Jede Diskussion über Onboard Carbon Capture and Storage (OCCS) beginnt zwangsläufig mit einer Grundsatzfrage: Wo soll die Technik hin, was wiegt sie, und wie verändert sie den täglichen Betrieb? Diese drei Faktoren – Platz, Gewicht und Betrieb – sind keine Randnotizen, sondern die harte Realität, an der sich entscheidet, ob ein OCCS-Projekt überhaupt machbar ist.
Die Abscheidetechnik selbst ist nur ein Teil des Systems. Hinzu kommen Absorberkolonnen, Wärmetauscher, Regenerationseinheiten, Rohrleitungen, Steuerungstechnik und nicht zuletzt der Speichertank für das abgeschiedene CO2. Jede dieser Komponenten braucht Raum und trägt Gewicht bei – auf Schiffen, die in der Regel bereits auf maximale Raumnutzung optimiert sind.
Wer OCCS nur über die Capture-Rate diskutiert, übersieht den entscheidenden Punkt: Die eigentliche Herausforderung liegt nicht in der Chemie der Abscheidung, sondern in der physischen Integration auf einem schwimmenden Betriebsmittel mit begrenztem Volumen, strenger Stabilitätsrechnung und laufendem Betrieb.
Any discussion about Onboard Carbon Capture and Storage (OCCS) inevitably begins with a fundamental question: where does the equipment go, what does it weigh, and how does it change daily operations? These three factors – space, weight, and operations – are not footnotes but the hard reality that determines whether an OCCS project is feasible at all.
The capture technology itself is only one part of the system. Add absorber columns, heat exchangers, regeneration units, piping, control systems, and not least the storage tank for the captured CO2. Each of these components demands space and adds weight – on vessels that are typically already optimised for maximum space utilisation.
Those who discuss OCCS solely in terms of capture rate miss the decisive point: the real challenge lies not in the chemistry of separation but in the physical integration on a floating asset with limited volume, strict stability calculations, and ongoing operations.
Viele Schiffe wurden nicht für zusätzliche Prozesstechnik geplant. Der Maschinenraum ist in der Regel dicht bestückt, und freie Flächen an Deck sind selten wirklich frei – sie werden für Zugang, Wartung, Rettungsmittel oder Ladungsoperationen gebraucht.
Ein typisches OCCS-System für ein mittelgroßes Frachtschiff benötigt je nach Capture-Rate und Technologie zwischen 200 und 600 Kubikmetern allein für die Prozessanlage. Der CO2-Zwischenspeicher kommt hinzu: Bei einer Reise von zwei Wochen und einer Capture-Rate von 30 % fallen auf einem Schiff mit 15.000 kW Hauptmaschine rechnerisch mehrere hundert Tonnen flüssiges CO2 an. Das entspricht einem Tankvolumen, das mit dem Ballastwassertank eines kleinen Bulkers vergleichbar ist.
Der Platzbedarf hängt zudem stark von der gewählten Abscheidetechnologie ab. Aminbasierte Systeme erfordern große Kolonnen mit erheblicher Bauhöhe. Membranverfahren sind kompakter, erreichen aber geringere Abscheideraten. Kalziumbasierte Prozesse wiederum benötigen Festbettreaktoren und Materialhandling-Systeme. Keine dieser Lösungen ist raumsparend im eigentlichen Sinne.
Besonders kritisch wird es bei Retrofit-Projekten: Hier muss die Technik in ein bestehendes Arrangement integriert werden, ohne Flucht- und Rettungswege zu beeinträchtigen, ohne den Zugang zu bestehenden Systemen zu versperren, und ohne die Sichtlinien von der Brücke einzuschränken. Das erfordert aufwendige 3D-Modellierung und häufig Kompromisse bei der Systemgröße.
Many vessels were not designed for additional process equipment. The engine room is typically densely packed, and open deck areas are rarely truly available – they are needed for access, maintenance, life-saving appliances, or cargo operations.
A typical OCCS system for a medium-sized cargo vessel requires, depending on capture rate and technology, between 200 and 600 cubic metres for the process plant alone. The CO2 intermediate storage must be added: on a two-week voyage with a 30 % capture rate, a vessel with a 15,000 kW main engine produces several hundred tonnes of liquefied CO2. That corresponds to a tank volume comparable to the ballast water tank of a small bulker.
The space requirement also depends heavily on the chosen capture technology. Amine-based systems require large columns with significant height. Membrane processes are more compact but achieve lower capture rates. Calcium-based processes in turn need fixed-bed reactors and material handling systems. None of these solutions is genuinely space-saving.
