Schone Binnenvaart. Perceel 3 (cluster 4) Deelrapport 2: Inventarisatie en categorisering technieken. Datum 31 juli 2013

Transcriptie

1 Schone Binnenvaart Perceel 3 (cluster 4) Deelrapport 2: Inventarisatie en categorisering technieken Datum 31 juli 2013

2

3 Schone Binnenvaart Perceel 3 (cluster 4) Deelrapport 2: Inventarisatie en categorisering technieken Datum 31 juli 2013 Hoofdauteurs: Ecofys: Rob Winkel / Maarten Cuijpers Medeauteurs: MARIN: Henk Blaauw / Karola van der Meij TU Delft: Peter de Vos Ecorys: Johan Gille CE Delft: Eelco den Boer EICB: Khalid Tachi

4 Inhoud 1. Inleiding 5 2. Brandstof 6 3. Gebruik Motor Voor- en nabehandeling Buitenkant van het schip Voortstuwing Thema: Combinatie Conclusie Referentielijs Lijst van geïnterviewden 37 Pagina 4 van 37

5 1 Inleiding De doelstelling van IDVV spoor 3 perceel 3 is een bijdrage te leveren aan het schoner en zuiniger te maken van de vloot. Als de binnenvaart wil blijven concurreren met andere modaliteiten moet de sector zorgen dat ze schoon is en schoon blijft. Het aantal innovaties dat bijdraagt aan het reduceren van emissies van de binnenvaart is talrijk. Het startpunt van de analyse die binnen dit onderzoekscluster wordt uitgevoerd is het in kaart brengen welke innovaties er zijn. In de vervolgstappen zal dan verder worden ingezoomd op een aantal van deze concepten met als uiteindelijke doel ondersteuning bij de daadwerkelijke implementatie. Het doel van dit deelrapport is het identificeren en categoriseren van alle bestaande innovaties in de binnenvaart en het structureren van de beschikbare informatie daarover. Middels een beknopt literatuuronderzoek en interviews met relevante actoren in het veld zijn alle relevante innovaties voor de binnenvaart in kaart gebracht. Deze innovaties zijn gecategoriseerd tot zes themavelden en één overkoepelend themaveld waarin innovaties uit meerdere themavelden gecombineerd worden. In dit document wordt de technische werking van alle innovatie concepten beschreven. Tevens wordt ingegaan op de manier waarop de emissiebesparingen worden bereikt en om welke emissies het gaat. Ook wordt er beschreven in hoeverre de innovaties al worden toegepast in de binnenvaart en om welke projecten dit gaat. Deze rapportage heeft niet als doel een oordeel te geven over de verschillende innovaties maar dient als raamwerk waarbinnen vervolgstappen kunnen worden uitgevoerd. In de onderstaande tekst wordt per themaveld ingegaan op de innovaties die dit consortium heeft weten te identificeren. Achtereenvolgens worden de innovaties binnen de volgende themavelden besproken: brandstof, gebruik, motor, voor- en nabehandeling, buitenkant en voortstuwing. Als laatste zullen de overkoepelende innovatieve concepten die in meerdere themavelden vallen worden besproken. Wij willen de lezer ook graag wijzen op de lijst met afkortingen aan het einde van dit rapport; deze lijst verduidelijkt een aantal veelgebruikte afkortingen en technische uitspraken die in dit rapport worden gebruikt. Pagina 5 van 37

6 2 Brandstof Alternatieve motor en aandrijftechnieken gaan gepaard met alternatieve brandstoffen. Alternatieve brandstoffen kunnen een emissiereductie veroorzaken ten opzichte van het gebruik van conventionele brandstoffen. Er zijn drie belangrijke methoden om alternatieve brandstoffen (uitgezonderd elektriciteit, wind en zonne-energie) te gebruiken: 1. Bijmenging bij de conventionele diesel brandstof in de tank (bijv. biodiesel), een eenvoudige oplossing. 2. Bijmenging bij de conventionele diesel in de motor (bijv. dual fuel), hiervoor zijn twee brandstofsystemen nodig. 3. Gebruik van alternatieve brandstoffen in een ander type motor (bijv. brandstofcel), dit is het meest ingewikkeld, aangezien zowel de brandstof als de motor nieuw zijn. Bij kansrijke combinaties is dat hieronder weergegeven. 2.1 LNG Liquified Natural Gas (LNG) is aardgas dat vloeibaar is gemaakt door het te drogen, reinigen en koelen tot -162ºC (atmosferische druk). Het volume slinkt dan tot 1/580-ste van aardgas onder atmosferische condities. Het LNG blijft vloeibaar in thermisch geïsoleerde opslagtanks. Eén normaalkubieke meter aardgas levert 1,7 liter LNG op, met een gewicht van ca. 0,8 kg en een energie-inhoud van 10,9 kwh (calorische onderwaarde). LNG bevat meer dan 98% methaan. De energiedichtheid van LNG is ongeveer 66% van die van gasolie. LNG kan worden ingezet als brandstof in de binnenvaart. In Nederland vaart momenteel één binnenvaartschip van Deen Shipping op LNG. Het schip, de 110 meter lange tanker Argonon, is uitgerust met een door Pon Power B.V. ontwikkelde dual-fuel binnenvaartmotor, die op LNG en een kleine hoeveelheid diesel werkt. Een dual-fuel schip stoot minder CO 2, NO x en fijnstof uit en behoudt een gelijk rendement ten opzichte van een op diesel aangedreven schip. Peter Shipyards werkt momenteel aan een binnenvaartschip dat voor 100% vaart op LNG. Hierbij worden monofuel gasmotoren gebruikt in een LNG-elektrische aandrijving. De verwachting is dat dit schip eind 2012 in gebruik kan worden genomen. Sinds begin 2012 is er voor de Argonon internationale toestemming (CCR en UNECE) om LNG als brandstof te gebruiken. 2.2 CNG Compressed Natural Gas (CNG) wordt gemaakt door aardgas (uit het aardgasnet) te comprimeren tot bar. Chemisch gezien is CNG hetzelfde als LNG en de toepassing in een motor is hetzelfde. Het grootste verschil is de extra ruimte die CNG in beslag neemt ten opzichte van LNG. CNG heeft een relatief kleine energiedichtheid (26% t.o.v. gasolie bij 300 bar). Hierdoor zou de benodigde ruimte Pagina 6 van 37

