Wir steigen Metallgittertreppen hinauf zu den Zylinderköpfen und wieder runter. Die Testmotoren in den Hallen von WinGD in Winterthur erreichen die Grösse eines Ferienhäuschens. Überall liegen Edelstahlrohre. Da wird mit einem korrosiven Stoff gearbeitet. In einer weiteren Halle steht aufgebockt ein Tank, der mit einem eckigen Metallgerüst in den Massen eines Containers auf Bahn- oder Lastwagen passt. «Aus Sicherheitsgründen verzichten wir darauf, den Ammoniak vom Transporttank in einen eigenen Tank umzufüllen», erklärt unser Führer durch die Hallen und betont, dass man die Sicherheitsauflagen der Stadt Winterthur penibel einhalte.

Fotografieren verboten. Die Forschung, die WinGD hier betreibt, dürfte auch Konkurrenten interessieren. Auf einem Bildschirm zeigt ein Film in Zeitlupe, was sich in Sekundenbruchteilen im Zylinder eines Testmotors abspielt: Zwei Stoffe werden eingespritzt. Der eine flammt auf und zündet so den anderen. Als Pilot-Treibstoff funktioniert Diesel, die Kraft liefert der Ammoniak. Er soll in Zukunft Schiffsmotoren antreiben. Da er sich im Zylinder nicht von selbst entzündet, muss man ihm mit Diesel auf die Sprünge helfen. «Wir haben es geschafft, den Dieselanteil auf fünf Prozent zu senken», erklärt nicht ohne Stolz der Ingenieur, welcher der Besucher-Gruppe die Werkhallen zeigt.

Neuer Treibstoff – neue Probleme

Fossiler Treibstoff besteht hauptsächlich aus Atomen, die Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) enthalten. Bei der Verbrennung entsteht Wasser (H₂O) und das Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂). Deshalb sucht man nach Alternativen.

Ammoniak (NH₃) enthält keinen Kohlenstoff und wird als Null-Kohlenstoff-Schiffstreibstoff diskutiert. Wobei die Zündung mit Diesel zeigt: Den Begriff «Null» muss man relativieren. Bei Ammoniak-Automotoren, wie sie in China für Toyota entwickelt werden, spricht man von 90 Prozent weniger CO2. Das entspricht der Grössenordnung, die man für Frachtschiffe mit Wind als Hauptantrieb erwartet.

Doch hat Ammoniak eine Reihe von Nachteilen:

• Ammoniak ist zwar leichter zu handhaben als der reine Wasserstoff. Doch erfordert die Produktion von Ammoniak mehr Energie als schliesslich an Bord zur Verfügung steht.
• Ammoniak ist giftig. Das erfordert Schutzmassnahmen für die Crew.
• Auch bei der Verbrennung von Ammoniak entstehen Emissionen: 
  – Stickoxide (NO, NO₂, zusammengefasst als NO_X) wirken gesundheitsschädlich und fördern die Bildung von Feinstaub. NOx wirken als Dünger. Der Stickstoffeintrag durch die Luft beeinträchtigt Ökosysteme. «Es ist festzustellen, dass die Verwendung von Ammoniak in Verbrennungsmotoren einen relativ hohen Beitrag zu Auswirkungen wie der Eutrophierung der Meere und der Eutrophierung an Land leistet», hält die Studie einer schwedischen Universität fest (Kanchiralla et al., 2023). Eutrophierung bedeutet Überdüngung. Unter anderem führt übermässiges Algenwachstum zu Zonen ohne Sauerstoff, in denen alles Leben abstirbt.
  – In den Abgasen entweicht auch unverbrannter Ammoniak. Die AutorInnen einer Studie des Massachusetts Institute of Technology erwarten unter den derzeitigen Rechtsvorschriften Emissionen von jährlich 82 Teragramm (82 Millionen Tonnen) Ammoniak. Sie erwarten über 600 000 vorzeitige Todesfälle (Wong et al., 2024). Sie fordern deshalb strenge Ammoniak-Emissionskontrollen.
  – Bei der Verbrennung von Ammoniak entsteht auch Lachgas (N₂O). Dieses ist ein rund 270-mal stärkeres Klimagas als CO₂. «Wir stellen fest, dass die N₂O-Auspuffemissionen von mit Ammoniak betriebenen Schiffen Klimawirkungen haben, die 5,8 Prozent der aktuellen CO₂-Emissionen der Schifffahrt entsprechen.» (Wong et al., 2024) Auch die schwedische Studie weist auf das Problem der Lachgas-Emissionen hin: «Die Höhe dieser Emissionen ist noch ungewiss, da die Technologie noch nicht ausgereift ist. Daher ist es für NH₃-betriebene Verbrennungsmotoren von entscheidender Bedeutung, die N₂O-Emissionen zu kontrollieren, um Vorteile hinsichtlich der Verringerung der Klimaauswirkungen zu erzielen.» (Kanchiralla et al., 2023). «Derzeit gibt es einen Hype um diesen Kraftstoff in der Schifffahrt. Aber wenn wir auf Ammoniak umsteigen, dann um das Problem der Nutzung fossiler Brennstoffe zu lösen. Im Moment sieht es so aus, als würden wir damit stattdessen noch mehr Probleme schaffen», erklärt Fayas Malik Kanchiralla (Naida Hakirevic Prevljak, 2024).
• Ammoniak enthält pro Volumen weniger als die Hälfte der Energie, die man in Methan findet, dem Hauptbestandteil von Flüssig-Erdgas (LNG). Deshalb wären entweder rund zweieinhalbmal so grosse Tanks an Bord erforderlich, oder die Schiffe müssten häufiger Zwischenhalte zum Bunkern einlegen. Hinzu kommen die Tanks für den Diesel als Zündhilfe und als Backup-Treibstoff, falls der Ammoniak-Antrieb ausfällt.
• Grüner Ammoniak ist umgewandelter Ökostrom. Dieser entsteht jedoch nicht emissionsfrei. So belastet der Bergbau für die nötigen Mineralien und Metalle Umwelt und Klima. Zwar sind die neuen Treibstoffe gegenüber dem Schweröl ein Fortschritt. Betrachtet man jedoch die Emissionen von der Produktion der auf grünem Wasserstoff basierenden neuen Treibstoffe bis hin zur Verbrennung auf den Schiffen, dann wird deutlich: Emissionsfreie Verbrennungsmotoren gibt es nicht.

