Verduurzaming in de binnenvaart: de toekomst van aandrijftechnieken

In de binnenvaartsector is verduurzaming een belangrijk thema. In de sector is namelijk een afspraak gemaakt om in 2050 bijna volledig emissieloos te zijn. Nieuwe aandrijftechnieken, maar ook alternatieve brandstoffen zoals HVO, FAME en methanol bieden kansen om emissies te verminderen en efficiënter te opereren. Als je ervanuit gaat dat een binnenvaartschip gemiddeld 20 jaar met zijn motor doet dan wordt het de komende jaren heel belangrijk om na te denken in welke aandrijflijn je investeert. Varen op diesel zal ook steeds verder ontmoedigd worden door het invoeren van nieuwe wetgeving. Lees ook: Wetgeving en verduurzaming in de binnenvaart: wat staat ons te wachten?

Deze techniek biedt voordelen zoals lagere emissies, verbeterde brandstofefficiëntie en een reductie op geluid. Maar: het is geen gegeven dat je minder verbruikt. Jurn Bergsma, eigenaar van Bergsma Shipping, vertelt dat een vaarprofiel belangrijk is bij het inrichten van je aandrijving, maar ook de veiligheid en het gebruik spelen daarin een rol.

In de afgelopen jaren heeft Bergsma ervaring opgedaan met een hybride systeem. Hij vindt dat schakelen van de elektromotor naar de dieselmotor “vrij langzaam” gaat. Dat is in gevallen dat je snel wat extra vermogen nodig hebt gevaarlijk. Om die reden wordt de elektromotor dus nog weinig gebruikt. Wanneer je gebruikmaakt van meerdere generatoren die de elektromotor van stroom kunnen voorzien, dan ben je flexibeler en kun je sneller schakelen. Je zult dan ook minder energie verbruiken.

Volgens Bergsma is een hybride aandrijving vooral interessant voor schepen die binnenlands of in het ARA-gebied (Amsterdam, Rotterdam en Antwerpen) varen. Een diesel-elektrische aandrijving waarbij verschillende dieselgeneratoren de elektromotor van brandstof voorzien, kan voor alle vaargebieden interessant zijn (als je de motor op de juiste manier gebruikt).

Frans Elbert, eigenaar van Scheepvaartbedrijf Terra B.V,. heeft ongeveer tien jaar een hybride systeem aan boord. Elbert merkt dat er verschillende voordelen aan een diesel-elektrische motor zitten: “Wanneer je elektrisch vaart, is er minder uitstoot en vaar je een stuk stiller. Ook het schakelen tussen de verschillende aandrijvingen verloopt soepel". Momenteel onderzoekt hij of het haalbaar is om op HVO te gaan varen. Zo wordt de CO2-uitstoot verder verlaagd.

Methanol-verbrandingsmotoren gebruiken methanol als brandstof. Dat produceert minder schadelijke emissies dan diesel. De beschikbaarheid van methanol en aanpassingen aan de motoren vormen wel uitdagingen.

In 2023 vroeg OCI Methanol Europe aan Alexander Wanders, mede-eigenaar van Unibarge, of zij wilden meedoen in een methanoltraject. Unibarge vervoert methanol van Rotterdam naar Delfzijl en OCI wilde graag dat het schip zelf ook op methanol ging varen. Daarom wilden ze het schip achteraf ombouwen (retrofitten) naar een methanol-aandrijving (dual fuel). Unibarge pakt bewust een aanjagende rol om innovaties aan te jagen in de sector.

Ondertussen zijn er goedkeuringen van alle instanties. Naar verwachting kan over een aantal maanden de ombouw daadwerkelijk plaatsvinden. Doordat Unibarge de eerste is die dit ontwikkelt, zat er veel tijd in onderzoek en afstemming met alle partijen die meehelpen aan de ontwikkeling.

“Belangrijk voor dit soort investeringen is dat er een meerderjarig partnership met de klant is, zodat er een rendabele businesscase is.” Bij een volgende investering zou Unibarge de voorkeur geven aan een partnership met de motorleverancier mits het heel innovatief is. Wanders: “De techniek in de binnenvaart is klaar voor de toekomst. Vroeger voer iedereen op één soort brandstof. We begonnen met LNG, vervolgens kwamen de biofuels en nu zijn er verschillende ontwikkelingen op het gebied van batterijen, methanol en waterstof. We zullen in de toekomst veel meer een mix zien van de verschillende energiedragers.”

In 2018 heeft Sjaak Oudakker van Oudcomb B.V. voor het eerst een diesel-elektrische aandrijving geplaatst op één van zijn schepen. Dat beviel goed en daarom ging hij nadenken over vervolgstappen. Oudakker is ervan overtuigd dat methanol een belangrijke rol gaat spelen in de transitie naar een volledig emissieloze binnenvaart.