7 voor de opslag van CNG aan boord van het schip vergeleken met andere brandstoftypen relatief groot zijn. Bij de verbranding van 100% aardgas komt minder CO 2, NO X en fijnstof vrij dan bij de verbranding van conventionele brandstoffen. CNG wordt al veel toegepast in het wegvervoer maar niet in de binnenvaart. 2.3 GTL Bij de productie van gas to liquids (GTL) worden gasvormige koolwaterstoffen (bijv. aardgas) door middel van een Fischer-Tropsch of een Mobil proces omgezet in vloeibare koolwaterstoffen (bijv. benzine of diesel). Zowel bij LNG als bij GTL wordt aardgas omgezet in een vloeibare brandstof wat voordelen biedt voor de energiedichtheid van de brandstof. Het verschil is dat bij LNG de chemische samenstelling van de brandstof niet wordt veranderd, LNG blijft aardgas, terwijl bij GTL er een andere brandstof wordt gecreëerd, aardgas wordt omgezet in diesel/benzine. Het gebruik van GTL biedt een aantal voordelen ten opzichte van het gebruik van conventionele brandstoffen. Shell concludeert uit eigen onderzoek dat GTL de fijnstof-uitstoot met 20 procent reduceert. Daarnaast levert het 12 procent onder stikstof-uitstoot op. Het gebruik van GTL biedt ook een voordeel in de uitstoot van CO 2 (well-to-wheel), een studie door de United States Department of Energy toont aan dat de CO 2 straf voor het uitvoeren van de omzetting van gas tot vloeistof kleiner is dan de winst die behaald wordt ten opzichte van het gebruik van laagzwavelige conventionele brandstoffen 1. Een belangrijk voordeel is dat de motoren van de schepen niet hoeven worden aangepast voor het gebruik van GTL in de plaats van conventionele brandstoffen. De kosten van een liter GTL liggen ongeveer tien procent hoger dan de prijs van een liter diesel. Momenteel varen er zeven rondvaartboten in Amsterdam op GTL. De GTL wordt geproduceerd door Shell in een GTL fabriek in Qatar. 2.4 Waterstof Waterstof kan worden gebruikt als brandstof in de binnenvaart. In een brandstofcel worden waterstof (H 2 ) en zuurstof (O 2 ) gecombineerd tot water H 2 O waarbij energie vrijkomt waarmee elektriciteit wordt gegenereerd. Hiermee wordt vervolgens een elektrische motor aangedreven. Een groot voordeel van waterstof is de grote efficiëntie waarmee de energieconversie kan worden gedaan in vergelijking met aandrijving door verbranding van fossiele brandstoffen. In een brandstofcel vindt een directe energieconversie plaats zonder de beperking van de carnotcyclus. Bij het gebruik van waterstof komen geen directe emissies vrij. De upstream emissies zijn afhankelijk van de methode die wordt gebruikt voor het maken van de brandstof. Momenteel zijn er drie belangrijke methodes waarop waterstof kan worden geproduceerd. De eerste manier is door steam reforming, hierbij worden koolwaterstoffen (fossiele brandstoffen) gesplitst in waterstof (H 2 ) en koolstofdioxide (CO 2 ). De tweede methode van waterstofproductie is elektrolyse 1 Pagina 7 van 37

8 waarbij door middel van elektriciteit water (H 2 O) wordt gescheiden in waterstof (H 2 )en zuurstof (O 2 ). Afhankelijk van de bron voor de elektriciteitproductie komen hierbij emissies vrij. De laatste methode van waterstofproductie is door de gasificatie van biomassa. Waterstof heeft onder atmosferische condities een lage energiedichtheid. Om het op te slaan of te vervoeren moet deze energiedichtheid worden vergroot door het te comprimeren of vloeibaar te maken door af te koelen. Daarnaast wordt gekeken naar de mogelijkheid om waterstof op te slaan door het zich te laten binden aan andere chemische stoffen, die de waterstof vervolgens bij verhitting weer vrijgeven. Op dit moment zijn er al schepen die (deels) op waterstof varen. In Hamburg vaart sinds 2008 de FCS Alsterwasser op een waterstof hybride motor. De brandstofcel heeft een vermogen van 100 kw waarmee het schip 15km/h kan varen. In Amsterdam vaart sinds 2011 de Nemo H 2, een rondvaartboot die volledig op waterstof vaart. Er zijn nog geen vracht binnenvaartschepen die op waterstof varen. Als methode om de NO X emissie te reduceren en het motorrendement te verhogen wordt momenteel wel gekeken naar het inspuiten van waterstof in de motor (zie ook 5.5). 2.5 Biobrandstoffen Biobrandstoffen worden gemaakt uit planten of organische resten en worden daarom beschouwd als duurzame energiebron. De meest voorkomende biobrandstoffen zijn biodiesel en bio-ethanol. In Europa ligt de focus voornamelijk op de productie van biodiesel terwijl in de rest van de wereld het aandeel bioethanol groter is. Het is belangrijk bij het gebruik van biobrandstof aandacht te besteden aan het type biomassa waarvan de biobrandstof is gemaakt. Vooral concurrentie met voedselproductie en ontbossing zijn hier twee belangrijke thema s. Biobrandstoffen kunnen worden bijgemengd bij conventionele brandstoffen (e.g. bio-diesel) of de conventionele brandstoffen geheel vervangen (e.g. bio-lng). Een recente studie van Ecofys in opdracht van de European Maritime Safety Agency (EMSA) identificeert bijmenging van biodiesel als de meest veelbelovende optie op korte termijn voor het gebruik van biobrandstoffen in de zeescheepvaartsector. Voor de lange termijn worden bio-lng en Di-methyl ether (DME) als belangrijkste opties gezien. Bio-LNG is vloeibaar gemaakt bio-methaan. Bio-methaan kan onder andere worden verkregen door vergisting of gasificatie. Na opschoning van het biogas heeft bio- LNG dezelfde eigenschappen als LNG van aardgas (zie ook hoofdstuk 2.1). Di-methyl ether (DME) kan worden verkregen direct vanuit gasificatie van syngas of indirect vanuit bio-methanol. Bio-methanol zou ook kunnen worden ingezet in een brandstofcel waarbij het wordt geconverteerd naar waterstof. DME kan direct gebruikt worden in dieselmotoren en heeft daarom potentie om toegepast te worden in de scheepsvaart. Er is momenteel wel nog weinig capaciteit beschikbaar voor de productie van DME. Pagina 8 van 37