Der fehlende Ökostrom

Bisher hat man – beispielsweise als Dünger – Ammoniak mit Wasserstoff aus fossilen Rohstoffen produziert. Doch als Treibstoff weniger klimaschädlich als fossile Treibstoffe könnte Ammoniak nur dann werden, wenn man den Wasserstoff per Elektrolyse mit Ökostrom aus Wasser herstellt. Dabei ergeben sich zwei Hürden: 

• 2020 betrug die weltweite Elektrolyse-Kapazität für grünen Wasserstoff 0,3 Gigawatt. Die Internationale Energieagentur IEA rechnet vor, dass man bis 2050 die Kapazität auf 3600 Gigawatt, also das Zwölftausendfache, steigern müsste (IEA 2024).
• Von Shanghai nach Rotterdam verbrennt ein grosses Containerschiff 3900 Tonnen Schweröl, was energetisch 8400 Tonnen Ammoniak entspreche, kalkuliert der norwegische Professor Jan Emblemsvåg. Wegen der Umwandlungs­verluste sei jedoch weit mehr grüner Strom nötig, um diese Menge Ammoniak zu produzieren (Portnews, 2022). Der Rohstoffhändler Trafigura schätzt den Bedarf allein für den Ersatz der fossilen Schiffskraftstof­fe durch grünes Methanol oder grünes Ammoniak auf «etwa 20 Prozent der derzeitigen welt­weiten Stromerzeugung» (Trafigura, o.J.) Emblemsvåg beziffert den grünen Strombedarf auf das 2,7-Fache der heutigen gesamten Stromproduktion der EU (Mitteilung per eMail vom 15.12.2023).
• Die Produktion von Ökostrom erfordert Metalle wie Kupfer, Nickel, Aluminium, Kobalt, Lithium, seltene Erden. Allein schon beim uns vertrauten Kupfer gehen Prognosen davon aus, dass in Zukunft die Produktion den Bedarf nicht werde befriedigen können. Das wird für die Stromproduktion aus erneuerbaren Quellen zum Bremsklotz.

Mit anderen Worten: Weder die Elektrolysekapazität noch die erforderliche Menge Ökostrom werden voraussichtlich innerhalb der wenigen Jahre bis 2050 verfügbar sein. Denn es geht nicht nur um den Bedarf für die Schifffahrtsindustrie. Vielmehr herrscht Nutzungs-Konkurrenz: Auch der Land- und Luftverkehr, die Stahl- und Düngerherstellung und viele weitere industrielle Branchen benötigen grünen Wasserstoff und Ökostrom, wenn sie auch nur annähernd klimaneutral werden sollen. 

Die Strom-Produktion aus erneuerbaren Quellen ist zwar in den letzten Jahren eindrücklich gewachsen. Doch die Ökoenergie wird bisher nicht als Ersatz, sondern zusätzlich zur fossilen Energie genutzt: Der Verbrauch fossiler Energieträger nimmt weiter zu, wenn er auch langsamer wächst als die Energien aus erneuerbaren Quellen (IEA, 2025). 

«Die Technik ist bereit, die Treibstoffe nicht»

Zurück zur Veranstaltung bei WinGD in Winterthur. Eingeladen hatte das Schweizer Aussenministerium, das Eidgenössische Departement für Auswärtige Angelegenheiten EDA. Gekommen sind unter anderem der Reederverband Swiss Shipowners Association, der Lobbyverband des Rohstoffhandels Suissenégoce, der Industrieverband Swissmem sowie eine Reihe von Firmen, die an Innovationen an Schiffsmotoren arbeiten. Man bedauert, dass die UN-Schifffahrtsorganisation IMO den Beschluss über die konkreten Massnahmen um ein Jahr aufgeschoben hat, denn das bedeutet Unsicherheit bezüglich der anstehenden Investitionen. Der Vertreter des Schweizer Seeschifffahrtsamt betont, die Schweizer Delegation habe sich im IMO-Meeting für das umstrittene Netto-Null-Rahmenwerk (Net-Zero Framework) eingesetzt. 

