Modulair Aandrijvingssysteem voor Elektrificeren Cargo Binnenvaart (2021)

Beschrijving

Inleiding

Om aan de klimaatdoelen te voldoen, heeft de Nederlandse binnenvaart de ambitie om uitstootvrij te varen. Om de hoeveelheid gestookte olie terug te brengen is innovatie van groot belang. De sector verwacht daarbij veel van waterstof en accu’s als energiedrager. Voor beide opties is een elektrische aandrijving nodig. Flying Fish ontwikkelt op dit moment de eerste 95 kW watertaxi op waterstof in Rotterdam binnen het SWIM-consortium. Dit elektrische aandrijfsysteem is gebaseerd op een modulair concept en in te zetten voor meerdere energiebronnen (waterstof, volledig elektrisch, methanol etc.). Het systeem is wellicht ook goed op te schalen naar hogere vermogens (300-1500 kW), waardoor het geschikt zou moeten worden voor het overgrote deel (circa 90%) van de cargo binnenvaartschepen.

Doel

Het doel van het project is om de technische en economische haalbaarheid te onderzoeken om een modulaire, elektrische aandrijving met een spanningsrange van 500-700 Volt en een vermogensrange tussen de 300-1500 kW te ontwikkelen voor Nederlandse cargo binnenvaartschepen. Modulair betekent in dit geval dat één systeem met verschillende vermogens en energiebronnen kan worden geïnstalleerd. In feite is het een productlijn die voor de meeste schepen bruikbaar zou zijn. Per schip kan er worden gekozen voor één van de opties uit de lijn. Het doel is om een groot deel van de binnenvaartschepen in Nederland te laten overstappen op een elektrische en dus schonere aandrijving om de klimaatdoelstellingen te behalen.

Korte omschrijving van de activiteiten

• Kennis verkrijgen van de te nemen engineering stappen en de daaraan verbonden ontwikkel- en testbenodigdheden;
• In kaart brengen van te maken keuzes binnen de technische grenzen welke effect hebben op de aandrijflijn en dus de prestaties van het schip;
• Het objectief en rationeel in kaart brengen van de sterke en zwakke punten, de kansen en risico’s;
• Onderzoeken welke middelen nodig zijn om het project te kunnen doorvoeren en wat de uiteindelijke slaagkansen zijn;
• Het maken van een uitgebreide markt- en emissieanalyse waaruit het economisch perspectief en Co2 reductiepotentieel verduidelijkt worden

Locaties

Delft, Nederland

Resultaat

Conclusies

Uit de marktanalyse blijkt dat er al meerdere partijen actief zijn die hybride elektrische aandrijvingen kunnen installeren. Dit is zelfs al bijna de standaard in personenvervoer over water. Er is echter minder aandacht en geld voor de binnenvaart als geheel en de kleine vrachtschepen in het bijzonder. Daarom kunnen we de volgende conclusies trekken over de technische en economische haalbaarheid. 

• Een modulaire (hybride-)elektrische aandrijving voor binnenvaartschepen is technisch haalbaar. Dit blijkt uit het feit dat er al meerdere schepen met een dergelijke aandrijving varen. 

• Een elektrische aandrijving heeft een vergelijkbare vermogensdichtheid als een dieselaandrijving, zolang de energieopslag niet wordt meegerekend. Qua fysieke ruimte in de machinekamer zijn er dus geen directe belemmeringen voor de installatie van een elektrisch systeem. 

• Op dit moment is er geen economisch haalbare energiedrager die qua energiedichtheid vergelijkbaar is met diesel. 

• De grote variatie aan missieprofielen staat vaak niet toe dat een schip voor een bepaalde missie wordt geoptimaliseerd. 

• Er lijkt nog veel winst te behalen in de rompvorm van binnenvaartschepen. Uit de gesprekken blijkt dat scheepseigenaren met eigen tekeningen op basis van ervaring tot 30% vermogen weten te besparen met een andere rompvorm. Specialisatie kan hier ook tot optimalisatie leiden. 

• Voor de vele kleinere vrachtschepen zou het interessant kunnen zijn om toch een elektrische aandrijving te ontwikkelen. Als deze aandrijving genoeg gestandaardiseerd kan worden, zou die qua prijs interessant kunnen zijn voor schippers met één eigen schip. Er is meer onderzoek nodig om te zien of dit daadwerkelijk technisch en financieel haalbaar is.

Aanbevelingen

Op basis van de haalbaarheidsstudie zien we drie belangrijke aanbevelingen. De eerste twee zijn zeer specifiek, de laatste zou op zichzelf de andere aanbevelingen kunnen inlossen. 

• Met het oog op de dreigende verschuiving van scheepvaart naar wegverkeer, zou er een centraal masterplan moeten komen voor de kleine binnenvaartschepen. Dit dient naast de eerdergenoemde duurzaamheidsbelangen ook een sociaal doel. Voor veel eigenaren is hun schip een belangrijk deel van hun pensioenvoorziening. 

• Zoals vaker is het belangrijkste knelpunt voor optimalisatie niet de techniek, maar een gebrek aan centrale regie. Vooral de schepen die voor een bevrachter varen, varen vaker leeg of op hoge snelheid. Met meer centrale regie zou er veel logistieke winst behaald kunnen worden. Het is interessant om te onderzoeken welke mogelijkheden er zijn om samenwerking te bevorderen binnen de regels voor mededinging. 

• De belangrijkste aanbeveling is echter om fossiele brandstoffen duurder te maken. Dit is eenvoudiger dan het goedkoper maken van duurzame alternatieven, en werkt direct naar het gewenste resultaat toe: minder schadelijke uitstoot. Het resultaat wordt langs twee wegen bereikt. In de eerste plaats zorgt elke maatregel die fossiele brandstoffen duurder maakt voor een efficiëntere bedrijfsvoering, efficiëntere schepen, en meer specialisatie. Met andere woorden: minder verspilling. In de tweede plaats worden hernieuwbare vormen van energie relatief goedkoper, en dus interessanter. De ontwikkeling is al zover dat voor bepaalde schepen het break-even point binnen handbereik is. Een eerste stap zou de invoering van accijns op rode diesel kunnen zijn. Alle partijen die wij hebben gesproken, hebben dit punt benoemd.