. Bettar el Moctar Universität Duisburg-Essen Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme

2 Inhalt Einleitung Bedeutung von Erdgas in der Energieversorgung Motivation Herausforderungen Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Einleitung: Binnenschifffahrt in Zahlen* Anzahl der Frachtschiffe: ca (davon ca. 419 Tankschiffe ) Tragfähigkeit: ca. 2,8 Mio. Tonnen Beschäftigte: ca Umsatz: ca. 1,27 Milliarden Euro Güterbeförderung: ca. 230 Mio. Tonnen * Quelle: Bundesverband der Deutschen Binnenschiffahrt BDB 3

4 Einleitung: Binnenschifffahrt in Zahlen* Binnenschiff Bahn LKW Streckenlänge [km] Verkehrsaufkommen in Mio. t Gefahrguttransporte in Mio. t p.a. Anteile an Verkehrsaufkommen Unfallkosten in Cent/ 100 tkm Primärenergieverbrauch in Megajoule/tkm ,6 58,9 nicht verfüg. 12,6 % 19,4 % 68,0 % 3,3 6,0 42,9 0,23 0,43 0,92 * Quelle: Bundesverband der Deutschen Binnenschiffahrt BDB 4

5 Einleitung: Liquefied Natural Gas (LNG) Quelle: J. Hoensbrosch, Studienarbeit, Univ. Duisburg-Essen 5

6 Einleitung: Eigenschaften Bei einem Druck von 1 bar beträgt die Temperatur -162 C Dichte = 450 kg/m³ Volumenbedarf: 1/600 (im Vergleich zu Erdgas) Flammpunkt: 55 C Quelle: J. Hoensbrosch, Studienarbeit, Univ. Duisburg-Essen 6

7 Bedeutung: Gasreserven ca. 180 Billionen Kubikmeter Erdgasversorgung ist statistisch für 60 Jahre gesichert bzw. 150 Jahre (unwirtschaftliche Erdgasfelder) Förderung weltweit ca. 3,2 Billionen m³/jahr. Davon werden weniger als 10% als LNG per Seeschiff transportiert Anteile an den weltweiten Reserven in % * Naher Osten 29,2 33,8 41,3 Europa und Eurasien 42,2 41,7 33,5 Afrika 6,9 7,3 8,2 Asiatisch-pazifischer Raum 7,9 7,3 8,2 Nordamerika 9,5 5,7 4,5 Mittel- und Südamerika 4,4 4,2 4,4 Quelle: British Petroleum (BP): Statistical Review of World Energy

8 Motivation (1/3): Bedarf im Binnenland Erdgas im Vergleich zu Dieselöl bis 20% weniger CO2-Emissionen ca. 85% weniger Nox, 100% weniger Partikel EU-Ziele: Treibhausgasemissionen für den gesamten Verkehrssektor bis 2050 um 60% reduzieren (1990) Nachfrage für LNG als Treibstoff für mobile Anwendungen (Straßenfahrzeuge, Schiffe) im Binnenland wird voraussichtlich steigen Nutzung von Erdgas als Kraftstoff in industriellen Anwendungen als LNG wirtschaftlich 8

9 Motivation (2/3): Warum Binnenschiffe? Wie kann LNG vom Seehafen ins Hinterland transportiert werden? Pipeline (erfordert Rückvergasung) in geeigneten Tanks, Tankwagen und Tankcontainern Bahn, LKW und Binnenschiff kommen in Frage Wirtschaftlicher Transport von LNG erfordert: Hohe Ladekapazität Leistungsfähige Verkehrswege Hohe Verkehrssicherheit => Binnenschiffe bieten Vorteile 9

10 Motivation(3/3) LNG-Transport mit Binnentankern stellt eine Alternative zu Pipeline dar (Aufweichen einer Quasi- Monopolstellung). Verbesserung der Wettbewerbssituation und Erhöhung der Krisensicherheit: Nutzung anderer Herkunftsquellen als heute, dominante Erdgaslieferanten Kraftwerksstandorte ohne Pipeline-Anschluss können mit Erdgas versorgt werden. 10

11 LNG-Transport mit Binnenschiffen: Stand der Technik Es wird zur Zeit in verschiedenen Ländern an der Entwicklung von LNG-Binnentankern gearbeitet. Es gibt bereits eine Reihe von kleinen LNG-Tankern (ca. 70m lang, 640t LNG) für die Küstenfahrt: LNG-Transport von großen Häfen zu kleinen Seehäfen Quelle: 11

12 LNG-Transport mit Binnenschiffen: Herausforderungen (1/2) Sicherheitsaspekte: Binnenschiffe verkehren in dicht besiedelten Gebieten bei begrenztem Fahrwasser und höherer Verkehrsdichte. Boil-Off-Gas Das Verhältnis der Tankaußenfläche zu Tankvolumen ist groß, dadurch mehr Boil-Off-Gas (mehr als 0,1% pro Tag) Häufig Zwischenhalte (vor Schleusen, unterschiedliche Fahrtund Liegezeiten, dead ship condition) Kontinuierlicher Bedarf an Gas ist nicht gegeben Abblasen von Gas in kritischen Situationen kaum möglich Drucktanks nehmen mehr Raum in Anspruch: Durch Begrenzung des Tiefgangs und der Höhe kann unwirtschaftlich werden 12

13 LNG-Transport mit Binnenschiffen: Herausforderungen (2/2) Es gibt bisher keine Vorschriften: Zulassung zur Zeit nur durch Sondergenehmigung möglich. LNG Terminals sind räumlich kaum von Häfen oder Wasserstraßen der übrigen Schifffahrt abtrennbar. 13

14 LNG-Transport mit Binnenschiffen: Forschungsbedarf Entwurf von geeigneten Tankschiffen unter Beachtung der sicherheitsrelevanten Anforderungen (Erreichen des Sicherheitsniveaus anderer Schiffe) Entwicklung von Tanksystemen zur Reduktion von Boil-Off-Gas und zur besseren Ausnutzung des Laderaums Entwicklung neuer Konzepte für LNG-Terminals sowie Sicherheitsvorkehrungen 14

15 Wie könnte ein LNG-Binnentanker konzipiert werden? Abmessungen: L=110m, B=11.45 üblich bei LPG- Tankern: größere Schiffe denkbar, auch über heutige Zulassungsbestimmungen hinaus Tagfähigkeit: bis 5000t neue Tanksysteme Antrieb: LNG als Brennstoff gleiches Sicherheitsniveau wie andere Schiffe 15

16 Zusammenfassung Bedarf an Erdgas wird im Binnenland steigen Energiemix (z.b. Gaskraftwerke als Ausgleich für Schwankungen) Umweltauflagen (z.b. für mobile Anwendungen) für den wirtschaftlichen Transport von Gas im Binnenland kommen neben Pipeline nahezu nur Binnenschiffe in Frage eine Reihe von Herausforderungen in den Bereichen Sicherheit, Transporteffizienz und Zulassungsfragen 16