Mehrere Unternehmen präsentierten in Kurzreferaten ihre Arbeit. Die folgende Grafik wurde unter der Überschrift «Increasing demand in alternative fuel technology and infrastructure» projiziert. 

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Aus Sicht eines Unternehmens, das solche Technik entwickelt, kann man die wachsende Nachfrage betonen. Aus der Perspektive der sich zunehmend beschleunigenden Klimaerhitzung sind die Daten jedoch ernüchternd: Zieht man die fossilen LNG und LPG (das wir als Campinggas kennen) ab, da sie beide CO₂ produzieren, dann wird gerade noch ein Achtel der bestellten Tonnage mit Strom, Methanol (CH₄O), Ammoniak oder Wasserstoff angetrieben. Der elektrische Antrieb kommt nur für kurze Strecken, wie beispielsweise für Fähren, Binnenschiffe, Schlepper oder Hafen-Barkassen in Frage. Für den Hochseeverkehr über lange Strecken ist Strom ungeeignet.

Die meisten Reeder haben sich für Methanol entschieden. Auch das ist mit Fragezeichen zu versehen: «Graues» Methanol aus fossilen Quellen ist sogar klimaschädlicher als die fossilen Treibstoffe. «Der tatsächliche Klimanutzen hängt vom nachgewiesenen Anteil an umweltfreundlichen Rohstoffen und der vorgelagerten Produktion ab», heisst es unter anderem auf dem Portal shipuniverese.com.

Das Fazit projizierte im Konferenzraum bei WinGD eine weiteren Firma: «The Technologies are ready. The fuels are not.» Mit anderen Worten: Die wirtschaftlichen, politischen und gesellschaftlichen Strukturen, die durch die billigen fossilen Energien möglich wurden, lassen sich nicht Klima-unschädlich machen, indem man einfach nur Treibstoffe ersetzt. Auch der Atomantrieb, den Professor Emblemsvåg angesichts dieser Unmöglichkeit vorschlägt, bietet keinen Ausweg. 

Das heisst nicht, dass technische Innovation prinzipiell unnütz wäre. Die Erzählung, das sei «DIE LÖSUNG» mag man zwar gerne hören, weil sich so unbequeme Diskussionen über die notwendige Transformation vermeiden lassen und alles mit ein paar technischen Retuschen so weitergehen könne wie bisher. Doch für falsche Strukturen wie Überkonsum, Verschwendung oder extreme soziale Ungleichheit gibt es keine technischen Lösungen.

Quellen

Chalmers University of Technology (2024): Ammonia attracts the shipping industry, but researchers warn of its risks, https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240205165910.htm 

IEA International Energy Agency (2025): Global Energy Review 2025, https://iea.blob.core.windows.net/assets/5b169aa1-bc88-4c96-b828-aaa50406ba80/GlobalEnergyReview2025.pdf 

IEA International Energy Agency (Juli 2022): Securing Clean Energy Technology Supply Chains, S. 9, https://iea.blob.core.windows.net/assets/0fe16228-521a-43d9-8da6-bbf08cc9f2b4/SecuringCleanEnergyTechnologySupplyChains.pdf 

Fayas Malik Kanchiralla, Selma Brynolf, Tobias Olsson, Joanne Ellis, Julia Hansson, Maria Grahn (2023): How do variations in ship operation impact the techno-economic feasibility and environmental performance of fossil-free fuels? A life cycle study, Gothenburg, Sweden, Chalmers University of Technology, Department of Mechanics and Maritime Sciences, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261923011376?via%3Dihub 

Portnews (2022): One large container ship would spend green energy corresponding to annual consumption of 139,000 households, https://www.worldports.org/one-large-container-ship-would-spend-green-energy-corresponding-to-annual-consumption-of-139000-households/ 

Naida Hakirevic Prevljak (2024): Switching to ammonia as marine fuel may create more problems than it solves, https://www.offshore-energy.biz/switching-to-ammonia-as-marine-fuel-may-create-more-problems-than-it-solves/ 

Carsten Schmidt (2024): Energiewende: Warum der Kupfermangel das eigentliche Problem der Klimaneutralität ist, Deutsche Wirtschaftsnachrichten 15.5.2024, https://deutsche-wirtschafts-nachrichten.de/708851/energiewende-warum-der-kupfermangel-das-eigentliche-problem-der-klimaneutralitaet-ist 

Trafigura (o.J.): A proposal for an IMO-led global shipping industry decarbonisation programme. https://www.maritimecyprus.com/wp-content/uploads/2020/09/Trafigura-proposal-for-decarbonisation.pdf 

Anthony Y H Wong, Noelle E Selin, Sebastian D Eastham, Christine Mounaïm-Roussell, Yiqi Zhang, Florian Allroggen (2024): Climate and air quality impact of using ammonia as an alternative shipping fuel. Centre for Global Change Science, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, United States of America, https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ad5d07/pdf