Warum Häfen eine Zukunft als grüne Energie-Drehkreuze haben
Wie passen Häfen und der maritime Sektor in die neue Welt der grünen Energie?
Die Dominanz von Kohle, Öl und Gas wird jedoch abnehmen, wenn sich die Welt auf sauberere Energielösungen umstellt. Wie passen die Häfen und der maritime Sektor im weiteren Sinne in die neue, grüne Energiewelt?
In dieser sich wandelnden Landschaft werden die Häfen zu wichtigen Akteuren der Energiewende. Sie unterstützen die Einführung von Offshore-Windkraftanlagen, erleichtern den Handel mit nachhaltigen Kraftstoffen und werden zunehmend als multimodale Knotenpunkte für den elektrifizierten Verkehr dienen. Gleichzeitig transportieren sie weiterhin rund 90 % der gehandelten Güter und verbinden Gemeinden auf der ganzen Welt.
Indem sie diese Aufgaben erfüllen, haben Häfen aller Formen und Größen das Potenzial, eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Netto-Null-Emission zu spielen - nicht nur bei der Bewältigung ihrer eigenen Emissionen, sondern indem sie zu Energiedrehscheiben werden, die den Übergang zu sicheren, nachhaltigen und kostengünstigen Energiesystemen unterstützen. Als Tore zum globalen Handel treiben Häfen die städtische Wirtschaft an, indem sie Lieferketten vorantreiben, industrielles Wachstum fördern, Innovationen ermöglichen und den Lebensunterhalt von Milliarden von Menschen sichern. Häfen sind auch für den globalen Energiesektor von entscheidender Bedeutung, da sie als strategische Drehscheiben für den Import, Export und die Verteilung fossiler Brennstoffe fungieren. Doch der globale Wandel hin zu einer grüneren Zukunft verändert die Energielandschaft. Die Art und Weise, wie Energie erzeugt, gespeichert, transportiert und verbraucht wird, hat sich grundlegend verändert. Erneuerbare Energiequellen wie Wind- und Solarenergie werden in noch nie dagewesenem Umfang eingesetzt, um saubere, nachhaltige Energie zu liefern. In diesem sich verändernden Kontext haben Häfen und Hafenstädte die Möglichkeit, eine wichtige und für beide Seiten vorteilhafte Rolle in diesem neuen Energiesystem zu spielen.
Das Potenzial ausschöpfen
Zunehmend wird erkannt, dass zur Unterstützung der Dekarbonisierungsziele der Länder eine schrittweise Veränderung der Investitionen in Häfen und Energie erforderlich ist. Eine von Arup im Auftrag des Global Maritime Forum durchgeführte Studie schätzt, dass allein der Energiebedarf der Schifffahrt Investitionen in Höhe von 4 Mrd. USD für die Entwicklung von Infrastrukturen für erneuerbare Energien, Wasserstoff- und Kraftstoffproduktionsanlagen erfordern könnte.
Ohne Änderungen in der Politik, der Finanzierung und einer breiteren Unterstützung, um den Wandel voranzutreiben, besteht die Gefahr, dass die Häfen zu Engpässen bei der Umstellung auf grüne Energie werden. Arup unterstützt politische Entscheidungsträger, den Energiesektor und Investoren - sowie die Häfen selbst - bei der Beschleunigung dieses Wandels.
Unsere neue Studie in Zusammenarbeit mit C40 Cities untersucht eine Welle von sozioökonomischen Vorteilen für die lokale Bevölkerung, Unternehmen und Investoren, die von Hafenstädten durch drei wichtige Möglichkeiten erschlossen werden können:
- Investitionen in Offshore-Windkraftzentren: Häfen können als wichtige Standorte für die Herstellung und den Einsatz von Offshore-Windturbinen dienen. Dies kurbelt nicht nur die Exporte an, sondern schafft auch Tausende von qualifizierten grünen Arbeitsplätzen in der Gemeinde.
- Investitionen in Drehscheiben für nachhaltige Kraftstoffe: Häfen und Hafenstädte können der Welt helfen, sich von fossilen Brennstoffen zu lösen, indem sie zu Zentren für die Produktion und den Export sauberer Brennstoffe werden. Dazu gehören sowohl saubere Kraftstoffe als Ladung zum Antrieb von Verkehr und Industrie als auch zur Betankung von Schiffen. Dies unterstützt die globalen Bemühungen zur Emissionsreduzierung und schafft Arbeitsplätze und Investitionen vor Ort.
