In de Green Deal die de maritieme transportsector afgelopen jaar sloot met minister Van Nieuwenhuizen van Infrastructuur en Waterstaat, is onder meer afgesproken dat de binnenvaart in 2050 emissievrij en klimaatneutraal is. Om dat doel te realiseren zou de elektrisch aangedreven duwboot ELEKTRA een grote rol kunnen spelen. De Technische Universiteit Berlijn ontwikkelt samen met een aantal andere ondernemingen dit met waterstofgeneratoren uitgerust schip. De ELEKTRA komt nog dit jaar in de vaart. De duwboot pendelt in eerste instantie tussen Hamburg en Berlijn. Later wordt ook Stettin aangedaan. De duwboot is 20 meter lang en 8,2 meter breed. Het kan een enkele duwbak vervoeren.
De binnenvaart is al een relatief schone manier van goederentransport. Een gemiddeld schip stoot wel tot zes keer minder CO2 uit dan een vrachtauto. Verreweg het minst is de uitstoot per tkm in het bulkvervoer per 6-baks duwstel. Met de voortstuwing van één duwboot wordt een lading van 16.000 ton vervoerd. (Bron: Binnenvaartcijfers).
Prof. Dr.-Ing. Gerd Holbach van de Technische Universiteit Berlijn vertelde aan Innovation Origins over dit toonaangevende project waardoor de binnenvaart geëlektrificeerd kan worden.
,,Het doel van het project is”, aldus Holbach, ,,de techniek van de waterstof- en brandstofceltechnologie aan boord van een schip in de praktijk te testen. Dat moet leiden tot verder inzicht in hoe de binnenvaart aan emissieloze voortstuwing geholpen kan worden. Het hybride aandrijvingsconcept bestaat uit brandstofcellen en accumulatoren. We willen met dit project de haalbaarheid aantonen van waterstof als directe of indirecte energiebron voor de scheepvaart, met al zijn specifieke eisen.
Ontwikkelen van infrastructuur voor het bunkeren
Daarnaast ontwikkelen we concepten ontwikkeld voor de de infrastructuur. Ook dit schip moet bunkeren. Het gaat daarbij om het opladen van de accu’s met walstroom en om de bevoorrading van de brandstofcellen met waterstof. De infrastructuur van Berlijn Westhafen is al voldoende voor het eerste gebruik op de route Berlijn – Hamburg. Vooral de waterstoftoevoer kan snel en economisch worden gerealiseerd, omdat er geen klassiek bunkerproces is. De containers waterstof kunnen snel worden uitgewisseld met behulp van de eigen scheepskraan. Dat kan in principe aan elke kade.
Goedkeuring verkrijgen voor scheepvaartgebruik van noodzakelijke componenten
,,Een van de basisvereisten van het ELEKTRA-project was om zoveel mogelijk gebruik te maken van standaardcomponenten en geen ontwerp op maat te ontwikkelen voor het specifieke doel. Dat zou veel te duur zou zijn en niet binnen het tijdsbestek mogelijk zou zijn. Het praktische gebruik van de technologie en de interactie tussen de componenten moet aan boord getest. Vrijwel geen enkele van de vereiste onderdelen hebben goedkeuring voor speciaal maritiem gebruik. Het is daarom noodzakelijk om goedkeuring te verkrijgen en om de componenten voor het eerst op elkaar af te stemmen. Dat is nog nooit eerder gebeurd.
De ELEKTRA wordt aangedreven door twee 200-kilowatt-elektromotoren. Deze halen voor de kortere afstanden hun energie uit een enorm accublok, dat 3,2 megawatt-uur kan opslaan. Dat blok bevindt zich achter het stuurhuis. Daar staan ook zes containers met in totaal 750 kilo waterstof onder een druk van 500 bar. Die voeden de 3 brandstofcellen die elk een capaciteit hebben van 100 kilowatt. Deze leveren stroom als de accu’s op dreigen te raken. Op het dak van het stuurhuis zijn zonnecollectoren aangebracht.
Actieradius duwboot meer dan 400 kilometer
,,In principe zorgen bij langere afstanden de brandstofcellen voor de voortstuwing van het schip. Om piekbelastingen op te kunnen vangen kunnen de accumulatoren worden ingezet. De drie brandstofcellen kunnen onafhankelijk van elkaar worden bediend, zodat ze altijd optimaal kunnen functioneren. Het schip kan zonder nieuwe energie op te nemen bij een stuwkrachtbelasting van 1.500 ton meer dan 400 km afleggen. Waarbij waterstof de absolute hoofdrol speelt van beide energiesystemen.
Vaarassistent voor optimaal gebruik van energie en route-omstandigheden
Behalve een compleet nieuw energiesysteem voor duwboten, ontwikkelt de TU Berlin ook een speciaal navigatiesysteem. Deze ‘vaarassistent’, zegt Holbach, ,,is duidelijk meer dan alleen een soort TomTom voor de scheepvaart. Het is een combinatie van een navigatiesysteem en een boordcomputer, zoals je die ook in auto’s hebt. In dat geval communiceren de systemen niet met elkaar. Het systeem op de ELEKTRA houdt rekening met milieugegevens (stromingen, wind, ijsverschuiving, temperaturen), scheepseigen gegevens zoals diepgang en verplaatsing van het betreffende konvooi, niveaus van de energieopslagbatterij en de weerstand. Die gegevens worden gebruikt om de besturing van het schip zo gunstig mogelijk te laten verlopen wat energieverbruik en kosten betreft. Het systeem assisteert echter niet alleen de schipper, maar levert ook informatie aan de logistieke afdeling aan wal, zodat aansluitende transporten heel nauwkeurig gepland kunnen worden.
Hybride systeem marktrijp aan het einde van dit decennium
Het innovatieve accumulator- en brandstofcelsysteem moet naar verwachting van Holbach aan het einde van het decennium marktrijp zijn. Dan is aangetoond dat dit voortstuwingssyteem voor binnenschepen werkt. “Tijdens de praktijktest met de ELEKTRA willen we ook gegevens verkrijgen over zaken als levenscycluskosten en andere economische randvoorwaarden.”
Andere IO-artikelen over vergroening van de scheepvaart leest u via deze link
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
