Methanol als Treibstoff – Wege aus dem Klimadilemma
Die USA wollen 2020 aus dem Pariser Klimaschutzabkommen aussteigen. US-Präsident Trump hat damit heftigen Widerspruch geerntet. Sicher zu Recht, was die CO2-Ziele angeht. Sie sind weiter in die Ferne gerückt. Aber für Schiffs- und Flugtransporte gibt es einen möglichen Ausweg aus dem Klimadilemma: Methanol.
Klimaschutzziele zwischen Paris und Katowice
Wer in die Wolken will, muss nach den Sternen greifen. Das gilt auch für hehre Klimaschutzziele. So gesehen, sind die Ziele für die Emission sogenannter Treibausgase auf den Klimakonferenzen von 2015 in Paris, 2016 in Marrakesch, 2017 in Bonn und 2018 in Katowice sicher hilfreich, um Entwicklungen voranzutreiben.
Doch sind sie nutzlos, wenn nicht gleichzeitig die Machbarkeit betrachtet wird. Den politischen Zielen zur Begrenzung der Erderwärmung stehen derzeit keine ausreichenden technischen Lösungen gegenüber. Es gibt noch nicht einmal Machbarkeitsstudien.
Umweltschutz auf dem Wasser
Zu diesem Ergebnis kommt Hans-Jürgen Reuß in der Analyse „Umweltschutz auf dem Wasser –Drohende Erderwärmung setzt neue Maßstäbe für Schiffsantriebe und ihre Kraftstoffe“: https://pr-reuss.de/aktuelles.php.
Der renommierte Fachautor für Antriebstechnik hat sich einen Namen gemacht durch wegweisende Publikationen zur Geschichte der Antriebstechnik. Bekannt geworden sind seine Bücher „Hundert Jahre Dieselmotor“ zum hundertsten Jahrestag des Hauptpatents von Rudolf Diesel oder die Biographie zu Nicolaus August Otto.
Internationale Schifffahrt bis 2100 CO2-neutral?
2018 hat die International Maritime Organization (IMO) verordnet, dass die internationale Schifffahrt bis zum Jahr 2100 CO2-neutral werden soll – ohne jedoch anzugeben, wie das technisch erreicht werden könnte. Dazu kommentiert Reuß in seinem Beitrag „Klimaschutzforderungen für die Schifffahrt“:
Selbst wenn sich die Motorenhersteller noch so intensiv mit der Frage beschäftigen,
wie die schädlichen Emissionen ihrer Motoren verringert werden könnten, eine klimaneutrale
Lösung ist auf der Seite der Verbrennungsmotoren nicht zu erreichen.
Antriebstechnik für den Schiffs- und Lufttransport
In seiner Bestandsaufnahme zum Stand der Antriebstechnik für den Schiffs- und Lufttransport kommt Reuß zu teilweise ernüchternden Ergebnissen. Reuß meint: Bislang hat die Suche nach alternativen Kraftstoffen – abgesehen vom Erdgas – weder zu Ergebnissen geführt, die das Mengenproblem für Schifffahrt und Luftfahrt lösen, noch zu solchen, die konkurrenzfähig zu konventionellen Kraftstoffen sind.
Realitätsferne Ansätze zu Biokraftstoffen
Exemplarisch dafür nennt er alle Ansätze zu Biokraftstoffen. In deren Entwicklung und in die Errichtung der Produktionsanlagen seien zwar beträchtliche Finanzmittel geflossen. Nachhaltige Erfolge seien allerdings nicht erkennbar geworden. Als Beispiel nennt er die seiner Meinung nach realitätsferne Verwendung von Biokraftstoffen für den Straßenverkehr.
Der Klimaschutzplan Deutschlands bis 2050 enthält die Zielvorstellung einer „weitgehenden Treibhausgasneutralität“.
Reuß: „Wünschenswert ist vieles, abgesichert machbar nichts.“
So dürften unter Berücksichtigung der Klimaschutzziele keine öffentlichen Mittel mehr in die Entwicklung alternativer Kraftstoffe gesteckt werden, solange diese nicht CO2-neutral erzeugt werden könnten.