Retrofit projects are particularly critical: the technology must be integrated into an existing arrangement without compromising escape and rescue routes, without blocking access to existing systems, and without restricting sightlines from the bridge. This demands extensive 3D modelling and frequently requires compromises on system size.
Zusätzliches Gewicht durch OCCS-Anlagen beeinflusst unmittelbar die Stabilität und die verfügbare Zuladung eines Schiffes. Die Prozessanlage selbst kann je nach Auslegung 50 bis 150 Tonnen wiegen. Dazu kommt das Gewicht des gespeicherten CO2, das während der Reise kontinuierlich zunimmt. Diese Gewichtsänderung ist nicht statisch – sie verschiebt den Schwerpunkt des Schiffes und muss in der Stabilitätsrechnung für jede Reisephase berücksichtigt werden.
Für Schiffe, die bereits nahe an ihrer maximalen Tragfähigkeit operieren, bedeutet jede zusätzliche Tonne OCCS-Ausrüstung eine Tonne weniger Ladung. Bei einem Panamax-Bulker kann das den Unterschied zwischen einem profitablen und einem unwirtschaftlichen Betrieb ausmachen. Die Rechnung wird noch komplizierter, wenn man bedenkt, dass der CO2-Tank zu Reisebeginn leer und am Zielhafen voll ist – eine Asymmetrie, die in jeder Reiseplanung abgebildet werden muss.
Operativ verändert OCCS den Bordalltag grundlegend. Die Anlage benötigt Energie, die vom Hauptstromerzeuger abgezweigt wird – typischerweise 10 bis 25 % der Abgasenergie. Die Chemikalien für aminbasierte Systeme müssen bevorratet, überwacht und regelmäßig ersetzt werden. Die Abgasführung wird komplexer, weil ein Teil des Abgasstroms durch den Absorber geleitet werden muss. Und im Hafen muss die CO2-Übergabe an Terminals oder Binnenschiffe organisiert werden – ein Vorgang, der heute in den meisten Häfen noch nicht standardisiert ist.
Die Besatzung muss zudem für den Umgang mit der Anlage geschult werden: Notabschaltung, Leckageerkennung, Handhabung der Absorptionsmittel und CO2-Transfer. Das sind keine trivialen Zusatzaufgaben, sondern neue Kernprozesse, die in die Safety-Management-Systeme integriert werden müssen.
Additional weight from OCCS installations directly affects a vessel's stability and available cargo capacity. The process plant itself can weigh between 50 and 150 tonnes depending on configuration. Add the weight of stored CO2, which increases continuously during the voyage. This weight change is not static – it shifts the vessel's centre of gravity and must be accounted for in stability calculations for every phase of the voyage.
For vessels already operating near their maximum deadweight, every additional tonne of OCCS equipment means one tonne less cargo. On a Panamax bulker, this can make the difference between profitable and uneconomical operation. The calculation becomes more complex when one considers that the CO2 tank starts empty at departure and is full at the destination port – an asymmetry that must be reflected in every voyage plan.
Operationally, OCCS fundamentally changes life on board. The plant requires energy drawn from the main power supply – typically 10 to 25 % of exhaust gas energy. The chemicals for amine-based systems must be stocked, monitored, and regularly replaced. Exhaust gas routing becomes more complex because part of the exhaust stream must be directed through the absorber. And in port, the CO2 transfer to terminals or barges must be organised – a process that is not yet standardised in most ports today.
The crew must also be trained for operating the plant: emergency shutdown, leak detection, handling of absorption agents, and CO2 transfer. These are not trivial additional tasks but new core processes that must be integrated into Safety Management Systems.
Eine seriöse Bewertung betrachtet OCCS immer als Gesamtsystem und niemals isoliert über die Capture-Rate. Der professionelle Ansatz beginnt mit einer detaillierten Bestandsaufnahme: Wie viel Raum steht real zur Verfügung? Welche Gewichtsreserven hat das Schiff? Welche betrieblichen Einschränkungen ergeben sich? Und vor allem: Gibt es überhaupt eine funktionierende CO2-Abnahmekette in den angelaufenen Häfen?
Zu einer professionellen Bewertung gehört auch die ehrliche Betrachtung der Wirtschaftlichkeit. Die Investitionskosten für eine OCCS-Anlage liegen je nach Größe und Technologie im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Millionenbereich. Die laufenden Kosten für Energie, Chemikalien und Wartung kommen hinzu. Diesen Kosten stehen potenzielle Einsparungen bei EU-ETS-Zertifikaten und FuelEU-Strafen gegenüber – aber nur, wenn die Anlage tatsächlich zuverlässig arbeitet und die regulatorische Anerkennung gesichert ist.
