Ende September 2021 schmücken Girlanden und Luftballons Rumpf und Aufbauten der soeben in Betrieb genommenen „Gas 94“ an einem Liegeplatz am Rande des Duisburger Außenhafens. Das rot-weiße Schiff ist nicht einfach ein weiterer Frachter. Das Schiff, 110 Meter lang, 12,50 Meter breit, diesel-elektrisch angetrieben, ist ein Versprechen: Die Rohstoffversorgung des BASF-Standorts Ludwigshafen soll auch dann weiterlaufen, wenn der Rhein kaum noch Tiefgang hergibt. Ein Spezialschiff als Versicherung gegen den nächsten Dürresommer.
Der Anlass für diese Versicherung liegt zu diesem Zeitpunkt bereits drei Jahre zurück. Im Sommer 2018 hatte das extreme Niedrigwasser im Rhein BASF einen hohen Millionenschaden beschert, als die Logistikketten rissen, weil reguläre Frachter den Standort in Ludwigshafen nicht mehr erreichen konnten. Danach baute der Konzern seine Vorsorge aus: mit zusätzlichen Niedrigwasserschiffen, mehr Lagerkapazität und weiteren Transportmöglichkeiten.
Die Idee dahinter ist schlicht. Sinkt der Wasserstand, müssen konventionelle Schiffe ihre Ladung reduzieren. Für dieselbe Gütermenge braucht es dann mehr Schiffe und mehr Fahrten und die Frachtkosten steigen teils drastisch. Bei Tankertransporten von Rotterdam nach Karlsruhe lag der Preis pro Tonne Ende Juni noch bei rund 45 Euro, Mitte August liegt er bei bis zu 160 Euro; mehr als dem Dreifachen des regulären Preises.
Niedrigwasser
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Niedrigwasseroptimierte Schiffe sollen diesen Kostenschub begrenzen. Sie sind breiter und länger, zudem leichter. Und so konstruiert, dass ihre Antriebe auch bei geringem Wasserstand noch arbeiten. Die Hoffnung hat also eine Schiffsform, einen Elektromotor – und einen bewusst niedrigen Tiefgang.
Wie ein Schiff bei geringem Tiefgang trotzdem viel Ladung tragen kann, folgt den Regeln der Physik. „Physikalisch bleibt nur, die Dimensionen zu verändern: mehr Länge oder mehr Breite schaffen mehr Volumen auf dem Wasser und damit mehr Auftrieb“, sagt Cyril Alias, Fachbereichsleiter Logistik und Verkehr am DST – Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme in Duisburg.
Das Gegenteil einer Segelyacht
Die Ingenieure haben noch radikalere Ideen geprüft: seitlich ausfahrbare Auftriebskörper, Luftkastensysteme und zusätzliche Schwimmer nach dem Prinzip eines Auslegerboots. In Modellversuchen funktionierten solche Konzepte grundsätzlich. Im praktischen Betrieb zeigten sich jedoch Probleme mit Mechanik und Dichtigkeit. Und löst sich ein zusätzlicher Körper, wird er zum unkontrollierbaren Hindernis für die übrige Schifffahrt. Zusätzliche Luftkammern im Rumpf wiederum gehen potenziell zulasten des Ladevolumens und verschlechtern damit die Profitabilität. „Einige der Ideen sind interessant, derzeit aber weder industriepraxistauglich noch wirtschaftlich überzeugend“, sagt DST-Forscher Alias.
Die Schiffe werden also nicht leichter, als es die Physik erlaubt. „Sind die Hauptanmessungen des Schiffes jedoch vorgegeben, bleibt nur die Möglichkeit die Schiffsform zu modifizieren, man muss das Schiff voluminöser oder „völliger“ entwerfen“, sagt Nikolaus Schellenberger, Leiter des Flottenmanagements bei HGK Shipping. Eine völligere Schiffsform erzeugt mehr Auftrieb als ein schlanker Rumpf. Schellenberger vergleicht das mit einer Segelyacht: Elegant und schmal ist sie gerade nicht für flaches Wasser gebaut. Niedrigwasserschiffe sind schlichtweg voluminöser.