9 2.6 Elektriciteit Aandrijving door middel van elektriciteit wordt gedaan met behulp van een elektromotor. De elektriciteit wordt opgeslagen in een batterij. Voor de aandrijving van een binnenvaartschip is veel energie nodig waardoor een relatief grote en zware batterij nodig is. Dieselelektrische aandrijving biedt hier een oplossing (zie 4.8). Bij elektrische aandrijving zijn er geen directe emissies. Bij de productie van de elektriciteit kunnen wel emissies vrijkomen. Welke emissies dit zijn en hoeveel er wordt uitgestoten hangt af van de productiemethode van de elektriciteit. In Utrecht vaart sinds 2010 een volledig elektrische boot die de bevoorrading van de horeca in de binnenstad voor zijn rekening neemt. Momenteel werkt de gemeente Utrecht aan een volledig elektrische boot voor het ophalen van afval in de binnenstad. Binnen het SMI project Schoonste (non-)fossiele passagiersferry is onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om een passagiersferry volledig elektrisch te laten varen. Er is wel een aantal dieselelektrische binnenvaartschepen in gebruik. Omdat de brandstof hierbij niet wijzigt wordt dieselelektrische aandrijving niet in dit hoofdstuk besproken. Voor meer informatie over dieselelektrische aandrijving zie paragraaf Wind energie aan boord Binnenvaartschepen kunnen worden voorzien van kleine windgeneratoren voor het opwekken van elektriciteit. De elektriciteit zou vervolgens ingezet kunnen worden voor de aandrijving van het schip of voor de hotelfunctie van het schip. Windenergie wordt nog niet of nauwelijks toegepast in de vrachtvaart. 2.8 Zonne-energie aan boord Door zonnecellen op een binnenvaartschip te plaatsen kan elektriciteit worden opgewekt. De elektriciteit kan vervolgens ingezet worden voor de aandrijving van het schip of voor de hotelfunctie van het schip. Wind en zonne-energie aan boord leveren vooralsnog onvoldoende vermogen om een schip te kunnen aandrijven maar moeten vooral worden gezien als aanvulling op conventionele elektriciteit opwekking. Pagina 9 van 37

10 3 Gebruik De emissies kunnen ook in de gebruiksfase omlaag gebracht worden. Op hoofdlijnen onderscheiden we drie richtingen: 1. Benutting van het laadvermogen van het schip, door het gebruik van het schip te optimaliseren kan meer lading worden meegenomen waardoor de uitstoot per getransporteerde ton/km minder wordt. Dit valt buiten de scope van dit onderzoek. 2. Bewust vaargedrag, rekening houdend met vaarwegomstandigheden en met reisplanning. a. Het instellen van het juiste toerental als functie van de keel clearance (de vrije ruimte tussen de kiel en de bodem van de vaarweg). b. Het volgen van de beste track op de rivier ter verdere optimalisatie van het brandstofverbruik. 3. Het gebruik van walstroom wanneer het schip in de haven ligt. 3.1 Economy planner De Economy Planner wordt momenteel ontwikkeld door Autena Marine en bevat een rekenmodule die de meest economische snelheid voor een reis kan berekenen en deze opslaat voor een volgende reis op dezelfde route. Een reisplanner is ook een belangrijk onderdeel van dit systeem, zodat optimale afstemming plaatsvindt met bijvoorbeeld sluis- en terminal planningen. De Economy Planner bevat ook een elektronische kaart waarop te zien is hoe het beste door de rivier gevaren kan worden (en ook wat de minst gunstige route is). 3.2 Overige ICT ondersteuning Een andere GPS gestuurde optimalisatie tool is PC-Navigo Eco, een aanvulling op de bestaande softwareapplicatie PC-Navigo, een reisplanner en kaartviewerprogramma voor de binnenscheepvaart dat Noordersoft al eerder ontwikkelde. De meest vernieuwende functie van de PC-Navigo Eco is de precieze bepaling van de stroomsnelheid. Het systeem berekent deze gegevens op basis van de samenhang van waterstand, waterstandverschillen en oppervlaktestroomsnelheid van de rivier. Met behulp van deze tool kan bij alle waterstanden worden geanalyseerd of het voordeliger is om met een hogere of een lagere snelheid te varen. Pagina 10 van 37

11 Intermezzo: Fueless, de brandstof besparings iphone applicatie De door Ecofys en DriveGain ontwikkelde Fueless app laat automobilisten horen en zien hoe ze brandstof kunnen besparen door hun rijgedrag aan te passen. Zo kunnen ze hun gemiddelde brandstofverbruik verminderen met 13 procent: een besparing van gemiddeld 180 euro per jaar. Nieuwe vaardigheden leren om je brandstofverbruik te verminderen kan heel moeilijk zijn, maar de Fueless app helpt bestuurders om brandstof te besparen door ze positieve feedback te geven terwijl ze rijden. De app voor auto s is verbonden met de website Daar kun je als automobilist je resultaten checken en wedstrijden zuinig rijden doen met je vrienden en collega s. Fueless werkt met elke gewone benzine- of dieselauto, handgeschakeld of automaat. Naast de iphone is er geen andere hardware nodig. Zowel individuen als organisaties kunnen direct van Fueless profiteren. Fueless is ontwikkeld in het kader van Het Nieuwe Rijden, een programma van het ministerie van Infrastructuur en Milieu, uitgevoerd door het Instituut voor Duurzame Mobiliteit. Er kan worden onderzocht of een dergelijke laagdrempelige applicatie ook voor de binnenvaart ontwikkeld zou kunnen worden. 3.3 Trainingen voor schippers in scheepssimulatoren Tijdens de CCNR workshop on inland navigation CO 2 emissions stelt het Development Centre for Ship Technology and Transport Systems (DST uit Duitsland) dat training door middel van simulatoren een belangrijke bijdrage kan leveren aan het reduceren van de emissies in de binnenvaart. Door een simulator in te zetten als trainingsinstrument kan een schipper worden getraind om op een zuinigere manier te varen. De schipper wordt getraind in hoe hij brandstof kan besparen in verschillende situaties (bijv. verschillende waterdieptes binnen één traject of manoeuvreren). Tevens kunnen verschillende vaarstijlen in specifieke situaties met elkaar worden vergeleken in termen van brandstofverbruik en emissies. Momenteel is er een trainingsprogramma voortvarend besparen vanuit het ministerie van Infrastructuur en Milieu dat schippers stimuleert op een energiezuinige manier te varen. 3.4 Walstroom Schepen die gebruik maken van walstroom nemen stroom af van de kade en hoeven daarom niet hun dieselgeneratoren te laten draaien om hun elektriciteit op te wekken wanneer zij stil liggen. Op deze manier wordt de geluidoverlast van schepen verminderd en wordt de negatieve invloed op de luchtkwaliteit verminderd. Op een groot aantal ligplaatsen in Nederland is inmiddels een walstroom aansluiting beschikbaar. Onder andere de haven van Rotterdam en Antwerpen zijn actief bezig walstroom aansluitingen aan te leggen vanwege de positieve milieueffecten die walstroom heeft ten opzichte van de conventionele manier van elektriciteitsopwekking door schepen die aan de kade liggen. Pagina 11 van 37

