Milieuvriendelijk denken in de scheepvaart

Bij de term 'alternatieve voortstuwing in de sector vervoer' ligt het voor de hand in eerste instantie te denken aan de elektrische auto. Maar ook de scheepvaart tendeert naar milieuvriendelijk denken. Al staat de scheepvaart bekend als 'schoonste' wijze van transport, de verbrandingsgassen van de door schepen gebruikte stookolie zijn vuiler dan die van de meeste andere brandstoffen. Gedacht wordt aan oplossingen voor dit probleem.

Oplossingen

Als oplossing voor de vervanging van de vervuilende stookolie wordt gedacht aan:

• aardgas;
• waterstof;
• SkySail.

Gebruik van aardgas in de scheepvaart

Al decennialang wordt door reders en scheepsbouwers gekeken naar de mogelijkheid de vervuilende stookolie te vervangen door het schone aardgas. Aardgas is een schone brandstof omdat het vrijwel geen zwavel bevat, zoals de stookolie. Hoewel op kleine schaal wordt aardgas toch al dertig jaar gebruikt als scheepsbrandstof. De reden dat aardgas tot op heden slechts beperkt inzetbaar is, ligt aan de relatief dure opslag van de brandstof.

Opslag van aardgas

De opslag van aardgas kan op twee manieren gebeuren, te weten:

Gasvormig

Gasvormig vindt de opslag plaats onder een druk van 100 tot 200 bar. Bar is de verouderde eenheid voor de luchtdruk, of de druk van een gas of damp. 1 Bar staat gelijk aan 1 kg / cm2, of ongeveer 10 N/cm2. De moderne benaming voor luchtdruk, of de druk van een gas of damp is Pascal. Dit kan worden gedefinieerd als 1 N/m2;

Vloeibaar

Opslag van vloeibaar aardgas kan bij normale atmosferische druk. Wel moet het aardgas dan tot min 163 graden Celsius worden gekoeld.

Opmerking: voor beide wijzen van opslaan zijn dure installaties nodig. Echter onder invloed van de milieu-eisen (in het bijzonder in Scandinavië) gaan de reders er langzamerhand toe over om de hogere kosten te accepteren. Het gevolg is dat sinds 2000 in Noorwegen al vijf op aardgas varende veerponten in gebruik zijn genomen. Deze veerponten zijn echter erg bescheiden schepen.

Zeeschepen met aardgasvoortstuwing

Het initiatief zeeschepen uit te rusten met aardgasvoortstuwing werd genomen door de Noorse reder Sea Cargo. Uit een serie van vier schepen voor het vervoer van vrachtwagens en containers werden er twee geconstrueerd ten behoeve van de voort-stuwing met aardgas. De andere twee verbranden diesel- en stookolie. Alle schepen hebben een laadvermogen van 5.600 ton en zijn 133 meter lang. Ze varen tussen Scandinavië, Nederland en Groot-Brittannië. De aardgas gestookte schepen zijn in 2011 in de vaart gekomen.

Het voortstuwingssysteem

Een voortstuwingssysteem omvat:

• de verbrandingsmotor;
• opslagtanks,
• pompen,
• kleppen,
• leidingen.

Samenwerkingsverband

Rolls Royce heeft zowel de verbrandingsmotoren voor de schepen als de overige componenten ontwikkeld in samenwerking met Sea Cargo. In tegenstelling tot de overige componenten betrof de ontwikkeling voor de verbrandingsmotoren geen grote aanpassingen van de bestaande typen motoren. De schepen krijgen twee tanks voor 240 kubieke meter vloeibaar aardgas. Zo als gezegd is het grote voordeel van deze brandstof de geringe vervuilende uitstoot. Dat betekent:

• 20% minder CO2 uitstoot;
• 90% minder stikstofoxiden;
• nihiluitstoot van zwaveloxiden en fijnstof.

Opmerking

Een combinatie van verstoken van aardgas én stookolie is inmiddels al gemeengoed. Bij tankers voor het vervoer van gas in vloeibare vorm (LNG, LPG of ethyleen) wordt LNG steeds vaker bijgestookt naast de traditionele brandstof. Dat is dan afkomstig van de zogeheten 'boil off'. Tijdens het transport van LNG verdampt namelijk iedere dag ongeveer 1% van de lading. Bij moderne LNG-tankers wordt die boil off nuttig gebruikt.

