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Regulierungsmaßnahmen zum Klimaschutz in der Seeschifffahrt: EEDI, EEOI, SEEMP

Erstellt am: 29.11.2010 | Stand des Wissens: 23.09.2021
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Die Vollversammlung der International Maritime Organization (IMO) beauftragte mit der Resolution A.963(23) aus 2003 das Meeresumweltkommitee (MEPC), Mechanismen zur Reduzierung der Klimagasemissionen von Schiffen zu entwickeln. Der dafür beschlossene Arbeitsplan reichte bis zum Jahr 2011. Das MEPC entwickelte 2008 dazu technische und betriebliche Regulierungsinstrumente:
Seit dem 1. Januar 2013 ist die Erstellung eines SEEMP für Schiffe mit einer Bruttoraumzahl (BRZ) über 400 verpflichtend. Zum gleichen Zeitpunkt trat auch das neue Kapitel 4 des Annex VI des MARPOL-Abkommens in Kraft, dass die Errechnung des EEDI für neue Schiffe, mit einer Größe über 400 BRZ, vorschreibt.

Der EEDI ist ein Ausdruck für die Klimagaseffizienz eines Schiffsentwurfs. Er setzt die Emissionen eines Schiffes, berechnet aus der Antriebsleistung und dem spezifischen Treibstoffverbrauch, ins Verhältnis zur Transportkapazität (= Ladefähigkeit * Geschwindigkeit) und hat die Dimension g CO2 / t * sm Kapazität (i.d.R. Kapazität als Tragfähigkeit). Er wird für das einzelne Schiff im Zähler um Faktoren zur Berücksichtigung der Einsatzbedingungen, spezieller Entwurfselemente und der Verfügbarkeit innovativer Energieeffizienztechnologien ergänzt. Der EEDI ist jeweils Ausdruck für die Emissionen eines Schiffs unter genau spezifizierten Betriebs- und Einsatzbedingungen als Entwurfs-EEDI, der bei der Klassifizierung ermittelt wird und nur bei Veränderung des Entwurfs Änderungen erfährt. Durch die Auswertung der Daten der bestehenden Flotte hat die IMO für die verschiedenen Schiffstypen Bezugslinien ("required EEDI") als Regressionskurve ermittelt, an denen sich Schiffsneubauten orientieren müssen. Die Bezugslinien sollen dann in Zukunft schrittweise gesenkt werden [IMO09, S.62]. Der EEDI weist für Schiffe gleicher Größe und gleichen Typs eine erhebliche Varianz auf, insbesondere bei kleinen Schiffen. Er bildet nur unzureichend die Vielfalt der Schiffstypen ab. Fragen wirft auch die mögliche Verbesserung des EEDI eines Schiffs auf Kosten der Sicherheit auf (beispielsweise unzureichende Leistungsreserve, reduziertes Stahlgewicht). Insgesamt wird er als potenziell guter Indikator für die Entwurfs-Energieeffizienz angesehen, der jedoch noch nicht ausgereift ist und weiterer Erprobung bedarf [CEDe09, S.207, MSBu10].

Verschiedene Kritik am EEDI und seiner Anwendbarkeit wurden vorgebracht: Da die Anwendung des EEDI nur für Schiffsneubauten verbindlich ist, bliebe - so lautet eine der Kritiken - der wesentliche Teil der Flotte unberücksichtigt. Andere Stimmen weisen darauf hin, dass die Formulierung des EEDI schwere mathematische und physikalische Fehler beinhalte. Sie befürchten, dass die Definition stabiler Grenzwerte für den EEDI daher nicht möglich sei, was die Anwendbarkeit des EEDI einschränke [KrPu10, S. 48].
Im Juni 2021 beschloss die IMO den Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI), dessen Berechnung sich an die des EEDI anlehnt, in den Annex XI des MARPOL-Abkommens aufzunehmen. Dieser ist für jedes Schiff mit einer Bruttoraumzahl über 400 zu kalkulieren. Zusätzlich soll ein jährlicher Carbon Intensity Indicator (CII) aufgestellt werden. Die Änderungen sollen voraussichtlich November 2022 in Kraft treten [IMO21a].