- Investitionen in Elektrifizierungszentren: Durch die Versorgung von Schiffen, Lastwagen und Hafenausrüstung mit sauberem Strom können Häfen die Umstellung auf einen elektrifizierten Verkehr vorantreiben und die Kohlenstoff- und Luftverschmutzung reduzieren. Durch die Ergänzung mit erneuerbaren Energien vor Ort und deren Speicherung können dezentrale, widerstandsfähige Energiesysteme für Häfen geschaffen werden.
Häfen als Drehscheiben für Offshore-Windkraftanlagen
Die Offshore-Windenergie (OSW) ist und bleibt der Schlüssel zur Dekarbonisierung des globalen Energiesystems. Die Häfen spielen dabei zwei wesentliche Rollen.
Erstens lagern und montieren große Häfen als Drehscheiben für das Rangieren und die Installation (M&I) Turbinenkomponenten, bevor sie auf die Installationsschiffe verladen werden. Diese Häfen benötigen viel Platz, hochbelastbare Kaianlagen und einen Tiefwasserzugang. Auch das Re-Powering und die Stilllegung werden für diese Häfen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Ihre zweite Rolle ist ebenso wichtig: Sie dienen als Betriebsstützpunkte für Wartungstätigkeiten und beherbergen die Serviceschiffe, Ersatzteile und Besatzungen, die unsere Offshore-Windparks effizient am Laufen halten. O&M-Häfen sind in der Regel kleiner als M&I-Häfen, so dass eine größere Anzahl von Häfen eine Rolle spielen kann.
Der Sektor wächst schnell, und es wird erwartet, dass der weltweite Einsatz von Offshore-Windenergie von 73 GW bis 2030 auf 258 GW ansteigen wird (laut dem 2024 4C Offshore: Market Overview Report). Das Ausmaß der dafür erforderlichen Veränderungen ist immens und kann nur durch die Entwicklung neuer Häfen auf der grünen Wiese sowie durch umfangreiche Erweiterungen bestehender Häfen erreicht werden. Schätzungen zufolge sind allein im Vereinigten Königreich Bauinvestitionen in Höhe von über 50 Milliarden Pfund erforderlich, um die OSW-Pipeline bis 2030 zu verwirklichen.
Bei Investitionen in dieser Größenordnung müssen Häfen, lokale Entscheidungsträger und Regierungen strategisch vorgehen und nach potenziellen Synergien suchen, die den Wert ihrer Investitionen steigern können. Dies haben wir im Rahmen unserer Arbeit mit dem Offshore Renewable Energy Catapult untersucht, wo wir die Infrastrukturanforderungen und die damit verbundenen Geschäfts- und Investitionsmöglichkeiten für die Herstellung und Installation von schwimmenden Offshore-Windkraftanlagen (FLOW) in Großbritannien ermittelt haben.
Unsere Arbeit hat gezeigt, dass es wünschenswert sein könnte, regionale Hafencluster zu entwickeln, die sowohl die Produktion als auch die Rangier- und Montageeinrichtungen am selben Standort beherbergen. Dies stärkt die Argumente für Hafeninvestitionen durch stabile, langfristige Leasingvereinbarungen mit den Herstellern und stärkt gleichzeitig das breitere Angebot des Hafenclusters. Die breitere Entwicklung des Ökosystems würde auch die Etablierung ausgereifter Lieferketten fördern, was weitere soziale und wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt.
Für diese Produktionsanlagen wären umfangreiche Netzanschlüsse erforderlich, die eine umfassendere Elektrifizierung der Energieverbraucher unterstützen könnten, so dass die Häfen diese Möglichkeit für andere lokale Verkehrs- und Industriekunden vermarkten könnten (mehr dazu weiter unten).
In dem Maße, in dem die Hafenaktivitäten durch die Einführung von M&I- und Produktionsanlagen ausgeweitet werden, müssen möglicherweise auch die lokalen Straßen- und Bahnverbindungen verbessert werden. Durch die gemeinsame Ansiedlung von anderen Aktivitätszentren, einschließlich der weiter gefassten Industrie und anderer Beschäftigungszentren, kann die Auslastung dieser Anlagen erhöht werden, was soziale und wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt, die über den Betrieb von Arbeitsschutzanlagen hinausgehen.