Jede Menge Steine: Bei Normalwasser verschwinden die Kiesbänke rund um die Burg Pfalzgrafenstein bei Kaub in den Fluten des Rheins. Foto: IMAGO/5VISION.NEWS
Die „Stolt Ludwigshafen“ beispielsweise, die ebenfalls exklusiv für BASF fährt, kann die mittlerweile berühmt-berüchtigte Niedrigwasserstelle bei Kaub am Mittelrhein selbst bei einem Pegelstand von 30 Zentimetern noch mit rund 800 Tonnen Ladung passieren. Der Flachwassertanker „Synthese 18“ der HGK kann nach Angaben der Reederei bei einem Tiefgang von 1,05 Metern noch rund 300 Tonnen flüssige Chemieprodukte transportieren.
Gewicht sparen die Schiffbauingenieure vorwiegend durch die Konstruktion. Zum Einsatz kommt weiterhin Schiffbaustahl, teilweise hochfester. „Die Experten unseres Shipping Design Centers haben mit Softwareunterstützung sehr genau bestimmen können, wo Material eingespart werden kann, ohne Stabilität und Festigkeit zu verlieren“, sagt Flottenleiter Schellenberger. Schlussendlich werde die gesamte Konstruktion durch die Klassifikationsgesellschaft, eine Art „Schiffs-TÜV“, abgenommen.
Ein alternativer Antrieb muss her
Die Entwicklung der Schiffe findet in der Regel in Deutschland statt. Die Rümpfe, im Fachjargon Kaskos genannt, entstehen dagegen meist in Osteuropa oder China. Anschließend werden sie zu Ausbauwerften in den Niederlanden gebracht. Beim Tankschiff „Stolt Ludwigshafen“ wurde der Rumpf in China gebaut und der Ausbau in Rotterdam abgeschlossen. Die „Gas 94“ stammt von einer polnischen Werft, ihr Endausbau erfolgte ebenfalls in den Niederlanden. Als Gründe nennt Schellenberger primär die Kosten sowie fehlende Kapazitäten in Deutschland.
Zu den entscheidenden Unterschieden der Niedrigwasserschiffe gehören nicht bloß ihre größere Länge oder Breite oder der Leichtbau. Auch der größere, bulligere Bug sorgt für mehr Auftrieb. Eine weitere Herausforderung für die Konstrukteure sitzt am Heck. Ein konventioneller Propeller benötigt ausreichend Wasser unter sich. Bei Niedrigwasser sinkt sein Wirkungsgrad; im Extremfall droht Grundkontakt.
1,7MeterDurchmesser haben Propeller durchschnittlicher Rheinfrachter. Bei sinkenden Pegelständen droht ihnen der Grundkontakt.
Deshalb setzt HGK bei ihren niedrigwasseroptimierten Schiffen auf mehrere kleinere, schwenkbare und elektrisch betriebene, sogenannte Azimutpropeller. Bei der „Gas 94“ etwa haben sie einen Durchmesser von 1,13 Metern – deutlich weniger als die etwa 1,70 Meter eines konventionellen Propellers. Auch bei einem Tiefgang von 1,20 Metern sollen sie noch unter der Wasserlinie arbeiten.
Möglich wird das durch den diesel-elektrischen Antrieb. Vier Dieselaggregate mit jeweils 300 Kilowatt liefern Strom für die Elektromotoren, die Löschpumpen und den Bordbetrieb. Ein Power-Management sorgt zudem für einen optimierten Energieverbrauch. Es schaltet immer nur so viele Aggregate aktiv, wie gerade benötigt werden. Bei einer leeren Talfahrt können zwei von vier Generatoren ausreichen. Das Power-Management spart also Energie und Treibstoffkosten, verteuert aber zunächst die Anschaffung.
Andererseits verdienen die Spezialschiffe in diesem Sommer dank ihrer größeren Transportkapazität länger Geld – und erst recht wegen der deutlich höheren Frachtraten. Das zeigt, was die Schiffe leisten können: Sie halten Transporte mindestens deutlich länger offen, wenn konventionelle Einheiten ihre Ladung stark reduzieren müssen oder ganz ausfallen.
