U KUNT ONS BEREIKEN VIA EMAIL EN TELEFOON

NL | EN

Onze Actualiteiten

Is waterstof hèt alternatief voor gas? Deel 3 uit de serie over alternatieven voor scheepsbrandstoffen

15 oktober 2019

Veel bedrijven gebruiken aardgas als energiebron – om hun processen te laten verlopen en om gebouwen te verwarmen. Deze energietoepassing kan technisch door waterstof worden vervangen en waterstof lijkt bezig te zijn aan een opmars als interessant alternatief voor het energiesysteem van de toekomst. In de UK is een ambitieus plan gepresenteerd waarin 3,7 miljoen huizen en 40.000 bedrijven en industrieën worden klaargestoomd voor de switch van gas naar waterstof. De gasnetbeheerders Cadent en Northern Gas Networks en het Noorse Equinor hebben een plan voorgesteld voor de bouw van een waterstofproductie-, distributie- en opslagsysteem, dat via het bestaande gasdistributienetwerk waterstof levert aan huishoudens, bedrijven en industrieën in Teesside, Newcastle, York, Hull, Leeds, Bradford, Halifax, Huddersfield, Wakefield, Manchester en Liverpool.

Maar hoe kan deze alternatieve brandstof  bijdragen aan de beperking van de zwaveluitstoot van de scheepvaart. In deel 3 van de serie over alternatieven voor scheepsbrandstoffen volgt een beschouwing van de mogelijkheden.

Waterstof

DNV GL voorspelt dat in 2035 39% van de wereldwijde scheepsbrandstofmix zal bestaan uit koolstofvrije brandstoffen, zoals waterstof, ammonia en biobrandstoffen. De voorspelling houdt ook in dat in 2050 deze brandstoffen een groter aandeel hebben in de mix dan olie, LNG en elektrische aandrijving.

Veel van zulke brandstoffen kunnen gewoon in een conventionele motor: verbranden in cilinders waardoor zuigers in beweging komen. Maar het is nog zuiniger en milieuvriendelijke om nieuwe schepen te voorzien van een brandstofcel waarin deze stoffen worden omgezet in elektrische energie.

Waterstof is één van de brandstoffen met hoge potentie: waterstof heeft geen schadelijke emissies. Daarnaast is de technologie veelbelovend en de bedrijfszekerheid groot, zeker in een brandstofcel ; een brandstofcel geeft een hoge efficiency, een laag brandstofverbruik en is stil in het gebruik. Ook heeft de brandstofcel geen bewegende onderdelen, en in potentie dus onderhoudsvrij. Dat betekent minder kosten voor onderhoud.

Maar er zijn natuurlijk ook nadelen verbonden aan het gebruik. Waterstof moet onder een hoge druk van tussen de 350 en 700 bar worden opgeslagen onder de extreem lage temperatuur van -253 graden Celsius, zelfs nog lager dan LNG.  Dat zorgt voor explosiegevaar en maakt de certificering van de schepen ingewikkeld.

Een ander nadeel is dat waterstof een lage dichtheid heeft. Hierdoor krijg je slechts 80 kg brandstof per kubieke meter, zelfs in de meest dichte vloeibare vorm. Dit betekent dat er erg veel waterstof nodig om te kunnen varen. Voor een reis van 65 uur met een binnenvaartschip is rond de 37.500 liter aan waterstof en een vermogen van 750 kW nodig is. Wat energie betreft betekent dit dat waterstof minder energie heeft dan enige brandstof.

Ook is het nog de vraag hoe lang de levensduur van een brandstofcel is. Er zijn ervaringen met waterstof in auto’s, maar voor een auto is een levensduur van 5000 uur voldoende; voor een schip is dat is heel wat anders met 250.000 uur.

Een van de schepen die al volledig op waterstof vaart, is de Energy Observer. Deze catamaran die ooit zeeraces zeilde is daarvoor helemaal omgebouwd. De Energy Observer is in mei 2017 begonnen met een reis van zes jaar rond de wereld. Tot 2022 legt de catamaran 101 keer op verschillende plekken aan, variërend van grote hoofdsteden tot historische havens en natuurreservaten.

De Energy Observer maakt zelf waterstof aan boord. Daarvoor gebruikt het zeewater dat aan boord wordt gereinigd. Om de benodigde elektriciteit voor het maken van de waterstof te genereren, heeft de catamaran zo’n 130 vierkante meter aan zonnepanelen aan dek, evenals twee windturbines. Ook is er een vlieger aan boord als milieuvriendelijk hulpje om het ‘brandstofverbruik’ van de twee elektromotoren zo laag mogelijk te houden. Dit alles moet ervoor zorgen dat het schip energieneutraal kan varen zonder schadelijke uitstoot van CO2 of fijnstof.

