Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaart

Transcriptie

1 Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaart Fasering & Economische aspecten Datum Ruud Verbeek, Norbert Ligterink, Jorrit Harmsen, Pim van Mensch Ondersteund door: Gemeente Amsterdam & Europese commissie (EFRO)

2 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

3 Doelstelling Amsterdam tot 2015 Nieuwe (maritieme) motoren dienen te voldoen aan limietwaarden vergelijkbaar met de Fase IIIb norm: NO x : 3,3 g/kwh PM: 0,025 g/kwh Na 2015 Fase 4 maritiem Transitie naar zero emission

4 Rondvaart Amsterdam in cijfers In totaal ca 100 geregistreerde rondvaartboten, ca 50 salonboten en ca 80 sloepen (mei 2011): Rondvaartboot salonboot sloep Elektrisch Fase IIIb 4 Diesel-elektrisch 3 CNG 12 CCR CCR1/geen + GTL 28 CCR Geen norm

5 Vaarprofiel rondvaartboot Op basis van meting op schip van Blue Boot Company en brandstofverbruik gegevens: Gemiddeld ca.10 kw (6-15 kw) vermogen: motor wordt laag belast 50% van de tijd stationair draaien bij sommige ritten meestal lage uitlaatgastemperatuur Consequenties van deze lage temperaturen (<200 ): Katalitische NOx reductie technologie (SCR) functioneert meestal niet EGR kan goed functioneren bij lage belasting Roetfilter regeneratie is lastig. Kunstmatige belastingverhoging + katalytische verbranding is nodig om het roetfilter te regenereren. Belastingspatroon doorgaans geen probleem voor gasmotoren

6 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

7 Affabriek schone dieselmotoren voor maritiem pas leverbaar vanaf 2017* Maritiem Maritiem Year Stage Power kw NOx g/kwh 2003 CCR PM g/kwh 2007 CCR * Stage 4(b) >75 kw Non-road (bijv. Generator sets en bouwmachines) Non-Road Year Stage Power kw NOx g/kwh PM g/kwh 2006 III A * * * * III B , ,3 0, * IV ,025 < 56 not implemented * Nog niet formeel geïmplementeerd * Geplande datum, mogelijk enkele jaren later

8 Schone dieselmotor CCR2 motor in combinatie met EGR (<NO x ) en roetfilter: + Voldoet aan Fase IIIB limietwaarden + Direct leverbaar voor enkele motoren (behoud fabrieksgarantie mogelijk) - Kans op interne vervuiling - Regeneratie van het roetfilter vereist extra actie - Maatwerk per motortype + Proef bij Canal Company geeft evenwel positief beeld Fase 4 maritiem motor: + OEM product (af-fabriek) + NOx ca 65% lager dan Fase IIIB - Leverbaar vanaf 2017, mogelijk enkele jaren vertraging - Emissies bij rondvaart inzetprofiel mogelijk niet optimaal Fase IIIB non-road en Euro V niet toegestaan door scheepvaartinspectie

9 Pilot Canal Company: Fase IIIb emissieniveau met EGR+roetfilter (Volvo-STT) Test cycle Motor 1 Motor 2 Fase IIIB limiet NOx PM NOx PM NOx PM E3 g/kwh 3,13 0,007 2,52 0,007 E5 g/kwh 3,38 0,008 3,06 0,006 3,3 0,025 Waarschijnlijk lage emissies bij Amsterdams vaarprofiel

10 Pilots Blue Boot Company Twee volledig elektrische schepen in 20m klasse (sinds 2007/2008): Accucapaciteit: 250 kwh, lood-loodoxide, voldoende voor ca 8 uur Elektrisch 50 kw: keuren voor max 10 km/uur i.p.v. 13 km/uur Aandachtspunten: Gewichtspenalty van accu s 12 uur autonomie alleen haalbaar met Li-ion accu s Slechts 2 laadpunten met 3x80 Ampère, 380 V beschikbaar In 2012 uit bedrijf vanwege wat technische problemen Pilots in voorbereiding voor Fase IIIb diesel: EGR met roetfilter EGR met roetfilter met elektrische regeneratie