Für Chemiewerke, Stahlhersteller oder Energieunternehmen, für die Dienstleister wie HGK, Stolt oder Rhenus Logistics, die die Spezialschiffe betreiben, kann das entscheidend sein. Ihre Produktionsprozesse lassen sich nur schwer oder gar nicht auf andere Verkehrsträger wie Lastwagen oder die Bahn umleiten.
Am 5. August erreichte der kritische Rheinpegel bei Kaub erstmalig den Rekordwert von nur noch 19 Zentimertern, acht Zentimeter weniger als noch 24 Stunden zuvor. Seither sinkt er weiter und könnte in Kürze nur noch einstellig sein. Foto: IMAGO/5VISION.NEWS
Die Vorbereitung stößt an ihre Grenzen
Die Physik oder das Wetter austricksen – das schaffen aber selbst die Niedrigwasserschiffe nicht. Fünf Jahre nach der Taufe der „Gas 94“ gerät aber selbst deren Leistungsfähigkeit an ihre Grenzen. Im August 2026 fällt der Pegel immer weiter und erreicht extreme Niedrigwasserstände. Am Pegel Kaub drohen inzwischen sogar im Lauf der Woche einstellige Werte.
Ein einstelliger Wert läge deutlich unter dem bisherigen Tiefststand von 25 Zentimetern aus dem Trockensommer 2018. Der Bundesverband der Deutschen Binnenschifffahrt warnt auch, die gewerbliche Schifffahrt könne dann keinen durchgängigen Gütertransport zwischen Nieder- und Oberrhein mehr durchführen. Die Wasserstraße wäre für die Schifffahrt faktisch geteilt.
Auch BASF stünde dann wieder vor einem ähnlichen Dilemma wie im Jahr 2018. Dabei hatte Vorstandschef Markus Kamieth kürzlich erst bei der Vorstellung der Halbjahreszahlen noch betont, der Konzern sei besser vorbereitet als damals, könne mit der Situation heute deutlich besser umgehen. Aus der Konzernzentrale heißt es da noch, der Binnenschifftransport habe durch zusätzliche Niedrigwasserschiffe bislang weitgehend aufrechterhalten werden können. Inzwischen warnt BASF seine Kunden, es könne erneut zu Lieferverzögerungen kommen.
2021 war die „Gas 94“ das erste Niedrigwasser-optimierte Schiff der HGK-Flotte. Bis 2026 waren noch sechs weitere derart optimierte Einheiten. Tatsächlich sind es inzwischen schon neun Spezialschiffe geworden. Nachfrage nach den Spezialschiffen ist also da, doch von einer flächendeckenden Umrüstung der Rheinflotte kann trotzdem keine Rede sein.
Inbetriebnahme des Tankschiffs „Gas 94“ im September 2021. Betrieben wird es vom Kölner Logistiker HGK exklusiv für den Chemiekonzern BASF. Foto: PR / HGK
Der Grund liegt im Geschäftsmodell. Ein Schiff muss nicht nur an den wenigen kritischen Niedrigwassertagen funktionieren. Es muss an möglichst vielen Tagen wirtschaftlich fahren. HGK beziffert den Aufschlag gegenüber einem konventionellen Schiff grob auf fünf bis zehn Prozent. Ein durchschnittliches Binnenschiff kostet nach den Betreiberangaben ungefähr sechs bis acht Millionen Euro; komplexe Tankschiffe können deutlich teurer sein. Die Größenordnung hängt von Ladung, Route, Ausrüstung und Einsatzprofil ab.