12 4 Motor De dieselmotor (of dieselmotoren) in elk binnenvaartschip vormt de bron van schadelijke emissies. Bij de verbranding van fossiele brandstoffen in de motor ontstaan schadelijke stoffen als CO 2, NO x, SO x, maar ook roetdeeltjes en onverbrande koolwaterstoffen. Zowel wetenschappers als fabrikanten zoeken naar verbeteringen om de uitstoot terug te dringen of zelfs tot nul te reduceren. In dit hoofdstuk worden innovaties voor de motortechniek beschreven die nog niet grootschalig worden toegepast in de binnenvaart. 4.1 Gebruik van afvalwarmte Uit de warme uitlaatgassen van een dieselmotor kan energie herwonnen worden voor energiebehoefte elders op het schip. Een ketel in de afvoergassenleiding wint in een dergelijke installatie de warmte uit de uitlaatgassen gedeeltelijk terug. Er wordt onderscheid gemaakt tussen een installatie met thermische olie of een met stoom. Wanneer thermische olie in de ketel wordt opgewarmd kan men deze herwonnen energie alleen inzetten om elders aan warmtebehoefte te voldoen. De opgewarmde thermische olie wordt naar ruimtes op het schip getransporteerd waar warmtebehoefte bestaat, zoals bemanningsverblijven en/of laadruimte. Wanneer stoom wordt opgewekt met de warmte uit de uitlaatgassen, kan men deze stoom, naast voor warmte- en stoombehoefte, ook inzetten voor het opwekken van elektrische energie middels een stoomturbine-generator combinatie. Beide manieren reduceren de emissies van het schip door het gebruik van een oliegestookte ketel of generatorset (dieselaggregaat) te reduceren of tijdelijk overbodig te maken; deze leveren normaal gesproken de benodigde warmte of elektriciteit. De emissies van de dieselmotor blijven in dit geval hetzelfde, maar de emissies van ketel of aggregaat wordt verminderd of zelfs tot nul terug gebracht. De totale emissies kunnen met deze methode enkele procenten (~4%) gereduceerd worden. 4.2 Systeemintegratie/systeemoptimalisatie Systeemintegratie is een abstract begrip waaraan verschillende invullingen worden gegeven. Zo bedoelt een scheepsontwerper met systeemintegratie vaak ruimtelijke systeemintegratie oftewel het inpassen van machine-installaties in het schip. Ook kan men functionele systeemintegratie onderscheiden, waarbij systeemkunde een rol speelt en systemen worden ingedeeld volgens functionele decomposities. Hier wordt echter fysische systeemintegratie bedoeld. Een voorbeeld hiervan is het integreren van de juiste motor(en), mechanische overbrenging en schroef tot een goed werkende voortstuwingsinstallatie. Eenzelfde vorm van systeemintegratie dient uitgevoerd te worden voor bijvoorbeeld het elektrisch systeem en hydraulische systemen. Vaak zijn de verschillende systemen ook weer onderling afhankelijk van elkaar, waardoor fysische systeemintegratie een lastige, multidisciplinaire taak kan worden. Voor deze vorm van systeemintegratie is het belangrijk inzicht te hebben in (fysische) oorzaken en gevolgen van de Pagina 12 van 37

13 verschillende karakteristieke eigenschappen van componenten in systemen (zoals dieselmotoren, aggregaten, pompen, schakelborden, etc.). Door oude en nieuwe combinaties van (aandrijf) technologieën beter op elkaar af te stemmen voor verschillende operationele condities kunnen de emissies worden gereduceerd. De term die dan naar voren komt is systeemoptimalisatie. Men dient bewust te zijn van het feit dat er bij dergelijke optimalisaties keuzevrijheid bestaat waarvoor geoptimaliseerd wordt, bijvoorbeeld optimalisatie voor emissiereductie, en dat deze keuze vaak ook een nadelige kant heeft. Een goed voorbeeld hiervan is het diesel-dilemma : men kan er relatief gemakkelijk voor zorgen dat de NO x -uitstoot van een dieselmotor omlaag gaat, maar een gevolg is een hoger brandstofverbruik, wat weer resulteert in hogere operationele kosten en meer CO 2 -uitstoot. Het is lastig om aan te geven hoeveel emissiereductie behaald kan worden door systeemintegratie. Enkele procenten is mogelijk, maar dat zal niet in alle omstandigheden gelden. Bovendien moet er dus opgepast worden voor een negatieve emissiereductie, oftewel emissietoename, als gevolg van een verkeerde optimalisering. In de praktijk zal elke werf of systeembouwer aan enige vorm van systeemintegratie doen, anders zouden de huidige systemen niet goed werken. Door nog meer aandacht te geven aan optimalisatie zou er nog veel gewonnen kunnen worden. Hierbij is het van belang de verwachte gebruikscondities van het schip juist in te schatten (belading, vaargebied, snelheden etc.). 4.3 Seriegeschakelde drukvulgroepen + Miller timing Seriegeschakelde drukvulgroepen (two-stage turbocharging) zorgen voor een hogere vuldruk voor de motor (hogere druk inlaatlucht). Door deze hogere druk wordt zogenaamde extreme Miller timing mogelijk. Extreme Miller timing houdt in dat de inlaatpoorten vroeger gesloten worden, waardoor de effectieve compressieverhouding van de motor afneemt en er minder hoge temperaturen in de cilinder worden bereikt. Dit resulteert in een lagere NO x -uitstoot (~40%) zonder in te moeten leveren op motorrendement (CO 2 -uitstoot). CO 2 - en roetuitstoot blijven ongeveer hetzelfde bij toepassing van deze technologie. 4.4 Uitlaatgassenrecirculatie (EGR) EGR (Exhaust Gas Recirculation of uitlaatgassen recirculatie) is onder andere bekend vanuit de automotive industrie en wordt door meerdere motorfabrikanten die zich richten op zeevaart als een van de meest kanshebbende opties gepresenteerd voor emissiereductie van zeeschepen. Recirculatie van uitlaatgassen, oftewel een gedeelte van de uitlaatgassen van de motor terugvoeren naar de inlaat en bijmengen bij de inlaatlucht van de motor, zorgt voor lagere piektemperaturen in de cilinder met als resultaat een lagere NO x -uitstoot. Enkele tientallen procenten NO x -reductie is mogelijk met deze techniek. CO 2 - en roetuitstoot zouden wel toe kunnen nemen als gevolg van EGR. Voor zover bekend wordt er nog geen uitlaatgassenrecirculatie toegepast aan boord van binnenvaartschepen. Pagina 13 van 37