Dem Energie-Effizienz-Betriebs-Indikator EEOI liegt der gleiche Gedanke des Verhältnisses zwischen Kosten (Emissionen) und Nutzen zugrunde wie dem EEDI. Er ist definiert als:
eeoi.jpegFCi - Treibstoffverbrauch auf Reise i;
Ccarbon - Kohlenstoffgehalt des Treibstoffs;
mcargo,i - Ladungsmenge auf Reise i;
Di - Reiselänge i
Die Einheit des EEOI ist g CO2 je Ladungsmeile beförderter Ladung (i.d.R. t, andere Einheiten sind möglich). Die Höhe des EEOI hängt damit in hohem Maße von der tatsächlichen Auslastung der Ladekapazität eines Schiffes ab und wird daher mit der Schifffahrtskonjunktur schwanken. Auch die Eigenschaften und Zusammensetzung der Ladung bewirken erhebliche Schwankungen des Index, sodass die Berechnung eines obligatorischen Grenzwerts kaum möglich erscheint. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Emissionen aus dem Einsatz eines Schiffs durch Entscheidungen des Charterers und nicht des Reeders bestimmt werden. Die IMO empfiehlt daher, den EEOI als freiwillige Maßnahme zur Bewertung der Leistung eines Schiffs durch Reeder und Betreiber einzusetzen [IMO09, S.64; CEDe09, S.207].

Der Ship Energy Efficiency Management Plan (SEEMP) ist ein strukturierter Rahmenplan (framework) für den energieeffizienten Schiffsbetrieb. Er dient dem Monitoring der Leistung eines Schiffes und der Ermittlung möglicher Verbesserungen und hat die Reduzierung des Energieverbrauchs sowie mithin der CO2-Emissionen zum Ziel. Im SEEMP werden unter anderem folgende Maßnahmen als Mittel dazu genannt, die jedoch nicht verpflichtend sind:
  • wetter-, strömungs- und tidenoptimiertes Routing,
  • Trim-Optimierung,
  • Rumpf- und Propellermonitoring und -pflege,
  • Realzeit-Kontrolle und Optimierung der Schiffsparameter [SeBa11, S. 13].

