Waterstofbulkcarrier, batterijaangedreven containerschip

De druk om de uitstoot van broeikasgassen en verontreinigende stoffen terug te dringen heeft zich verspreid naar de scheepvaartsector. De eerste constructies die worden aangedreven door elektriciteit, aardgas of waterstof worden al gebouwd.

Geschat wordt dat maritiem transport verantwoordelijk is voor 3,5-4% van de uitstoot van broeikasgassen, voornamelijk kooldioxide, en nog meer vervuiling. Tegen de achtergrond van de wereldwijde uitstoot van verontreinigende stoffen, "produceert" de scheepvaart 18-30% stikstofoxiden en 9% zwaveloxiden.

Zwavel ontstaat in de lucht zure regendie gewassen en gebouwen vernietigen. Inademing van zwavel veroorzaakt problemen met het ademhalingssysteemen zelfs toeneemt risico op een hartaanval. Scheepsbrandstoffen zijn doorgaans zware fracties van ruwe olie (1), met een hoog zwavelgehalte.

zegt Irene Blooming, woordvoerster van de Europese milieucoalitie Seas at Risk.

herhaalt Nerijus Poskus van scheepvaarttechnologiebedrijf Flexport.

1. Traditionele scheepsmotor op zware brandstof

In 2016 besloten de Verenigde Naties en de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) wetgeving in te voeren om de aanvaardbare uitstoot van broeikasgassen en verontreinigende stoffen terug te dringen. Regels die aanzienlijke beperkingen opleggen aan de hoeveelheid zwavelvervuiling door schepen die zich dicht bij land bevinden, worden vanaf januari 2020 van kracht voor scheepseigenaren. De IMO heeft ook aangegeven dat de maritieme transportsector de jaarlijkse uitstoot van broeikasgassen tegen 2050 met 50% moet verminderen.

Ongeacht de nieuwe emissiedoelstellingen en regelgeving worden er over de hele wereld al steeds meer oplossingen ontwikkeld of voorgesteld die de ecologie van het zeevervoer radicaal kunnen veranderen.

Waterstof stoom

Brandstofcelfabrikant Bloom Energy is van plan samen met Samsung Heavy Industries schepen op waterstof te ontwikkelen, zo meldde Bloomberg onlangs.

Preeti Pande, vice-president strategische marktontwikkeling van Bloom Energy, zei in een verklaring aan het bureau.

Tot nu toe werden de producten van Bloom gebruikt om gebouwen en datacenters van stroom te voorzien. De cellen waren gevuld met aarde, maar kunnen nu aangepast worden om waterstof op te slaan. Vergeleken met conventionele dieselbrandstof produceren ze aanzienlijk minder broeikasgassen en produceren ze geen roet of smog.

De reders zelf verklaren een transitie naar schone voortstuwingstechnologieën. De grootste containerrederij ter wereld, Maersk, maakte in 2018 bekend dat het zijn activiteiten tegen 2050 koolstofvrij wil maken, al zei het niet hoe het dat wilde doen. Het is duidelijk dat succes nieuwe schepen, nieuwe motoren en vooral nieuwe brandstof vereist.

De zoektocht naar schonere, klimaatvriendelijke scheepsbrandstoffen draait momenteel om twee haalbare opties: vloeibaar aardgas en waterstof. Uit een onderzoek uitgevoerd door de Sandia National Laboratories van het Amerikaanse ministerie van Energie bleek dat waterstof in 2014 de meest veelbelovende van de twee opties was.

Leonard Klebanoff, een Sandia-onderzoeker, begon samen met zijn toenmalige collega Joe Pratt te analyseren of moderne schepen kunnen worden aangedreven door waterstofbrandstofcellen in plaats van fossiele brandstoffen te gebruiken. Hun project werd gelanceerd toen een veerbootmaatschappij uit de Baai van San Francisco het ministerie van Energie vroeg of zij hun vloot op waterstof konden ombouwen. Hoewel waterstofbrandstofceltechnologie al tientallen jaren bestaat, had niemand er destijds aan gedacht om het op schepen te gebruiken.

Beide wetenschappers waren ervan overtuigd dat het gebruik van cellen mogelijk was, hoewel er uiteraard verschillende moeilijkheden moesten worden overwonnen. Per eenheid geproduceerde energie vloeibare waterstof is ongeveer vier keer meer dan conventionele dieselbrandstof. Veel ingenieurs zijn bang dat ze niet genoeg van deze brandstof voor hun schepen hebben. Een soortgelijk probleem doet zich voor bij het waterstofalternatief vloeibaar aardgas, dat ook niet zo'n nuluitstoot heeft.

2. Bouw van de eerste waterstofveerboot op de scheepswerf in Auckland.

Aan de andere kant blijft het rendement van waterstofbrandstof twee keer zo hoog als dat van conventionele brandstof, dus feitelijk tweemaal zoveel volume nodigniet vier. Bovendien zijn aandrijfsystemen met waterstofcellen veel minder omvangrijk dan conventionele scheepsmotoren. Klebanoff en Pratt kwamen dus uiteindelijk tot de conclusie dat het mogelijk was om de meeste bestaande schepen om te bouwen naar waterstof, en dat het bouwen van een nieuw brandstofcelschip nog eenvoudiger zou zijn.

In 2018 verliet Pratt Sandia Labs en was medeoprichter van Golden Gate Zero Emission Marine, dat gedetailleerde plannen ontwikkelde om een ​​waterstofveerboot te bouwen en de staat Californië ervan overtuigde $ 3 miljoen te doneren om het proefproject te financieren. De bouw van de eerste eenheden van dit type vindt momenteel plaats op een scheepswerf in Oakland, Californië (2). De passagiersveerboot, die eind dit jaar klaar moet zijn, wordt het eerste gemotoriseerde schip in de Verenigde Staten. Het zal worden gebruikt om passagiers door de San Francisco Bay Area te vervoeren en het gebied te bestuderen, terwijl een team van Sandia National Laboratories het apparaat over de gehele lengte zal bestuderen.

Noorse innovatie

In Europa staat Noorwegen bekend om zijn innovatie op het gebied van alternatieve voortstuwingsconstructies op zee.

In 2016 lanceerde reder The Fjords lijndiensten tussen Flåm en Gudvangen in het middenwesten van Noorwegen met behulp van de hybride motor Vision of the fjords, vervaardigd door Brødrene Aa. Ingenieurs van Brødrene Aa hebben, gebruikmakend van de ervaring met het bouwen van Vision of the fjords, de Future of the Fjords gebouwd zonder uitstoot. Deze bijna tweecilindermotor was voorzien van twee elektromotoren die elk 585 pk produceerden. elk. De glasvezelcatamaran biedt plaats aan maximaal 16 passagiers en heeft een snelheid van 20 knopen. Van bijzonder belang is de oplaadtijd van de batterijen die het apparaat aandrijven, die slechts XNUMX minuten bedraagt.

In 2020 zal een autonoom elektrisch containerschip de Noorse wateren binnenvaren - Yara Birkeland. De elektriciteit voor de accu's van het schip zal vrijwel geheel uit waterkracht komen. Vorig jaar kondigde AAB plannen aan om samen te werken met het Noorse Onderzoekscentrum op het gebied van het gebruik van cellen in transport- en passagierseenheden.

Deskundigen benadrukken dat het proces waarbij de maritieme industrie overschakelt op alternatieve en milieuvriendelijkere oplossingen3) gaat vele jaren mee. De levenscyclus van schepen is lang en de traagheid van de industrie blijft niet minder dan die van enkele honderdduizenden meters tot de rand geladen.