Methanol: CO2-neutrale Produktion und Speicherung elektrischer Energie
Alles läuft also auf einen Kraftstoff hinaus, der den besten Nutzungsgrad bietet: bei seiner Herstellung und bei seiner Verwendung. Damit ließen sich zwei Probleme lösen: die CO2-neutrale Produktion und die Speicherung elektrischer Energie. Hierfür kommt Reuß zufolge derzeit nur Methylalkohol oder kurz Methanol in Frage.
Auf dessen Verbrennung im Motor sind die Motorenhersteller schon eingestellt. Methylalkohol biete die besten Voraussetzungen für eine synthetische, CO2-neutrale Herstellung. Dazu können überschüssige elektrische Energie, das CO2 der Luft und Wasser genutzt werden. Der Kreis schließe sich über die Verbrennung des Methanols im Motor und damit die Rückkehr des Kohlendioxids in die Luft.
Großtechnische Herstellung von Methanol
Heute schon wird Methanol großtechnisch in erheblichen Mengen hergestellt und weltweit vermarktet – das allerdings nicht CO2-neutral auf Basis des fossilen Kraftstoffs Methan. Ein Teil der technischen Probleme im Umgang mit Methanol ist bereits gelöst, weil man schon einige Erfahrungen mit damit bereits ausgerüsteten Schiffen sammeln konnte. Das betrifft vor allem das Bunkern und die Lagerung.
Für die Verwendung von Schiffskraftstoffen mit niedrigem Flammpunkt hat als erste die Klassifikationsgesellschaft Det Norske Veritas (DNV) bereits 2013 entsprechende Richtlinien herausgegeben. Der technische Aufwand für den Umgang mit den Alkoholen an Bord ist Reuß zufolge somit wesentlich geringer als der für Flüssigerdgas.
Erstes Fährschiff mit Methanolbetrieb
Das schwedische Fährunternehmen StenaLine berichtet auf seiner Website über sein Fährschiff Stena Germanica. Es ist das erste und bisher einzige weltweit mit Methanolbetrieb.
Energieausbeute vs. Methanol-Vorteile
Einen Nachteil von Methanol verschweigt Reuß nicht: sein niedriger Heizwert. Methanol hat eine geringere Energieausbeute, die durch eine geringere Nutzlast ausgeglichen werden muss.
Dagegen stehen erhebliche Vorteile im Vergleich zur Verwendung von Methan. Zum Beispiel tritt kein Methanschlupf auf, also das Entweichen von Methan-Gas in die Atmosphäre. Das ist ein bei Biogasanlagen und Gasmotoren auftretendes Problem.
Im Einsatz befindliche Ottomotoren könnten weiter verwendet werden. Sie müssten nur geringfügig angepasst werden und würden sogar mit einem etwas besseren Wirkungsgrad laufen. Dieselmotoren müssten auf das Zündstrahlverfahren umgebaut und somit zu Ottomotoren werden.
Methanol-Motoren so wirksam wie Schweröl-Motoren
Die großen Motorenhersteller bieten heute bereits für einen weiten Leistungsbereich Wechselmotoren (dual fuel) an. Auf deren Basis sind sie in der Lage, reine Zündstrahlmotoren auf den Markt zu bringen. Doch noch ist man dazu offenbar nicht bereit, obwohl der technische Aufwand für diese Art Ottomotoren wesentlich geringer ist als der für Vielstoffmotoren (multi fuel engines), wie MAN Diesel & Turbo sie anbietet.
Mit der zusätzlichen Bezeichnung „LGI“ sind zum Beispiel Zweitaktmotoren des Unternehmens für den Betrieb mit Methanol, Äthanol und Autogas (LPG) sowie im Dieselbetrieb mit Schweröl von 3.200 bis 82.440 kW verfügbar. Die Motoren liefen nach Unternehmensangaben auf dem Prüfstand beim Betrieb mit Methanol mindestens mit demselben Wirkungsgrad wie mit Schweröl – teilweise sogar mit einem leicht besseren Wert.