De methanol-elektrische aandrijving is een variant die nog niet geleverd kan worden. Het laatste schip dat Oudakker ontwikkeld heeft, is daarom een methanol(-ready)-elektrische tanker met een accupakket van 1,6 MW. Daarmee kan hij ongeveer drie uur volledig emissieloos varen. Het schip is nu voorbereid om op methanol te varen, inclusief de benodigde goedkeuringen vanuit Lloyds en CCR. Door de modulaire opbouw kun je op een eenvoudige manier overstappen naar methanol.

Door de grootte van het schip was de hogere investering voor het klaarmaken voor methanol en de elektrische aandrijving procentueel gezien klein. Het voordeel dat hij zijn klanten en terminals kan bieden, is dat hij in de buurt van Natura2000-gebieden emissieloos kan varen. Inmiddels bereikt Oudakker ook een leeftijd dat hij gaat nadenken over bedrijfsopvolging. Zijn twee zonen zullen het bedrijf overnemen. Hij streeft ernaar om de schepen zo uit te rusten dat ze toekomstbestendig zijn en zijn zoons niet direct hoeven te investeren in verduurzaming.

Op de vraag of diesel-elektrische aandrijving efficiënter is, was het antwoord duidelijk: “Ik verbruik met een diesel-elektrisch schip van 5000 ton net zoveel als een schip met 3000 ton zonder elektrische aandrijving.” Dit voordeel haalt Oudakker door het schip beter te ontwerpen en door het gebruikt vermogen aan boord te optimaliseren. Daarom is het ook belangrijk dat je je personeel betrekt, zodat zij weten hoe de systemen het beste renderen. Het advies van Oudakker aan collega-ondernemers is dan ook: “Zorg ervoor dat je bij nieuwe schepen minimaal voor een diesel-elektrische aandrijving gaat en je personeel goed opleidt. Daarmee ben je goed voorbereid op de toekomst.”

Batterij-elektrische aandrijving maakt gebruik van accu's om elektromotoren aan te drijven. Deze technologie is volledig emissieloos. Ook is het schip veel stiller en zijn de onderhoudskosten aan de motor lager.

Marnix Vos van Nedcargo vertelt dat zij als doel hebben om in 2050 emissieloos te zijn. Hij heeft onderzocht welke vorm van emissieloos varen voor hen de beste optie is. Vanwege het type werk (vervoer van containers) en de kortere vaarafstanden tussen vaste terminals was batterij-elektrisch de beste soort aandrijving voor hen.

Vos laat weten dat bij het ontwerp van hun schip Den Bosch Max Groen (2021) vanaf het begin rekening is gehouden met het feit dat het schip in de nabije toekomst op een alternatieve energiebron zou varen. Daar is bij het ontwerp dus ook rekening mee gehouden door het schip modulair te bouwen. Hierbij staat de energiebron los van de aandrijving. Vanaf het begin vaart het schip al elektrisch en werd de elektriciteit opgewekt met dieselgeneratoren. Nu kan het ook varen op de nieuwe generatie ZESpacks (ongeveer 6 uur met één batterijcontainer van 2,9 MW). Dat zijn verwisselbare energiecontainers met een hoger vermogen.

Vos vervolgt: “Vanwege het pionieren met de nieuwe ZESpacks en de nieuwe MCS-connector (een grote stekker aan boord die handmatig op de ZESpack aangesloten wordt) heeft het even geduurd om het systeem werkend, robuust én veilig te krijgen. Uiteindelijk zijn ze goedgekeurd en gecertificeerd om met de verwisselbare containers te varen. Het is voor toekomstige gebruikers een plug & play-oplossing geworden.”

Tips voor ondernemers

Vos: “Als je een nieuw schip laat bouwen, zorg dat je deze elektrisch laat aandrijven en modulair bouwt. Later kun je altijd nog overstappen naar een duurzamer alternatief dan diesel. Mocht je direct willen investeren in batterij-elektrisch, zorg dan dat je een langdurig contract hebt, zodat je de hogere financiering kunt terugverdienen.” Subsidies en nieuwe wetgeving kunnen binnen een paar jaar zorgen voor een rendabele businesscase, doordat het prijsverschil tussen elektriciteit en diesel steeds kleiner wordt.

Hoe meer partijen gebruik maken van batterijcontainers, hoe sneller de ontwikkeling van de batterijcontainer zal gaan. Waardoor langere afstanden steeds realistischer worden.