Auch hier gibt es Vorteile für die Gemeinschaft und die Beschäftigung. Für die Herstellung von Windenergieanlagen und die Häfen für Industrie und Gewerbe werden qualifizierte Arbeitskräfte benötigt, die nicht an jedem Standort verfügbar sind. Im Rahmen unserer australischen Offshore-Windmarktstudie haben wir berechnet, dass allein für Transport und Installation 1.844 Vollzeitarbeitsplätze pro GW installierter Windenergieanlagen geschaffen werden. Durch die Zusammenlegung von M&I-Häfen mit dem verarbeitenden Gewerbe und Sektoren mit ähnlichem Arbeitskräftebedarf, wie z. B. der Produktion alternativer Kraftstoffe, könnten die Häfen zu einer Drehscheibe werden, die die erforderlichen qualifizierten Arbeitskräfte anzieht und hält.
Häfen als Drehscheiben für nachhaltige Brennstoffe
Ein widerstandsfähiges, kohlenstoffarmes und kosteneffizientes globales Energiesystem erfordert neben grünem Strom auch nachhaltige Kraftstoffe. Wasserstoff- und Biokraftstoffe sowie kohlenstoffabscheidende und -speichernde Kraftstoffe können - wenn sie auf die richtige Art und Weise hergestellt werden - wirksame Wege zur Dekarbonisierung der Industrie, des Schwerlastverkehrs und der Energiesysteme bieten. Die Häfen werden eine Rolle bei der Herstellung dieser Kraftstoffe spielen, indem sie sie innerhalb und über die Grenzen hinweg transportieren und sie an lokale Abnehmer, einschließlich Schiffe, verteilen.
Standorte mit einem bedeutenden Potenzial zur Erzeugung erneuerbarer Energien können diese Kraftstoffe zu geringeren Kosten produzieren. Diese Standorte - vor allem im globalen Süden - sind oft weit von den Nachfragezentren im globalen Norden entfernt. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Kosten für den Transport dieser Brennstoffe im Vergleich zu den Produktionskosten gering sind. Das bedeutet, dass es zu regionalen Angebots- und Nachfragesystemen kommen könnte. Zum Beispiel Drehkreuze in Nordafrika, die Kraftstoffe für Nordeuropa produzieren und die heimische Produktion ergänzen. Durch grüne Energieterminals werden Häfen daher eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung von Verbindungen für den Handel mit diesen Brennstoffen (und in ähnlicher Weise für die Kohlenstoffabscheidung) spielen.
Einige vorausschauende Häfen bereiten sich bereits auf diese Zukunft vor. So arbeitet Arup beispielsweise mit dem Unternehmen Vast Renewables und seinem Konsortialpartner Mabanaft zusammen, um die Entwicklung der grünen Methanolanlage SM1 zu managen, die Teil des Port Augusta Green Energy Hub in Südaustralien ist. Der Erfolg des Projekts könnte die Produktion grüner Kraftstoffe in Australien freisetzen und den Export auf die Weltmärkte ermöglichen.
Auch der Bunkersektor wird sich verändern. Häfen spielen bereits eine Schlüsselrolle bei der Verteilung von Kraftstoffen an die Nutzer von Schiffen, aber der heutige Markt für Schiffskraftstoffe wird von einer Handvoll dominanter Bunkerzentren beherrscht, die als strategische Betankungspunkte entlang der großen Schifffahrtsrouten dienen. Mit der Einführung nachhaltiger Kraftstoffe wird sich die Marktdynamik verschieben, was sowohl ein vielfältigeres Netz für den Umgang mit verschiedenen Kraftstoffarten als auch ein geografisch verteiltes System erfordern kann, um der geringeren Energiedichte alternativer Kraftstoffe Rechnung zu tragen. Häfen, die derzeit nicht am globalen Bunkersektor beteiligt sind, haben möglicherweise die Möglichkeit, sich einen Anteil an diesem neuen Markt zu sichern.
Dies haben wir mit dem Port of Tyne untersucht, wo wir die Machbarkeit des Hafens als Methanollager und Bunkerknotenpunkt für den Clean Tyne Shipping Corridor nach Europa geprüft haben.