Ook in Noorwegen zijn al initiatieven onderweg. De Noorse regering ondersteunt een breed scala aan waterstofbrandstofactiviteiten met spelers variërend van de Noorse Maritieme Autoriteit (NMA), het Directoraat voor Civiele Bescherming (DSB) en de Noorse Public Roads Administration (NPRA), DNV GL, scheepswerven en reders. Met de steun van de regering heeft de NPRA in 2017 een project opgezet met als uiteindelijk doel het bouwen en exploiteren van een waterstof-elektrische veerboot op de Hjelmeland-Nesvik-route aan de zuidwestkust. Dit project heeft nu financiële steun gekregen van het Europese innovatieproject FLAGSHIPS.

 

FLAGSHIPS heeft 5 miljoen euro van de EU ontvangen voor het realiseren van twee commercieel geëxploiteerde zero-emission waterstofschepen, naast die in Noorwegen ook een schip in Frankrijk. In het Franse Lyon zal een duwboot op waterstof van Compagnie Fluvial de Transport (CFT) dienst gaan doen als binnenvaartschip schip op de Rhône.

Maar ook hier is het grote probleem de infrastructuur – infrastructuur is alleen interessant als er voldoende schepen zijn die op waterstof varen, maar zolang er een te beperkt aantal mogelijkheden zijn om waterstof te bunkeren, is er weinig animo om waterstof aangedreven schepen te ontwikkelen.

In Japan wordt dit anders aangepakt. Hier maakt het gebruik van waterstof deel uit van de visie van het land op een schone energietoekomst. Japan zet groot in op waterstof: de overheid heeft een roadmap, en de industrie timmert hard aan de weg. Hiervoor is in Port Hastings, Australië begonnen met de bouw van een faciliteit waar waterstof vloeibaar wordt gemaakt. Het project zal worden geleverd door een consortium van Japanse energie- en infrastructuurbedrijven onder leiding van Kawasaki Heavy Industries (KHI) en inclusief J-Power, Iwatani Corporation, Marubeni Corporation en AGL, waarbij KHI en Iwatani de bouw leiden in de haven van Hastings. Door deze ontwikkelingen zou Victoria een wereldleider kunnen worden in de snelgroeiende waterstofindustrie, die tegen 2050 naar verwachting $ 1,8 biljoen waard zal zijn.

Is waterstof hèt alternatief voor gas? Deel 3 uit de serie over alternatieven voor scheepsbrandstoffen
Foto DNV-GL

 

Dual fuel

Dual-fuel-motoren bieden de mogelijkheid op meerdere typen brandstof te varen: meestal een schone brandstof gecombineerd met diesel. Dat maakt de inzetbaarheid van schepen met dit type motoren groot. Een van de belangrijkste argumenten voor de ontwikkeling van dual fuel motoren was dat het meer flexibiliteit biedt dan varen op alleen één schonere brandstof, bijvoorbeeld LNG. Is de LNG op, dan vaart het schip gewoon door op diesel.

De dual-fuel technologie heeft zich ondertussen bewezen. Voordeel van dual-fuel motoren is dat ze over het algemeen flexibel genoeg zijn om op makkelijk aan te passen aan milieuvriendelijkere brandstoffen. Ook kunnen de motoren worden omgezet voor het verbranden van methanol en NH3 (uit fossiele of hernieuwbare bronnen) en brandstoffen gemengd met waterstof.

 

Waterstof is de bekendste niet-fossiele energiedrager voor de scheepvaart, maar niet de enige. Er zijn meerdere mogelijkheden – over het algemeen is de technische haalbaarheid voor deze stoffen nog minder uitgewerkt, maar de stoffen hebben zeker potentie.

Waterstof kan hierbij dienen als basis voor deze elektrobrandstoffen en gezien de lage energiedichtheid van waterstof, waarschijnlijk een efficiëntere manier om waterstof te gebruiken. Elektrobrandstoffen, ook wel synthetische brandstoffen genoemd, worden geproduceerd uit H2 en CO2 (brandstoffen op koolstofbasis, zoals diesel, methaan en methanol) of uit H2 en stikstof (brandstoffen op basis van stikstof zoals ammoniak). Hierbij wordt hernieuwbare elektriciteit gebruikt voor de productie. Brandstoffen op koolstofbasis zijn drop–in brandstoffen die slechts een beperkte aanpassing van motoren en brandstofsystemen vereisen ter vervanging van of vermenging met traditionele brandstoffen. Een ander voordeel van elektrobrandstoffen op koolstofbasis is dat ze, net als conventionele brandstoffen, een hoge energiedichtheid kunnen hebben. Synthetische brandstof heeft vergelijkbare opslag aan boord nodig als conventionele brandstof die tegenwoordig wordt gebruikt.

In deel 4 zal worden ingegaan op twee van deze brandstoffen, ammonia en methanol.