11 Overige opties voor schone aandrijving: CNG + Fase 4 maritiem NOx en PM niveau nu al leverbaar + Lage brandstofkosten - Infrastructuur is beperkt - Actieradius is minder goed dan met diesel dagelijks tanken Aanbeveling: controle emissies in de praktijk Conventionele motor met GTL (Gas To Liquid) als brandstof + Emissiereductie 10 20% + Direct leverbaar en makkelijk te implementeren - Hogere brandstofkosten dan diesel - Fase IIIb norm wordt niet gehaald met GTL

12 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

13 Alternatieve aandrijflijn opties Aandrijving Max vermogen verbr. motor Zero emissie range Business case uitgevoerd Direct schroefaandrijving* 90 kw 0% ** Ja (diesel) Diesel of gas-elektrisch 90 kw 0% Nee*** Accu / parallel hybride* kw 0% Nee*** Accu / serie hybride continu* kw 0% Nee*** Accu / serie hybride on-off* kw ca 75% Ja (diesel) Accu / serie hybride on-off, plug-in* kw kw ca 75% ca 90% Nee*** Ja (diesel) Volledig elektrisch 0 100% Ja * diesel of gasmotor ** extra emissies en geluid vanwege roetfilter regeneratie *** Business case niet doorgerekend

14 Grote emissiereductie met alternatieve aandrijflijn configuraties NOx en PM: tank to propeller CO2: well to propeller

15 Investeringen voor alternatieve aandrijvingen zijn hoog, ook na kostenverlaging componenten (intensieve rondvaart) Excl. laadinfrastructuur Kosten afhankelijk van boottype en inbouwmogelijkheden

16 Alternatieve aandrijflijn opties De (plug-in) hybride en elektrische aandrijving hebben hoge investeringskosten Hier tegenover staan enkele baten: Lagere brandstofkosten Minder uitstoot van CO 2 Verbetering van de luchtkwaliteit

17 De alternatieve aandrijvingstechnieken zijn echter niet financieel rendabel Vanuit het perspectief van de ondernemer zijn de opties niet rendabel (reeds uitgegaande van ca 30% kostenverlaging vanaf 2020) De hogere investeringen wegen niet op tegen de lagere brandstofkosten. Oorzaak is het relatief laag verbruik van rondvaart boten

18 Projectie Net Present Value voor na 2020, t.o.v. standaard diesel motor Baten-kosten ratio is <1 Kosten over totale periode: t.o.v. standaard diesel Fase 3B niveau NPV jaar afschrijving Hybride on off Hybride plug in Elektrisch Hybride on off NPV jaar afschrijving Hybride plug in Elektrisch Investeringskosten Onderhoudskosten Baten Brandstofbesparing Saldo Financiëel kosten baten Fin. Baten-Kostenratio 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 Fin. Rentevoet -14% -11% -10% -5% -2% -2% Aannamen: Rentevoet 5.5%, diesel 1.05/liter, elektr. 0.10/kWh NOx: 9.8 /kg, PM 632 /kg, CO2: 40 /kg: bron CE, 2008 Beschikbaarheid redelijk uitontwikkelde systemen + laadinfrastructuur

19 Vanuit het perspectief van de samenleving zijn kosten -baten voor plug-in hybride en elektrische aandrijving vrijwel in evenwicht bij een afschrijvingsperiode van 15 jaar inclusief milieubaten Kosten over totale periode: t.o.v. standaard diesel Fase 3B niveau NPV jaar afschrijving Hybride on off Hybride plug in Elektrisch Hybride on off NPV jaar afschrijving Hybride plug in Elektrisch Investeringskosten Onderhoudskosten Baten Brandstofbesparing Milieubaten Saldo Kosten baten Baten-kostenratio 0,6 0,7 0,7 0,7 1,0 1,0 Econ. Rentevoet -8% -2% -2% 0% 5% 5% Aannamen: Rentevoet 5.5%, diesel 1.05/liter, elektr. 0.10/kWh NOx: 9.8 /kg, PM 632 /kg, CO2: 40 /kg: bron CE, 2008 Beschikbaarheid redelijk uitontwikkelde systemen + laadinfrastructuur

20 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

21 Schone aandrijving Amsterdamse Fasering naar volledig elektrisch Retrofit Fase 3B niveau Volledig elektrisch Intensieve rondvaart vloot Fase 4 CCR2, Fase 3B/4 (plug in) hybride Volledig elektrisch Volledig elektrisch Volledig elektrisch Pilots Infrastructuur Hybride en volledig elektrisch intensieve rondvaart Volledig elektrisch salon boten Ontwikkeling laad infrastructuur