70 Prozent der Transportleistung sind in Gefahr
Ob sich der Aufpreis für niedrigwasseroptimierte Schiffe rechnet, hängt vom Bedarf des Kunden ab, und von den erzielbaren Frachtraten, primär bei Wassermangel im Rhein, wenn es länger einsatzfähig bleibt, während andere Schiffe ihre Ladung drastisch reduzieren müssen. Für Betreiber stellen sich daher zwei Fragen, gibt DST-Experte Alias zu bedenken: „Wie häufig tritt so eine Situation ein? Und kann ich es mir leisten, für begrenzte Zeit mit reduzierter Last zu fahren, oder mein Schiff sogar komplett stilllegen zu müssen?“
Für einen einzelnen Schiffer kann es daher sein, dass sich der Umstieg auf einen Niedrigwasserneubau schlicht nicht rentiert. Für Betreiber ohne langfristig gesicherten Güterstrom bleibt es eine teure Wette. Für einen Stahl- oder Chemiekonzern hingegen können Spezialschiffe dennoch eine notwendige Versicherung sein. Der Industriekunde bezahlt dann nicht nur für den Transport. Er bezahlt dafür, dass im Krisenfall Kapazität vorhanden ist.
Der Rhein ist eine der wichtigsten Wasserstraßen Deutschlands und Europas. Über ihn werden vor allem große Mengen an Massengütern transportiert: Erze, Kohle, Mineralölprodukte, chemische Grundstoffe, Baustoffe, Metalle und Getreide. Rund 70 Prozent der Transportleistungen der deutschen Binnenschifffahrt entfallen auf den Rhein und größere Nebenflüsse.
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Sinkt der Wasserstand, zeigt der Pegel dabei nicht unmittelbar die tatsächliche Wassertiefe der Fahrrinne. Entscheidend ist, wie viel Wasser unter dem Kiel bleibt. Die Schiffe können häufig weiterfahren – aber mit weniger Ladung. Für dieselbe Gütermenge werden dann mehr Einheiten und mehr Fahrten benötigt.
Doch Bahn und Lkw können diese Mengen nicht kurzfristig vollständig übernehmen. Es fehlen freie Kapazitäten, Personal und an manchen Stellen die nötige Infrastruktur. Das gilt umso mehr, wenn mehrere Unternehmen gleichzeitig ausweichen müssen. Niedrigwasser ist dann nicht mehr nur ein Problem der Schifffahrt. Es wird zu einem Stresstest für die gesamte Lieferkette.
Ein unlösbarer Zielkonflikt
Die politische Antwort besteht deshalb aus mehreren Bausteinen: bessere Wasserstands- und Abflussprognosen, größere Lagerbestände, langfristig gesicherte Transportkapazitäten und eine engere Verknüpfung von Wasserstraße, Bahn und Straße. Auch die Fahrrinne kann an einzelnen Engstellen optimiert werden. Das schafft bei einem bestimmten Wasserstand mehr nutzbare Tiefe. All das bringt jedoch keinen zusätzlichen Liter Wasser in den Fluss.
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Über weitergehende Eingriffe wird gestritten. Wasserbauer verweisen auf den verkehrlichen Nutzen, Umweltwissenschaftler auf Folgen für Sedimenttransport, Grundwasser und Ökosysteme. Neue Staustufen wären ein tiefgreifender Eingriff in den Fluss und politisch wie ökologisch hoch umstritten. Die Zielkonflikte lassen sich nicht auflösen.
Damit bleiben die Spezialschiffe vorerst weiter eine Versicherung, aber eben kein Allheilmittel. Sie tun, wofür sie gebaut wurden: Sie verlängern die Zeit, in der ein Transport trotz sinkender Pegel noch möglich ist. Sie verteilen das Gewicht günstiger, holen mehr Auftrieb aus dem Rumpf und bringen den Propeller näher an das Wasser.
Sie verschieben die Grenze des Machbaren. Aber sie verschieben sie nur. Die Wasserstraße verliert ihre Funktion nicht schlagartig, sondern Stück für Stück: Erst sinkt die Ladung, dann steigt der Preis, schließlich reißt die Verbindung. Irgendwann reicht auch der flachste Tiefgang nicht mehr. Dann helfen kein Leichtbau, kein Power-Management und kein ausgeklügelter Propeller. Die Schiffe kaufen Zeit, wenn der Rhein zum Nadelöhr wird. Sie können Lieferketten robuster machen, aber den Fluss nicht ersetzen. Am Ende bleibt deshalb eine technische Errungenschaft mit einer unbequemen Botschaft von DST-Experte Stolt: „Wenn Wasser fehlt, kann ich forschen, was ich will.“