Die globale Energiewende erfordert einen ganzheitlichen Ansatz, der die Interdependenz zwischen dem Energiesektor und der gebauten Umwelt im weiteren Sinne berücksichtigt. Ob es um die Unterstützung von Offshore-Windkraftanlagen, den Handel mit nachhaltigen Brennstoffen oder die Dekarbonisierung des Verkehrs geht - Häfen haben ein erhebliches Potenzial als Drehscheiben für grüne Energie, zu deren Verwirklichung Teams von Arup beitragen.
Häfen als Knotenpunkte für die Elektrifizierung
Häfen sind von Natur aus intermodale Verkehrsknotenpunkte, an denen sich Schiff, Straße und Schiene bei der Beförderung von Waren und Personen treffen. Diese Dienste werden zunehmend elektrifiziert, sei es durch Landstrom für ankernde Schiffe oder durch den Ersatz von Diesel-LKWs durch batteriebetriebene Alternativen. Damit wollen sie die Kohlenstoffintensität ihres Betriebs verringern, aber auch die lokalen Auswirkungen auf die Gemeinden und die Umwelt abmildern. Die Häfen haben die Möglichkeit, eine elektrifizierte, intelligente Mobilität zu Land und zu Wasser zu ermöglichen.
Eine Herausforderung wird darin bestehen, wie der erheblich gestiegene Strombedarf gedeckt werden kann. Häfen sind in der Regel an Energiebeschränkungen gebunden, aber Netzaufrüstungen sind kostspielig und haben oft lange Vorlaufzeiten. Daher müssen die Häfen sowohl als Energieerzeuger als auch als Verbraucher fungieren, um die Abhängigkeit vom Netz zu verringern und den Umfang der erforderlichen Netzverstärkung zu reduzieren. Dazu gehört eine Kombination aus erneuerbaren Energien vor Ort, Energiespeicherung und "private wire"-Verbindungen zu speziellen erneuerbaren Energien außerhalb des Standorts. In den USA arbeitete Arup beispielsweise mit Aurora Marine Design zusammen , um einen Machbarkeitsplan für ein emissionsfreies Schiff für die San Francisco Bay Ferry zu entwickeln. Die Analyse von Arup ergab, dass das Downtown-Terminal einen Spitzenbedarf von 17 MW haben könnte, was mit den derzeitigen Kapazitätsbeschränkungen nicht machbar wäre. Das Konzept enthielt daher Hinweise zur Deckung des Energiebedarfs der einzelnen Terminals durch den Einsatz eines Batteriespeichersystems.
In ähnlicher Weise hat Arup in Großbritannien den Hafen von Dover bei seiner Energiestrategie für den grünen Korridor und dem Plan für die Hochspannungsinfrastruktur unterstützt. Mit der Einführung eines batteriebetriebenen Schiffes auf der Short Straights zwischen England und Frankreich könnte der Strombedarf des Hafens bis zum Jahr 2035 auf das 20-fache des heutigen Niveaus ansteigen. Dies stellt eine große Herausforderung dar, die eine sorgfältige Planung erfordert, um den Strombedarf des Hafens in das künftige lokale Energiesystem zu integrieren.
Indem sie als Knotenpunkte für eine erhebliche Stromnachfrage und -versorgung fungieren, haben die Häfen das Potenzial, als Katalysatoren für einen umfassenderen Wandel zu fungieren und ihren Teil zu einem widerstandsfähigen Energiesystem beizutragen, das sowohl der Industrie als auch den lokalen Gemeinschaften zugute kommt.
Häfen als Drehscheiben für saubere Energie: Wie Hafenstädte die globale Energiewende vorantreiben können
Im Rahmen unserer laufenden Partnerschaft mit C40 Cities untersuchen wir die Investitionsmöglichkeiten, die Städte in Zusammenarbeit mit Häfen und der Energiewirtschaft im Rahmen der globalen Energiewende freisetzen können. Unser neuer Bericht "Ports as Clean Energy Hubs" (Häfen als Drehscheiben für saubere Energie) zeigt einen Weg auf, wie Hafenstädte diese Entwicklung beschleunigen und zu Drehscheiben für Offshore-Windkraft, nachhaltige Kraftstoffe und Elektrifizierung werden können - mit dem Potenzial, Investitionen in Milliardenhöhe freizusetzen, hochwertige Arbeitsplätze zu schaffen und die Luft für Millionen von Menschen sauberer zu machen.