22 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

23 Op grote schaal investeren in nieuwe dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden Retrofit: Volledige levensduur voor retrofit Fase 3B oplossingen moet nog aangetoond worden. Daarom wordt verplichte, grootschalige invoering per 2015 afgeraden. Retrofit is maatwerk: wellicht niet geschikte voor alle boten Gasmotoren bieden een schoner alternatief maar vergen extra investeringen in schip en infrastructuur

24 Op grote schaal investeren in nieuwe dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden Affabriek dieselmotoren Fase 3B motoren worden niet toegelaten door de scheepvaartinspectie Fase 4 maritiem motoren zijn waarschijnlijk leverbaar vanaf Risico s van hogere emissies en kortere levensduur (vanwege het zeer lage belastingspatroon). Lage praktijk emissies (bij 0 tot 25% vermogen) meenemen in eisenpakket Risico s worden ondervangen met accu hybride systemen maar dat vergt etra investeringen

25 Volledig elektrische en accu-hybride aandrijfsystemen voor intensieve rondvaart op lange termijn economisch rendabel mits de milieubaten meegerekend worden Kostenverlaging noodzakelijk t.o.v. het huidige niveau Te bereiken door goedkopere componenten en integratie van componenten en regelingen. Voldoende pilots zijn essensieel om voordelen aan te tonen en kostenreductie te realiseren (Hybride) elektrische aandrijfsystemen bieden naast (grotendeels) zero emissies, comfort voordelen zoals boord energie voor catering/verwarming

26 Inhoud Doelstelling Amsterdam Rondvaart vloot en vaarprofiel Leverbaarheid schone motoren Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart Milieuvoordelen Business case berekening Kosten Fasering Discussie Conclusies en aanbevelingen

27 Conclusies intensieve rondvaart Dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden vanwege levensduur en emissierisico s Volledig elektrische en accu-hybride aandrijfsystemen zijn waarschijnlijk op lange termijn economisch rendabel mits de milieubaten meegerekend worden. Deze aandrijfsystemen bieden naast (grotendeels) zero emissies, comfort voordelen zoals meer energie voor catering/verwarming Voldoende pilots zijn essensieel om voordelen aan te tonen en kostenreductie te realiseren Voor salonboten zijn elektrische of accu hybride aandrijfsystemen waarschijnlijk op kortere termijn haalbaar vanwege de lagere accu opslagcapaciteit

28 Aanbevelingen Het aanbrengen van een fasering in het verschonen van de intensieve rondvaart, waarbij per 2025/2035 een betaalbare, geheel uitstootvrije vloot gerealiseerd wordt. Organisatie van voldoende pilots met hybride en volledig elektrisch om praktische toepasbaarheid aan te tonen en toeleveranciers te motiveren tot het ontwikkelen van kosteneffectievere systemen Ontwikkeling van efficiëntere hulpsystemen zoals warmtepomp verwarming Evaluatie van de totale rondvaart vloot om inbouwmogelijkheden van (hybride) elektrische systemen in kaart te brengen

29 Contact TNO Sustainable Transport and Logistics Ruud Verbeek Pim van Mensch Phone: Met dank voor toegeleverde informatie: Multronic Blue Boot Company Canal Companie John Deere, Volvo, MAN Floattech

30 Reserve / eerdere sheets Schone aandrijving Amsterdamse

31 Toepasbaarheid en milieueffecten Conventioneel diesel CCR (kleinere) dieselmotor CCR2 GTL diesel-electrisc h hybride NOx + PM Roetfilter (+EGR) Stage IIIB / CCR4 motor aardgas volledig elektrisch brandstofcel - H 2 sloep salon rondvaart autonomie - gebruiksduur

32 Focus van schone aandrijftechnologie Stage IIIB diesel-elektr. CCR 4 /Stage IV d-el. Volledig electrisch Nieuw schip Rondvaartboot Stage IIIB Roetfilter/actieve regen. (+EGR) CCR 4 /Stage IV Bestaand schip / Retrofit Salon boot Volledig elektrisch Stage IIIB diesel-elektr. Stage IIIB CCR 4 /Stage IV Roetfilter/actieve regen. (+EGR) Nieuw schip Bestaand schip / Retrofit Sloep Volledig elektrisch Nieuw + bestaand schip