A serious assessment always considers OCCS as a complete system and never in isolation through the capture rate alone. The professional approach begins with a detailed stock-take: how much space is genuinely available? What weight margins does the vessel have? What operational constraints arise? And above all: is there actually a functioning CO2 offtake chain in the ports of call?
A professional assessment also includes an honest examination of economics. The capital expenditure for an OCCS plant ranges from single-digit to low double-digit millions depending on size and technology. Ongoing costs for energy, chemicals, and maintenance are additional. These costs are offset by potential savings on EU ETS allowances and FuelEU penalties – but only if the plant operates reliably and regulatory recognition is secured.
Die Integration eines OCCS-Systems in ein bestehendes Schiff erfordert eine sorgfältige Abstimmung mehrerer technischer Disziplinen. Im Kern geht es um vier Integrationsbereiche: Abgasanbindung, Prozessanlage, CO2-Speicherung und Hilfssysteme.
Die Abgasanbindung ist der erste kritische Punkt. Der Abgasstrom muss nach dem Abgaskessel, aber vor dem Schornstein abgezweigt werden. Das erfordert zusätzliche Klappen, Rohrleitungen und häufig eine Abgasvorkühlung, um die Prozesstemperatur der Absorberkolonne einzuhalten. Bei Schiffen mit SCR-Katalysator oder Abgaswäscher wird die Abgasführung besonders komplex, da mehrere Systeme im selben Abgasstrang konkurrieren.
Die Prozessanlage selbst – typischerweise ein Absorber-Stripper-System bei Aminverfahren – muss schwingungsfest montiert werden und gleichzeitig ausreichend Zugang für Wartung bieten. Die Kolonnen können Bauhöhen von 8 bis 15 Metern erreichen, was auf vielen Schiffen nur durch Decksdurchbrüche oder Aufstellung an Deck möglich ist. An Deck aufgestellte Systeme müssen seefest gesichert und gegen Wetter geschützt werden.
Die CO2-Verflüssigung und -Speicherung stellt eigene Anforderungen. Flüssiges CO2 wird typischerweise bei -20 bis -50 °C und 7 bis 20 bar transportiert. Die Tanks müssen druckfest, isoliert und mit Überdrucksicherungen ausgestattet sein. Die Positionierung der Tanks beeinflusst direkt die Stabilität des Schiffes und muss in enger Abstimmung mit dem Stabilitätsbuch erfolgen.
Die Hilfssysteme umfassen Kühlwasserversorgung, elektrische Versorgung, Steuerungs- und Überwachungstechnik sowie Sicherheitseinrichtungen wie CO2-Detektoren, Belüftungssysteme und Notabschaltungen. Jedes dieser Systeme muss in die bestehende Schiffsautomation integriert werden – ein Aufwand, der häufig unterschätzt wird.
Ein besonderes Augenmerk verdient die Energiebilanz. Aminbasierte Capture-Systeme benötigen erhebliche Wärmemengen für die Regeneration des Absorbens. Diese Wärme wird typischerweise aus dem Abgas oder über einen zusätzlichen Dampferzeuger bereitgestellt. Der resultierende Energieverbrauch kann den Gesamtwirkungsgrad des Schiffsantriebs um 10 bis 20 % verschlechtern – ein Effekt, der in jeder Wirtschaftlichkeitsrechnung ehrlich abgebildet werden muss.
Integrating an OCCS system into an existing vessel requires careful coordination across multiple technical disciplines. At its core, there are four integration areas: exhaust gas connection, process plant, CO2 storage, and auxiliary systems.
The exhaust gas connection is the first critical point. The exhaust stream must be diverted after the exhaust gas boiler but before the funnel. This requires additional dampers, piping, and frequently exhaust gas pre-cooling to maintain the process temperature of the absorber column. On vessels with SCR catalysts or exhaust gas scrubbers, the exhaust routing becomes particularly complex as multiple systems compete in the same exhaust train.
The process plant itself – typically an absorber-stripper system for amine processes – must be mounted vibration-resistant whilst providing sufficient access for maintenance. The columns can reach heights of 8 to 15 metres, which on many vessels is only possible through deck penetrations or installation on deck. Deck-mounted systems must be secured for sea conditions and protected against weather.