Waterstof-elektrische aandrijving gebruikt waterstof als brandstof voor brandstofcellen. Die genereren elektriciteit voor de elektromotoren. Deze techniek biedt vooral een grotere actieradius dan bijvoorbeeld batterij-elektrische aandrijving.

Sara Ravazza van Future Proof Shipping (FPS) legt uit dat zij in eerste instantie zijn begonnen met FPS met het doel om de scheepvaart emissieloos te maken. Dat ze zelf schepen zouden exploiteren was in eerste instantie niet gepland. Nu hebben ze twee binnenvaartschepen die volledig op waterstof kunnen varen door verwisselbare containerized H2 Tanks (intermodale container voor het transport van gassen). De containerized H2 Tanks zijn eigendom van Air Liquide en kunnen op verschillende strategische plekken snel en eenvoudig gewisseld worden.

In het geval van FPS was er een klant die bij hen aangaf dat ze het transport van hun goederen 100% emissieloos wilden doen. De klant eiste dat het emissievrije logistieke proces geen tijdverlies zou opleveren. Door deze eisen en de lengte van de tour concludeerde FPS dat waterstof de beste energiedrager zou zijn. Vervolgens kozen ze voor containerized H2 Tanks, omdat het opslaan van waterstof in tanktainers nog te uitdagend was. Met twee containerized H2 tanks aan boord kun je ongeveer 18 tot 20 uur varen. Dat betekent voor zo’n traject dat je zonder bunkeren de volledige afstand in één keer kunt afleggen.

Zo’n systeem ontwikkelen vroeg om veel geduld. Door goede samenwerkingen met verschillende partijen is het toch gelukt om de juiste certificeringen te krijgen. Veiligheid is hierin een belangrijk thema geweest. Zeker voor het wisselen van de containerized H2 tanks op verschillende terminals. Ook personeel juist opleiden was belangrijk om de veiligheid te kunnen waarborgen.

Tijdens de opstart van FPS hoopten ze dat het verschil in kosten tussen waterstof en diesel ondertussen kleiner zou zijn geworden. Dat is helaas nog niet het geval, maar aankomende wetgeving zal dit verschil verder verkleinen. Ook was de verwachting dat het voor verladers makkelijker zou zijn om de overstap naar emissieloos transport te maken. Dit vraagt om samenwerking als je als enkele verlader niet een voldoende grote ladingstroom hebt om een volledig schip te vullen. Insetting (het verminderen van CO2-uitstoot binnen je eigen waardeketen door duurzame projecten te ondersteunen) zou hiervoor een goede oplossing kunnen zijn. “Als alle verladers bereid zouden zijn om 5% van hun aandeel emissieloos te vervoeren, zou dat al een enorme impact hebben op de transitie naar een emissieloze binnenvaart,” aldus Ravazza.

Tips voor ondernemers

Voor de toekomst is het volgens Ravazza heel belangrijk om goed te kijken naar waar de behoeften van de klant liggen. “Er is geen one-size-fits-all-oplossing, waardoor voor kortere afstanden een batterij-elektrische aandrijving bijvoorbeeld juist interessant kan zijn. De crux is om vooraf vooral goed na te denken over de langere termijn en te zorgen voor diversiteit in je vloot. Als laatste tip: werk samen en leer van de ervaringen van anderen.”

De binnenvaart evolueert snel en maakt nu al gebruik van verschillende aandrijflijnen. In de toekomst zullen schepen verschillende energiedragers gebruiken, afhankelijk van kosten, efficiëntie, vaarafstand, bunkerinfrastructuur en duurzaamheid. Door ervaringen te delen, kunnen ondernemers slimmer investeren in nieuwe technologieën.

De EICB is momenteel ook bezig kennis te vergaren over de benodigde componenten en de bijbehorende kosten voor het elektrisch varen. Zo kunnen ze er goed advies over geven. Daarbij wil EICB vanuit het SYNERGETICS project een tool bouwen waarin schippers de kosten kunnen laten berekenen voor de verschillende alternatieve brandstoffen, waaronder elektrisch varen.

De komende jaren zullen alternatieve aandrijflijnen verder ontwikkelen en zal het prijsverschil tussen diesel en alternatieve brandstoffen verkleinen door RED III (Renewable Energy Directive III, een Europese richtlijn) en ETS2. Dit maakt investeren in toekomstbestendige aandrijflijnen steeds aantrekkelijker. Investeren in conventionele dieselaandrijving kan een slechte investering worden door de snelle verschuiving naar duurzame alternatieven. Het is belangrijk om nu te kiezen voor toekomstbestendige technologieën die bijdragen aan een emissievrije toekomst, waarbij een diesel-elektrische of hybride aandrijving een goede start is.