14 4.5 Motor geschikt maken voor gebruik aardgas Motoren die gebruik maken van aardgas als primaire brandstof zijn onder te verdelen in dual-fuel motoren en gasmotoren. Dual-fuel motoren werken op een mix van aardgas en diesel. Aardgas wordt met de inlaatlucht mee de cilinder ingezogen en gecomprimeerd. Als de zuiger het bovenste dode punt heeft bereikt wordt een hoeveelheid pilot fuel (diesel) ingespoten. Gasmotoren werken volledig op aardgas; er wordt een bougie gebruikt om ontbranding op gang te brengen. Dual-fuel motoren of gasmotoren zijn bijzonder schoon in vergelijking met dieselmotoren. Voornamelijk NO x - en roetuitstoot, maar ook CO 2 -uitstoot, worden gereduceerd door over te gaan op aardgas als primaire brandstof, zoals al is beschreven in de sectie over brandstoffen LNG (2.1). De reducties worden bereikt door een meer homogene verbranding en de gunstigere C/H verhouding van LNG. Theoretisch is het, met inachtneming van een aantal voorwaarden, mogelijk om een reeds geïnstalleerde motor in een binnenvaartschip te retrofitten voor werking op aardgas. Hiervoor dient de motor onder andere uitgerust te worden met een nieuw brandstoftoevoersysteem voor aardgas. De huidige brandstoftoevoer voor diesel wordt dan vervangen of dient zo aangepast te worden dat er alleen nog pilot fuel wordt ingespoten in het geval van retrofitting naar een dual fuel motor (meest waarschijnlijke optie voor bestaande schepen). Voor zover bekend zijn er nog geen bestaande motoren ge-retrofit voor LNG-gebruik in de binnenvaart, zoals al wel is gebeurd in de trucksector. Er is wel een nieuwbouwschip van Deen Shipping uitgerust met een dual-fuel motor. 4.6 Alternatieve primaire aandrijving Het gebruik van alternatieve brandstoffen vraagt in sommige gevallen om een andere of aangepaste motor. Dit betekent dat er naast innovatie in het type brandstof ook innovatie moet plaatsvinden in de motortechniek waarmee het schip wordt aangedreven. In dit hoofdstuk worden motorinnovaties voor het gebruik van alternatieve brandstoffen beschreven: de gasturbine en de brandstofcel. Een gasturbine stoot minder NO x en roet uit dan dieselmotoren als gevolg van lagere verbrandingstemperaturen en continue verbranding. Door het hoge specifieke brandstofverbruik stoot een gasturbine wel meer CO 2 uit. In een gasturbine wordt als eerste lucht gecomprimeerd in de compressor. Vervolgens wordt de gecomprimeerde lucht naar de verbrandingskamer gevoerd, waar (een relatief schone) diesel wordt verbrand. De ontstane, verhitte gassen expanderen in de turbine, welke mechanisch vermogen levert aan de compressor en een (schroef)as. Gasturbines worden vooralsnog niet toegepast in de binnenvaart vanwege de hoge operationele kosten. Een brandstofcel heeft, afhankelijk van het type en de brandstof, geen schadelijke emissies. Een PEMFC gevoed met pure waterstof kent alleen water als restproduct. In een brandstofcel vindt een elektrochemische reactie plaats waarbij waterstof en zuurstof met elkaar water vormen. Bij deze reactie komt elektriciteit vrij die elders in het schip gebruikt kan worden, bijvoorbeeld door elektromotoren die de schroeven aandrijven. Hoewel het principe achter brandstofceltechnologie al sinds de 19 e eeuw bekend is, is brandstofceltechnologie zeer nieuw. Zeker voor de grotere vermogens die nodig zijn in binnenvaartschepen is het nog onbewezen technologie. Pagina 14 van 37

15 Samen met de hoge kosten die aan brandstofcellen verbonden zijn zorgt dit er voor dat zij (nog) niet toegepast zijn in de binnenvaart. 4.7 Meerdere motoren toepassen voor beter deellastrendement Maritieme dieselmotoren hebben het hoogste rendement wanneer zij op 60-80% van hun nominale vermogen belast worden. Aangezien een binnenvaartschip op drukke corridors zoals de Rijn over het algemeen volgeladen tegen de stroom in vaart en leeg met de stroom mee terugvaart, worden dieselmotoren in de binnenvaart ongeveer de helft van de tijd laag belast (<50%). Bij zulke lage deellast is het rendement van de motor slecht en het specifiek brandstofverbruik dus hoog (het absolute brandstofverbruik is natuurlijk laag, omdat er weinig vermogen gevraagd wordt). Het totale rendement van een binnenvaartschip kan daarom mogelijk worden verhoogd door het uit te rusten met meerdere kleinere motoren. In de beladen opvaart werken alle motoren en wordt er evenveel vermogen opgewekt als met een enkele, grote motor. In de afvaart werken er minder motoren die nog steeds goed belast zijn. Deze emissiereductie technologie is eigenlijk een voorbeeld van een goede systeemintegratie (zie 4.2). Bij de inzet van meerdere motoren zal goed moeten worden gekeken naar de belasting van het schip. Meerdere kleine motoren die op een hoog vermogen draaien zullen een lager rendement hebben dan één grote motor omdat er schaalvoordelen zijn. Aan de andere kant kunnen bij een lage belasting een aantal motoren uit worden geschakeld zodat de motoren die in gebruik zijn op een hoog vermogen kunnen blijven draaien wat leidt tot een rendementstoename in vergelijking met 1 grote motor die op een laag vermogen draait. Deze balans zal nauwkeurig onderzocht moeten worden om het werkelijke emissie reductie potentieel van de inzet van meerdere kleine motoren in kaart te brengen. Meerdere motoren kunnen zowel in een diesel-mechanische als in een dieselelektrische opzet van het aandrijfsysteem bereikt worden. In een artikel in de Schuttevaer wordt het ms Alm genoemd als voorbeeld van een binnenvaartschip uitgerust met een dergelijk voortstuwingssysteem met meerdere motoren Dieselelektrische aandrijving Dieselelektrische voortstuwing, oftewel energieopwekking met dieselgeneratorsets en aandrijving van de schroeven met elektromotoren gevoed door deze dieselgeneratorsets, is een technologie die mogelijk een kleine reductie van NO x bewerkstelligt. Dit zou bereikt kunnen worden door dieselmotoren toe te passen in de dieselgeneratorsets, die op een hoger toerental opereren dan conventionele dieselmotoren. Specifieke NO x -vorming in g/kwh neemt namelijk af bij toenemend toerental, waardoor een lagere specifieke NO x -uitstoot wordt bereikt. Het hangt echter vervolgens af van de totale hoeveelheid verbruikte energie (in kwh) of de totale NO x -uitstoot ook daadwerkelijk is afgenomen in vergelijking met conventionele voortstuwingssystemen. De totaal verbruikte energie hangt op zijn beurt weer af van het systeemrendement, welke voor sommige schepen zou 2 Pagina 15 van 37

16 verbeteren, maar voor andere schepen zou verslechteren in het geval van dieselelektrische voortstuwing. Hiermee wordt duidelijk dat het lastig is om emissiereductie als gevolg van dieselelektrische voortstuwing te kwantificeren, om precies dezelfde reden als waarom dit lastig is voor de toepassing van fysische systeemintegratie. De keuze tussen diesel-directe voortstuwing (conventioneel) of dieselelektrisch mag daarom gezien worden als een voorbeeld van fysische systeemintegratie (4.2). Dieselelektrische voortstuwing is op zichzelf geen vernieuwend concept en is dan ook al meermalen toegepast in zowel de zeevaart als de binnenvaart. Pagina 16 van 37