Nederlandse rederij

Anthony Veder, een Nederlandse rederij, heeft nog een stap verder gezet in het milieuvriendelijke denken. Het bedrijf nam begin 2010 de Coral Methane in de vaart. Coral Methane is een tanker voor het vervoer van gas in vloeibare vorm. De tanker beschikt over vier verbrandingsmotoren. Twee daarvan verstoken stookolie, de andere zijn voor LNG. Wanneer de Coral Methane vloeibaar aardgas vervoert, kan het varen op die schone brandstof. De tanker vaart op LNG als dit vloeibare aardgas moet worden afgeleverd in landen of gebieden waar de zorg voor het milieu zwaar weegt, zoals de geïsoleerde dorpen langs de Noorse kust.

Gebruik van waterstof in de scheepvaart

Naast LNG zou ook waterstof een belangrijke brandstof voor schepen kunnen worden. Het voortouw hiertoe heeft sleepbootrederij Iskes in IJmuiden genomen met het ontwerp van de 'Green Tug'. Deze sleepboot vaart gedeeltelijk op waterstof. Met waterstof kan echter geen groot vermogen geleverd worden. Maar dat is geen bezwaar omdat sleepboten 70% van de tijd liggen te wachten en 15% opgaat aan varen van en naar het te assisteren schip. Alleen gedurende de rest van de tijd is het volle vermogen nodig om te slepen.

Het vermogen van de sleepboot Green Tug

Het vermogen van Green Tug wordt geleverd door twee elektromotoren van 1.300 KW. De stroom daarvoor wordt opgewekt met behulp van twee dieselmotoren. De overcapaciteit aan stroom die opgewekt wordt voor de hoofdmotoren wordt opgeslagen in accu's. Voor waterstof is er een opslagcapaciteit van 50 kubieke meter bij een druk van 350 bar. De brandstofcellen leveren maximaal 200 KW vermogen. Het schip dat in 2011 in de vaart zou komen wordt 30m lang en heeft een bollard pull (trekkracht) van 65 ton.

De voordelen van waterstof

Uit berekeningen is gebleken dat de Green Tug in vergelijking met traditionele sleepboten minder uitstoot heeft aan:

• roet, stikstof- en zwaveloxiden (90% minder uitstoot);
• CO2 (1/3 deel minder uitstoot).

SkySail

Voor schepen die het grootste deel van de tijd een aanzienlijk gedeelte van hun vermogen verbruiken is waterstof minder geschikt. Hieronder vallen de koopvaardijschepen. Als oplossing voor het vervuilende stookolie kan in dit geval worden gedacht aan de wind, die oeroude energiebron. De Duitse rederij Beluga Shipping nam begin 2009 de Beluga in de vaart. De Beluga is een - met het zogeheten SkySail uitgerust - containerschip van 474 TEU. SkySail is geen zeil in de oude betekenis van het woord, maar lijkt nog het meest op een moderne parachute. Het zeil wordt opgelaten door een speciale automatisch werkende kraanarm. Ook de aansturing van SkySail gebeurt door een computer. De oppervlakte bedraagt 160 vierkante meter. Tijdens de eerste commerciële vaart van de Beluga leverde het SkySail een brandstofbesparing op van 20%. Per dag deed het zeil - afhankelijk van de windrichting en de windkracht - tussen de paar minuten en de acht uur dienst.

Grotere varianten

Om een grotere besparing te kunnen opleveren zijn inmiddels grotere varianten van het SkySail in ontwikkeling. Ook wordt onderzocht hoe de inzet van het zeil geoptimaliseerd kan worden. De Europese Unie heeft voor deze ontwikkelingfase subsidie beschikbaar gesteld. Ten gevolge van de brandstofbesparing zal het SkySail zichzelf kunnen terugverdienen wanneer de ontwikkelingsfase voltooid zal zijn.

Zeilende koopvaardijschepen

Gelet op het feit dat naast de Beluga nog twee koopvaardijschepen met het SkySail zijn uitgerust, terwijl er voor ten minste drie andere schepen dit soort zeilen in bestelling zijn, lijkt een ware comeback weggelegd voor de zeilende koopvaardijvaart.