Der SEEMP folgt der Idee des kontinuierlichen Verbesserungskreislaufs mit den Phasen 1. Planung (plan), 2. Umsetzung (do), 3. Leistungsmonitoring und Selbst-Beurteilung (check), 4. Verbesserung (act). Er knüpft an die im ISM Code (International Management Code for the Safe Operation of Ships and for Pollution Prevention) vorgesehenen Mechanismen an [IMO09, S.64], enthält jedoch weniger weitreichende Regelungen als dieser. Der Vergleich mit diesem und der ISO 50001 als einem weiteren Standard für Energiemanagement zeigt, dass der SEEMP diesen gegenüber zu deutlich weniger verpflichtet und weniger spezifische Vorschriften enthält. Während die ISO 50001 etwa Anforderungen an die Überprüfung der Energiestrategie festlegt, enthält der SEEMP keine solche Regelung. Während die ISO explizit Zielsetzungen, deren Erreichen oder Verfehlen gemessen werden können, vorschreibt, sind solche laut SEEMP freiwillig [JoJo13, S. 184]. Die ISO 50001 legt im Gegensatz zum SEEMP auch Anforderungen an die Überwachung der energierelevanten Werte fest und sieht die Verpflichtung zu festen Kontrollintervallen sowie die Reaktion auf mögliche Abweichungen vor [JoJo13, S. 186]. Weitere Unterschiede sind in Abbildung 1 zusammengefasst. Aufgrund dieser Lücken, die er im Vergleich zu schon länger etablierten Standards aufweist, hat der SEEMP die Kritik auf sich gezogen, weniger effektiv als diese zu sein [JoJo13, S. 187f.].
vergleich seemp ism iso50001.pngAbbildung 1: Vergleich zwischen SEEMP, ISM Code und ISO 50001 (eigene Darstellung nach [JoJo13, S. 185])
Die mögliche Wirksamkeit der Regulierungsoptionen wird wie folgt eingeschätzt:
  • ein bindender Grenzwert des EEDI für Neubauten ist eine kosteneffiziente Lösung mit auf den Zuwachs der Welthandelsflotte begrenzter Wirkung (siehe Kritikpunkte),
  • eine verpflichtende oder freiwillige Berichterstattung über den EEOI entfaltet eine signifikante Wirkung nur in Verbindung mit Anreizsystemen,
  • verpflichtende oder freiwillige Nutzung eines SEEMP ist ein das Bewusstsein für kosteneffiziente Maßnahmen zur Emissionsreduzierung schärfendes Instrument, führt jedoch selbst nicht zu Emissionsminderungen,
  • obligatorische Grenzwerte für den EEOI-Wert in Verbindung mit Sanktionen könnten sehr wirksam werden, sind aber technisch äußerst schwierig umzusetzen [IMO09, S.6].
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Politische Instrumente (Stand des Wissens: 27.09.2021)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?408685
Literatur
[CEDe09] Faber, J. u.a. Technical support for European action to reducing Greenhouse Gas Emissions from international maritime transport, Delft, 2009/12
[IMO09] Buhaug, Ø., Corbett, J.J., Endresen, Ø., Eyring, V., Faber, J., Hanayama, S., Lee, D.S., Lee, D., Lindstad, H., Markowska, A.Z., Mjelde, A., Nelissen, D., Nilsen, J., Pålsson, C., Winebrake, J.J., Wu, W., Yoshida, K. Second IMO GHG study 2009, London, 2009
[IMO21a] International Maritime Organization (Hrsg.) Further shipping GHG emission reduction measures adopted, 2021/06
[JoJo13] Johnson, Hannes, Johansson, Mikael, Andersson, Karin, Södahl, Björn Will the ship energy efficiency management plan reduce CO2 emissions - A comparison with ISO 50001 and the ISM code, veröffentlicht in Maritime Policy & Management, Ausgabe/Auflage 40 (2), 2013
[KrPu10] Prof. Dr.- Ing. S. Krüger, Dipl. Ing. Lennart Pundt Politische Rahmenbedigungen und technische Möglichkeiten beim Schiffbau zum Schutz des Klimas, Hamburg, 2010/10
[MSBu10] Simon Burnay, Paul McStay DRIVING EFFICIENCY WITHIN SHIPPING, veröffentlicht in MARINE LOG, Ausgabe/Auflage 10/2010, 2010/09
[SeBa11] Stefan Seum, , Christian Bahlke, , Cornelius Grasmeier, , Jens Gröger,, Moritz Mottschall, , Sybille Schnegelsberg, Umweltschonender Schiffsbetrieb - Studie im Rahmen des Projekts "Top 100 - Umweltzeichen für klima-relevante Produkte", Berlin, Freiburg, 2011/01/12
Weiterführende Literatur
[KoMo10] Kofalk, S., Moser, M., Rudolf, B., Heinrich, H., Heyer, H. (Hrsg.) Den Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt begegnen: Das deutsche Forschungsprogramm KLIWAS, veröffentlicht in Deutsche Beiträge - XXXII. Internationaler Schifffahrtskongress, PIANC / Bonn, 2010
[HePl09] Heyer, H., Plüß, A. Mögliche Folgen des Klimawandels für die Seeschifffahrtsstraßen, veröffentlicht in HTG-Kongress, Lübeck, 9. bis 12. September 2009, Hafentechnische Gesellschaft e.V. / Hamburg, 2009, ISBN/ISSN ISBN 978-3-87743-824-4
Glossar
Energy Efficiency Operation Index Der EEOI dient der Erfassung der operativen Schiffseffizienz. Zu diesem Zweck werden Kosten und Nutzen miteinander in Bezug gesetzt, wobei in diesem Zusammenhang die Emissionen auf der Kostenseite zu sehen sind. Die Einheit des EEOI ergibt sich als Gramm CO2 je Ladungsmeile beförderter Ladung. Dementsprechend spielt die Auslastung der Ladekapazität eines Schiffes beim EEOI eine wichtige Rolle.
Tragfähigkeit Wasserverdrängung eines voll abgeladenen Schiffes abzüglich der Schiffsmasse. Umfasst die Massen von Besatzung, Passagieren, Ladung, Brennstoffen, Wasser und aller Vorräte.
übliche Abkürzungen:  Tons deadweighttdw), Dead weight tons)
Energy Efficiency Design Index Mit dem EEDI können die Emissionen eines Schiffes unter seinen spezifischen Einsatzbedingungen ermittelt werden. Die EEDI-Formel setzt sich aus den Faktoren Antriebsleistung, spezifischer Treibstoffverbrauch und Emissionsfaktor zusammen, die ins Verhältnis zu Transportkapazität und Geschwindigkeit gesetzt werden.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?334650

Gedruckt am Dienstag, 26. Oktober 2021 04:41:33