17 5 Voor en nabehandeling De meeste bestaande scheepsmotoren zijn dieselmotoren. Door het dieselen (zelfontbranding bij hoge temperatuur en druk) wordt veel NO X geproduceerd. Deze is schadelijk voor de gezondheid en is ook een belangrijke oorzaak van zure regen. Om die redenen wordt de emissie van NO X aan banden gelegd. Bij het dieselen ontstaat ook fijnstof, vaak aangeduid als PM (Particulate Matter). 5.1 SCR katalysator Reductie van NO X kan worden bewerkstelligd door gedoseerd toedienen van ammonia of urea aan de uitlaatgassen. NO x en de reactant (ammonia of urea) reageren boven een katalysator om stikstof en water te vormen (selectieve katalytische reductie SCR staat voor Selective Catalytic Reduction). In het geval van urea wordt er ook CO 2 gevormd. De temperatuur dient hoog genoeg te zijn om de chemische reacties te laten plaatsvinden. Deze systemen worden in het wegvervoer veelvuldig toegepast en zijn erg effectief: 80% NO x -reductie. SCR installaties zijn al aan boord van verschillende schepen geïnstalleerd, onder andere het ms Synthese 11 en het ms Alm. 5.2 Roet filters Roetfilters reduceren de roet of fijnstof uitstoot van dieselmotoren. Door vervuiling in de brandstof of onvolledige verbranding bevatten uitlaatgassen roetdeeltjes. Dit zijn kleine deeltjes vaste stof, welke afgevangen worden met een roetfilter, terwijl de rest van de uitlaatgassen alsnog uitgestoten wordt. Roetfilters reduceren dan ook alleen de roetuitstoot en niet de CO 2 - of NO x -uitstoot. Een vermindering van de roetuitstoot van 95% of meer is op deze manier goed haalbaar. Roetfilters zijn al aan boord van enkele binnenvaartschepen geïnstalleerd. 5.3 Water injectie in de cilinder Door water te injecteren in de cilinder van een dieselmotor worden piektemperaturen en hete vlamzones verminderd met als gevolg een lagere NO x - uitstoot. Deze techniek is niet echt een nabehandeling, maar meer een motorinterne emissiereductie technologie. Andere uitstoot wordt niet gereduceerd door deze technologie. Een reductie van NO x in de orde van grootte van 50% mag verwacht worden met deze technologie. Voor zover bekend wordt waterinjectie direct in de cilinder niet toegepast in de binnenvaart. Dit heeft waarschijnlijk te maken met problemen met de waterinjectoren en het voor handen zijn van andere, effectievere NO x verwijderingstechnieken. 5.4 Water bij inlaatlucht (bijv. swirlflash) Evenals waterinjectie in de cilinder vermindert deze techniek piektemperaturen en daarmee NO x -uitstoot. Deze techniek is niet echt een nabehandeling, als wel een voorbehandelingstechniek. NO x -reductie van enkele tientallen procenten is haalbaar Pagina 17 van 37

18 door het bevochtigen van de inlaatlucht. De techniek wordt voor zover bekend niet toegepast in de binnenvaart. 5.5 Waterstofinjectie in de motor Door waterstof te injecteren in de motor ontstaat een betere verbranding van de diesel waardoor de uitstoot van stikstofoxiden wordt verlaagd. Er hoeft geen waterstof mee te worden vervoerd omdat dit gemaakt kan worden met behulp van een generatorset. Er is nog geen algemene goedkeuring voor het gebruik van waterstofinjectie in de binnenvaart. Wel loopt er momenteel een schip specifieke aanvraag voor een ontheffing zodat de techniek in de praktijk getest kan gaan worden. Pagina 18 van 37

19 6 Buitenkant van het schip Hoe minder weerstand een varend schip door het water ondervindt, hoe minder energie er nodig is om de weerstand te overwinnen. De weerstand van een binnenschip bestaat uit de golfmakende en de visceuze weerstand. De visceuze weerstand kan worden verminderd door het achterschip goed vorm te geven, maar bijvoorbeeld ook door de toepassing van luchtsmering, of van een scheepshuid met minder weerstand zoals de door scheepswerf De Schelde ontwikkelde haaienhuid. De golfmakende weerstand heeft direct te maken met de vorm van het schip en kan worden verminderd door het ontwerp van voor- en achterschip te optimaliseren, bij voorkeur voor de vastgestelde maatgevende ontwerpconditie (zeg: gemiddelde vaarconditie). Het rendement van de voortstuwers bij binnenschepen is over het algemeen laag. Dit komt vooral door het feit dat de schepen varen in vaarwegen met beperkte vaardiepte waardoor de diameter van de voortstuwers relatief klein is. In zijn algemeenheid geldt: kleinere schroeven hebben een lager rendement dan grote schroeven. Door slim ontwerp van de onderwatervorm en van voortstuwers kan in de orde van 30% brandstof worden bespaard. Onderscheid tussen nieuwe en bestaande schepen is hierbij zeker van belang. Bij bestaande schepen zal het effect minder zijn, omdat er minder vrij ontworpen kan worden. De maximale besparing bij bestaande schepen ligt maximaal in de orde van 10%. 6.1 CFD voor optimalisering voor- en achterschip Op basis van een toegeleverd ontwerp worden de lijnen van voor- en achterschip geoptimaliseerd. Bij het achterschip wordt daarbij rekening gehouden met de interactie tussen het achterschip en de voortstuwers. Bij de optimalisatie van het voorschip wordt gebruik gemaakt van potentiaal programma's (MARIN gebruikt daartoe het softwareprogramma RAPID) en bij het achterschip van programma's die visceuze verschijnselen kunnen berekenen (MARIN gebruikt in deze het softwareprogramma PARNASSOS). Nieuw zijn programma's die ook de effecten van appendages (roeren, uithouders) kunnen berekenen (MARIN gebruikt hiertoe het softwareprogramma ReFRESCO). De positieve effecten zijn afhankelijk van de mogelijkheden die het ontwerp nog biedt voor verdere verbetering van de lijnen. Dit wordt weer mede veroorzaakt door de speelruimte die nog over is als aan de overige (veelal economische) voorwaarden wordt voldaan. Het effect is globaal 2% verbetering door aanpassen van het voorschip en orde 5% door verbeteringen van het achterschip. De kosten zijn zeer laag in relatie tot de opbrengsten. CFD wordt ook bij binnenschepen meer en meer toegepast vanwege het feit dat de kosten relatief laag zijn in verhouding tot de te behalen positieve effecten. 6.2 ACCESS (luchtsmering) Door het toepassen van luchtsmering in de vorm van luchtkamers die in het vlak van het schip worden aangebracht wordt de wrijvingsweerstand van de schepen Pagina 19 van 37