CO2 liquefaction and storage presents its own requirements. Liquid CO2 is typically transported at -20 to -50 °C and 7 to 20 bar. The tanks must be pressure-rated, insulated, and equipped with pressure relief systems. Tank positioning directly influences vessel stability and must be closely coordinated with the stability booklet.
Auxiliary systems include cooling water supply, electrical supply, control and monitoring technology, and safety installations such as CO2 detectors, ventilation systems, and emergency shutdowns. Each of these systems must be integrated into the existing vessel automation – an effort that is frequently underestimated.
The energy balance deserves particular attention. Amine-based capture systems require substantial heat quantities for absorbent regeneration. This heat is typically provided from exhaust gas or via an additional steam generator. The resulting energy consumption can reduce the overall propulsion efficiency by 10 to 20 % – an effect that must be honestly reflected in every economic calculation.
Für Schiffsbetreiber bedeutet OCCS eine grundlegende Veränderung des operativen Profils. Die Anlage läuft nicht nebenbei – sie wird zu einem integralen Bestandteil des Schiffsbetriebs, der Planung, Wartung und Hafenlogistik beeinflusst.
In der Reiseplanung muss künftig berücksichtigt werden, ob der Zielhafen CO2-Übergabemöglichkeiten bietet. Ist das nicht der Fall, muss entweder ein Umweg zu einem geeigneten Hafen eingeplant oder die Capture-Anlage für bestimmte Reisen abgeschaltet werden. Beides hat wirtschaftliche Konsequenzen.
Die Wartungsplanung wird komplexer. Neben den bestehenden Maschinenraumsystemen kommt ein vollständiger chemischer Prozess hinzu, der eigene Inspektionsintervalle, Ersatzteile und Fachkenntnisse erfordert. Die Verfügbarkeit von Ersatzteilen für OCCS-Anlagen ist derzeit noch begrenzt, da es sich um eine junge Technologie mit wenigen installierten Einheiten handelt.
Für Flottenmanager stellt sich zudem die Frage der Standardisierung. Wenn unterschiedliche Schiffe einer Flotte mit verschiedenen OCCS-Technologien ausgerüstet werden, entstehen parallele Wartungs- und Schulungsanforderungen. Eine Flottenstrategie, die auf einheitliche Systeme setzt, reduziert Komplexität – schränkt aber gleichzeitig die Flexibilität bei der Technologiewahl ein.
Die Klassifikationsgesellschaften haben begonnen, Richtlinien für OCCS-Installationen zu entwickeln. DNV, Lloyd’s Register und Bureau Veritas bieten bereits Class Notations oder Approval in Principle für bestimmte Systeme an. Dennoch fehlt ein einheitlicher, international anerkannter Standard. Das bedeutet für Betreiber, dass die Class-Abstimmung früh im Projekt beginnen muss – idealerweise bereits in der Konzeptphase.
For vessel operators, OCCS represents a fundamental change to the operational profile. The plant does not run in the background – it becomes an integral part of vessel operations, affecting planning, maintenance, and port logistics.
Voyage planning must now account for whether the destination port offers CO2 transfer facilities. If not, either a detour to a suitable port must be planned or the capture plant must be shut down for certain voyages. Both have economic consequences.
Maintenance planning becomes more complex. In addition to existing engine room systems, a complete chemical process is added that requires its own inspection intervals, spare parts, and specialist knowledge. The availability of spare parts for OCCS plants is currently still limited, as it is a young technology with few installed units.
For fleet managers, the question of standardisation arises. If different vessels in a fleet are equipped with different OCCS technologies, parallel maintenance and training requirements emerge. A fleet strategy based on uniform systems reduces complexity – but simultaneously limits flexibility in technology choice.
Classification societies have begun developing guidelines for OCCS installations. DNV, Lloyd’s Register, and Bureau Veritas already offer Class Notations or Approval in Principle for certain systems. Nevertheless, a uniform, internationally recognised standard is still lacking. This means for operators that class engagement must begin early in the project – ideally during the concept phase.
Die bisherigen OCCS-Pilotprojekte in der Schifffahrt liefern wertvolle Erkenntnisse über die praktischen Grenzen der Technologie. Projekte wie die Zusammenarbeit zwischen Mitsubishi Shipbuilding und K Line haben gezeigt, dass die technische Machbarkeit grundsätzlich gegeben ist – aber unter sehr spezifischen Bedingungen.