20 verminderd. Het water onder het schip stroomt dan langs lucht en dat levert minder weerstand op dan stromen langs de stalen scheepshuid. Het onderstaande plaatje geeft een impressie hoe luchtsmering in de binnenvaart kan worden toegepast. Het verwachte effect is (gemiddeld) netto in de orde van 15% verbetering. Er is zowel bij MARIN als bij het Duitse DST veel onderzoek naar deze vorm van luchtsmering uitgevoerd onder andere in het kader van de projecten PELS 1 en 2 en het EU project SMOOTH. Ook zijn er ware grootte proeven gedaan met het schip de Kraichau. Damen Shipyards heeft deze vorm van luchtsmering gepatenteerd. Het lijkt zeer geschikt voor binnenschepen omdat deze geen last hebben van bewegingen door golven. Door deze bewegingen ontsnapt namelijk lucht uit de kamers en dat maakt luchtsmering minder effectief. Daarbij is de vorm van het schip erg belangrijk: een mooie omstroming voorkomt dat er veel lucht uit de luchtkamers ontsnapt. Ook is de snelheid van het schip van belang: hoe hoger de snelheid, hoe minder positief het effect van de luchtsmering is. Damen Shipyards gaat mogelijk het concept van luchtsmering verder toepassen. 6.3 Vulling lege ruimte bij duwbakken ivm verstoring van de stroming In geval van een duwbakformatie doet zich soms een discontinuïteit voor bij de koppeling tussen de bakken. Bakken vormen een min of meer gestroomlijnde eenheid als er sprake is van koppeling van rechte stevens. Bij de koppeling een rechte en een schuine steven doet zich een discontinuïteit voor. Het dicht maken ( vlak werk maken ) van de discontinuïteit zal deze weerstand reduceren. De extra weerstand zal enige procenten van de totale weerstand zijn, wellicht in de orde van 5%. Er zijn uit de literatuur patenten bekend die beogen het gewenste effect te bereiken. Het lastige is om een constructie te verzinnen die en mooi aansluit en eenvoudig aan te brengen is. Ook de materiaalkeus is niet zo eenvoudig: er treden grote krachten op. Alleen bij sommige koppelverbanden worden alleen aan de zijkant platen aangebracht om de overgang min of meer te stroomlijnen. Dit zal enig effect hebben, maar geeft bij het koppelen wel enige overlast. Pagina 20 van 37

21 Er is in de praktijk nog geen sprake van het vullen van de ledige ruimte met materialen die de discontinuïteit kunnen opheffen en tevens sterk genoeg zijn om de grote optredende krachten aan te kunnen. 6.4 Ecospeed (wrijvingsreducerende coating) Door een wrijvingsreducerende coating op de huid aan te brengen verlaagt de wrijvingsweerstand bij de schepen. Dit zal een positief effect hebben (vooral doordat de wrijving in de weerstand bij binnenschepen dominant is) ware het niet dat de schepen vaak varen op beperkt water en de bodem niet ver van de scheepshuis is. Naast de aanwezigheid van allerlei vervuiling in het water (allerhande afval op de bodem) worden de schepen op de rivier ook nog eens blootgesteld aan de schurende werking van zand en grint waardoor de verf niet lang zal houden. Deze wijze van coating wordt vanwege de kosten en de korte levensduur niet toegepast. 6.5 Catamaran schip Catamaran schepen hebben 2 drijvers die samen aanzienlijk minder weerstand opleveren dan het geval is bij een schip met één romp. De weerstand van een catamaran kan veel minder zijn dan die van een schip met een enkele romp en oplopen tot in de orde van 50%. Mede om die reden kunnen catamarans hard varen terwijl het brandstofverbruik nog binnen redelijke grenzen blijft. Daarom zijn ze aantrekkelijk voor het vervoer van passagiers. Voor het transporteren van vracht (ook containers) hebben ze te weinig draagvermogen en worden daar dan ook tot op heden niet toegepast. 6.6 Drijfvermogen vergrotende elementen Vooral in tijden van laag water op de rivier (die naar verwachting door klimaatverandering in de toekomst steeds vaker zullen voorkomen) kunnen schepen minder diep afladen waardoor ze minder lading kunnen meenemen. Door het aan de zijkanten van het schip aanbrengen van luchtkamers (bij laag water) wordt het drijfvermogen vergroot waardoor er evenredig meer lading kan worden meegenomen. DST heeft in het recente verleden aandacht aan deze oplossingen besteed. Het effect op de hoeveelheid mee te nemen lading kan aanzienlijk zijn maar het lijkt in de praktijk erg ingewikkeld om de constructie van de schepen er op aan te passen en de segmenten constructief voldoende sterk aan het schip te bevestigen. Het lijkt eenvoudiger om meer laadruimte te realiseren middels het duwen van een extra bak voor het schip. Het wordt tot op heden niet toegepast bij binnenschepen. Pagina 21 van 37

22 7 Voortstuwing 7.1 Adjustable tunnel Een tunnel wordt aangebracht om twee redenen: i) om het water beter naar de schroeven te krijgen in geval van varen in beperkte waterdiepte en ii) om het aanzuigen van lucht bij vertrek en achteruitslaan te voorkomen. Tunnels worden veel gebruikt op binnenvaartschepen, omdat ze bij laag water voor een juiste waterstroming in de schroeven zorgen. Echter, een conventionele tunnel heeft ook nadelen: meer weerstand van het schip, een lagere efficiency en dus meer brandstofverbruik bij dieper water. Bovendien varen geladen binnenvaartschepen ongeveer 85% van de tijd in dieper water en gedurende deze tijd is een tunnel overbodig. In het kader van lopende projecten bij MARIN wordt aan deze problematiek aandacht besteed (Projecten SAVE, MoVeIT! en Smart fairways (Spoor 3, Cluster 2, Perceel 2)). Het positieve effect voor aanzuigen van lucht is in de praktijk wel aangetoond. Het effect is dan als gezegd- juist het voorkomen van luchtaanzuigen en niet het behalen van een rendementsverbetering. De adjustable tunnel kan worden ingeklapt bij het varen en uitgeklapt bij het vertrekken en achteruitslaan. Er is er nog niet één aan boord van een binnenschip geplaatst: men is bij de binnenvaart niet gecharmeerd van bewegende delen onder water, vanwege het feit dat die -juist wanneer dat niet mag gegeven de operationele omstandigheden- vast gaan zitten. Als deze systemen in de zeevaart vast gaan zitten is de kans op problemen kleiner, gezien de grotere bodemvrijheid. 7.2 Contra-rotating propeller De voortstuwers bestaat uit twee achter elkaar geplaatste schroeven die tegengesteld draaien. De achterste schroef haalt voor een deel de rotatie -die door de voorste schroef wordt gegenereerd- uit het water. De voorste schroef kan zijn voorzien van een buis om de schroef voor een nog beter rendement. Pagina 22 van 37

23 This image cannot currently be displayed. IDVV schone schepen Deelrapport 2 Inventarisatie en categorisering 31 juli 2013 Het zijn relatief dure systemen maar ze hebben wel een hoog rendement. De rendements-verbeteringen kunnen oplopen tot wel 15%. Voor erg zwaar belaste schroeven (bijvoorbeeld in de duwvaart) zijn deze schroeven niet geschikt, maar voor veel conventionele zelfvarende scherpen wel. Bijkomend voordeel is dat de diameter van de schroeven kleiner kan zijn zodat ze altijd in voldoende mate onder water zijn, waardoor het risico om lucht aan te zuigen bij vertrek en achteruitslaan gering is. Er varen enkele schepen met deze schroeven (zoals de Jade) en de resultaten zijn goed. Ook de nieuw bestelde Semper-fi (VOF Carpe Diem) en de smart barge worden met twee dubbelschroevers worden uitgerust. 7.3 Scheepsschroef-dopmoer met vinnen De dopmoer met vinnen (ook wel propeller naaf vinnen genoemd) is voor de schroef geplaatst en genereert een rotatie in het water op zodanige wijze (contra roterend) dat minder energie in de vorm van roterend water achterblijft achter de schroef en tevens de drukweerstand van de naaf zelf wordt verlaagt. Het effect kan oplopen tot enige procenten verbetering. Deze techniek wordt tot op heden in de binnenvaart niet toegepast. 7.4 Walvisstaart Door gebruik te maken van de beweging die de staart van een walvis maakt bij de voortstuwing kan in theorie worden beschikt over een voortstuwer met een hoog rendement: grote hoeveelheden water worden met een lage versnelling naar achteren verplaatst. Het effect van deze voortstuwers is in theorie dan ook erg positief. Een bezwaar is echter de technische realisatie ervan: de constructie heeft de neiging sterk te trillen vanwege het feit dat de aandrijving vanaf de zijden precies simultaan moet worden uitgevoerd. Dit kan worden voorkomen door de aandrijving vanuit het midden te laten plaatsvinden en de voortstuwende bladen van daaruit naar de zijden te laten uitsteken (systeem van Van Voorden). Daar wreekt zich echter weer het volume van het centrale deel van de aandrijving: dat levert weer extra weerstand op. Het positieve effect is daarmee kleiner. Volgens planning zal een eerste 10 m schip worden uitgerust met het Van Voorden systeem om het verder technisch te optimaliseren. Er wordt daarnaast nader Pagina 23 van 37

24 onderzoek verricht naar verdere mogelijkheden van het walvisstaartconcept in het EU project Streamline. 7.5 Ofoil Door gebruik te maken van de beweging die de staart van een pinguïn maakt bij de voortstuwing kan ook worden beschikt over een voortstuwer met een hoog rendement. Ook in dit geval is in theorie een hoog rendement mogelijk. Ook hier is de constructie het lastige punt. Het systeem is gepatenteerd door Ofoil. Ofoil is in de laatste fase van een succesvolle vereenvoudiging en verbetering van het aandrijfmechanisme. De verwachte verbetering van het rendement is meer dan 15%. 7.6 Distributed propulsion Binnenschepen hebben vaak te maken met beperkt water onder de kiel. De schroeven worden daardoor moeilijk aangestroomd. Een oplossing daarvoor is om meerdere kleinere schroeven te gebruiken (die per stuk minder zwaar worden belast). Positief is dat de schroeven een beter rendement hebben doordat ze een betere aanstroming hebben maar negatief is dat kleinere schroeven in het algemeen een lager rendement hebben dan die met een grotere diameter. Een dergelijk systeem is toegepast in een nieuwe veerboot naar Texel van de TESO. In de binnenvaart wordt het tot op heden niet toegepast, wel wordt er verder naar het concept gekeken in het project Streamline. Pagina 24 van 37

25 8 Thema: Combinatie 8.1 Q Barge Q barge is een initiatief van Johan Vermeer en Anton van Megen om het gebruik van kleine vaarwegen nieuw leven in te blazen. Het idee is om daarbij geen accommodatie aan boord te hebben maar gebruik te maken van trajectschippers. De Klasse II schepen hebben een vierkant ruim en zijn voor en achter voorzien van azimuthing thrusters voor de voortstuwing. Op grotere vaarwegen kunnen de Barges worden gekoppeld tot grotere eenheden. Er is een lopende Euregio project (Navingo) waarin de aandacht op het nieuwe concept wordt gericht. 8.2 Barge Trucks Ook de Barge Truck (BT) is een concept om het gebruik van kleine vaarwegen te stimuleren. Het project is voortgekomen uit een SBIR programma van Senternovem (nu geheten: AgentschapNL) en ontwikkeld door DLD. DLD is later overgenomen door MARIN. In dit geval wordt het transportprobleem opgelost met kleine duwbootjes in combinatie met duwbakjes (ook Klasse II). De duwbakjes kunnen tevens dienen als drijvende opslagruimte. Vanwege het feit dat één duwboot veel transporten met bakjes kan verzorgen kan iets meer worden geïnvesteerd in de kwaliteit van de aandrijving zodat de milieueffecten heel gering kunnen zijn. De bakken kunnen op grotere vaarwegen worden gekoppeld. Er is tot op heden nog geen launching customer gevonden. 8.3 E3 Tug Het doel van de E3 sleepboot van Damen ship yards is om het effect op het milieu van operaties in de haven van een sleepboot te verminderen. E3 betekent: Efficiënte operaties, minder milieubelastend (environmental friendly) en economisch te exploiteren. Een belangrijk aspect van de E3 sleepboot is dat er sprake is van hybride aandrijving waarbij gebruik wordt gemaakt van de opslag van elektrische energie in accu s. Centraal staat dat de energie steeds op een optimale wijze wordt opgewekt en motoren zo weinig mogelijk slecht worden belast waardoor het rendement afneemt. De energie die daardoor soms in te grote mate wordt opgewekt wordt opgeslagen in de accu s en wordt gebuikt voor het hulpbedrijf en voor de voortstuwing als er relatief weinig vermogen wordt vereist. 8.4 Mer-Green De Mer-Green is een nieuw ontwerp van een serie Klasse IV schepen van Mercurius scheepvaart b.v. De schepen zijn relatief klein (85 m) en kunnen toch 90 TEU meenemen. Het is dan ook voor het vervoer van containers dieper het in het achterland een mooi en commercieel aantrekkelijk concept. Het eerste schip van deze klasse vaart. Het ontwerp wordt nog verder verbeterd in het kader van het Joint Industry Project SAVE wat bij MARIN wordt uitgevoerd. Pagina 25 van 37