Eine wiederkehrende Erkenntnis ist, dass der Platzbedarf in der Planungsphase regelmäßig unterschätzt wird. Pilotanlagen, die in Containermodule integriert wurden, erreichen zwar Flexibilität bei der Positionierung, bringen aber eigene Probleme mit: eingeschränkter Wartungszugang, längere Rohrwege und höhere Druckverluste.
Die Hafeninfrastruktur hat sich als der größte praktische Engpass erwiesen. Selbst in fortschrittlichen Häfen wie Rotterdam oder Antwerpen sind die CO2-Übergabeeinrichtungen noch im Aufbau. Für Schiffe, die regelmäßig kleinere Häfen anlaufen, fehlt diese Infrastruktur vollständig. Das schränkt den wirtschaftlich sinnvollen Einsatz von OCCS derzeit auf bestimmte Routen und Fahrtgebiete ein.
Positiv zu vermerken ist, dass die Energieeffizienz der Capture-Systeme in jüngsten Pilotprojekten Fortschritte zeigt. Neuere Absorptionsmittel und optimierte Prozessführung reduzieren den spezifischen Energiebedarf. Dennoch bleibt der Parasitärverbrauch erheblich und muss in jeder Projektbewertung transparent dargestellt werden.
The OCCS pilot projects in shipping to date provide valuable insights into the practical limits of the technology. Projects such as the collaboration between Mitsubishi Shipbuilding and K Line have demonstrated that technical feasibility is fundamentally given – but under very specific conditions.
A recurring finding is that space requirements are regularly underestimated during the planning phase. Pilot installations integrated into container modules achieve flexibility in positioning but bring their own problems: restricted maintenance access, longer pipe runs, and higher pressure losses.
Port infrastructure has emerged as the greatest practical bottleneck. Even in advanced ports such as Rotterdam or Antwerp, CO2 transfer facilities are still under development. For vessels regularly calling at smaller ports, this infrastructure is entirely absent. This currently limits the economically sensible deployment of OCCS to certain routes and trading areas.
On a positive note, the energy efficiency of capture systems shows progress in recent pilot projects. Newer absorbents and optimised process management reduce specific energy demand. Nevertheless, the parasitic consumption remains substantial and must be transparently presented in every project assessment.
Nicht jedes Schiff und nicht jede Flotte ist ein sinnvoller Kandidat für OCCS. Ein strukturierter Entscheidungsrahmen hilft, Ressourcen gezielt einzusetzen und unrealistische Projekte früh auszusortieren.
Schritt 1: Raumanalyse. Gibt es mindestens 200 m³ zusammenhängende Fläche für die Prozessanlage und mindestens 100 m³ für den CO2-Tank? Wenn nein, ist OCCS mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht wirtschaftlich darstellbar.
Schritt 2: Gewichtsreserve. Hat das Schiff ausreichend Reservedeadweight, um die Anlage plus vollen CO2-Tank zu tragen, ohne die Zuladung unakzeptabel zu reduzieren? Faustregel: Mindestens 3 % Reserve-Deadweight sollten verfügbar sein.
Schritt 3: Routenprofil. Laufen mindestens 60 % der Zielhäfen CO2-Abnahmestellen an oder werden voraussichtlich innerhalb von drei Jahren welche erhalten? Ohne funktionierende Abnahmekette ist OCCS operativ nicht darstellbar.
Schritt 4: Wirtschaftlichkeit. Übersteigt die erwartete Einsparung an EU-ETS-Kosten und FuelEU-Penalties die Annuität der Investition plus laufende Kosten? Nur wenn diese Rechnung positiv ausfällt, lohnt die vertiefende Feasibility.
Not every vessel and not every fleet is a sensible candidate for OCCS. A structured decision framework helps deploy resources purposefully and filter out unrealistic projects early.
Step 1: Space analysis. Is there at least 200 m³ of contiguous area for the process plant and at least 100 m³ for the CO2 tank? If not, OCCS is very likely not economically viable.
Step 2: Weight reserve. Does the vessel have sufficient reserve deadweight to carry the plant plus a full CO2 tank without unacceptably reducing cargo capacity? Rule of thumb: at least 3 % reserve deadweight should be available.
Step 3: Route profile. Do at least 60 % of destination ports have CO2 offtake facilities or are expected to receive them within three years? Without a functioning offtake chain, OCCS is operationally unviable.
Step 4: Economics. Does the expected saving on EU ETS costs and FuelEU penalties exceed the annuity of the investment plus running costs? Only if this calculation is positive does a deeper feasibility study warrant the effort.
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