André Oerlemans 14 december 2022, 10:30

Hoe de scheepvaart zonder CO2-uitstoot gaat varen

Net als andere industrietakken moet ook de scheepvaart zijn CO2-uitstoot beperken en rond 2050 CO2-neutraal varen. Dat betekent dat stookolie, diesel en LNG vervangen moeten worden door waterstof, methanol of biobrandstoffen. Dankzij miljoenensubsidies komen projecten als Sh2ipdrive, MENENS en Condor met innovaties en veelbelovende projecten. Begin 2023 gaan de eerste emissieloze schepen op waterstof varen.

De FPS Maas wordt in 2023 het eerste binnenvaartschip op waterstof. Ook zusjes Waal en Rijn gaan op die manier emissieloos varen. | Credits: Future Proof Shipping

De scheepvaart is wereldwijd verantwoordelijk voor 2,9 procent van alle CO2-uitstoot. De Nederlandse binnenvaartvloot telt zo’n 5000 schepen. Vorig jaar meerden 34.700
zeeschepen aan in Nederlandse havens. De zee- en binnenvaart stoot volgens het CBS
jaarlijks 7,6 miljard kilo CO2 uit, 4,4 procent van de totale uitstoot. Net als de luchtvaart, bleef de scheepvaart lang buiten schot als het om internationale klimaatmaatregelen ging, maar daar kwam tijdens de top in Parijs verandering in. De Internationale Maritieme Organisatie (IMO) ging, mede onder druk van de Europese Unie, overstag en gaat de uitstoot van schepen fors verminderen. In elk geval met 70 procent in 2050 en daarna nog verder. Ook valt de sector vanaf 2024 net als andere industrieën onder het Europese emissie handelssysteem (ETS) en moet ze in de EU gaan betalen voor de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen.

Alternatieve brandstoffen

De beste manier om CO2-uitstoot te verminderen is varen op andere brandstoffen. Terwijl binnenvaartschepen de afgelopen jaren aan steeds strengere emissie-eisen
moesten voldoen – van de vroegere CCRII tot de huidige Fase V – zorgt met name de stookolie waarop de meeste zeeschepen varen voor extreem veel uitstoot van broeikasgassen. Een klein deel van de binnenvaartschepen hebben een nabehandelingssysteem voor uitlaatgassen en varen tegenwoordig diesel- of LNG-elektrisch, maar toch moet ook daar de uitstoot van roet, fijnstof en broeikasgassen verder naar beneden. Daarom worden nu talloze nieuwe, alternatieve brandstoffen en technieken onderzocht, getest en toegepast. Van waterstof en methanol tot biobrandstof.

Lees hier meer over duurzame stookolie

Eerste schepen op waterstof

Een van de veelbelovende nieuwe brandstoffen voor schepen is waterstof. Volgend jaar gaan in Nederland de eerste binnenvaartschepen ter wereld daar op varen. Containerschip de FPS Maas
wordt nu hiervoor omgebouwd en is in februari 2023 het eerste bestaande schip dat volledig op waterstof gaat varen. Eigenaar Future Proof Shipping (FPS) wil de komende vijf tot tien jaar een vloot van tien emissieloze binnenvaart- en kustvaartschepen laten bouwen. Het eerste nieuwbouwschip dat volgend jaar op groene waterstof gaat varen is de Antonie
van eigenaar Lenten Scheepvaart.

Lees hier meer over de Antonie

Aandrijving uit het lab

De waterstofaandrijving voor die schepen is ontwikkeld en gebouwd in het HEAT lab
(Hydrogen & Energy Applied Technologies) van scheepsmotorenleveranciers Koedood en De Ruyter in Sliedrecht. Het is het eerste zogeheten fieldlab in Nederland, waar het gebruik van waterstof voor de scheepvaart wordt onderzocht en getest, samen met studenten van TU’s en andere scholen. De FPS Maas krijgt een elektromotor, een batterij en drie brandstofcelunits. Elke unit telt 32 brandstofcellen die waterstof omzetten in 300 kilowatt aan elektriciteit. Zo krijgt het schip een vermogen van 900 kilowatt, omgerekend 1200 pk. Het batterijpakket van 500 kilowatt is nodig als back-up en voor momenten dat er meer vermogen nodig is. De vierde installatie is gebouwd voor de Antonie. De volgende stap van HEAT-lab is het ontwikkelen van een motor waarin waterstof echt wordt verbrand. “We hebben ook subsidie gekregen om een bestaande verbrandingsmotor daarvoor om te bouwen”, zegt projectleider Sander Roosjen, R&D manager bij Koedood Marine Group.

Cor de Ruyter (links) en Sander Roosjen bij de eerste waterstofaandrijving voor binnenvaartschepen ter wereld, die bestemd is voor containerschip de FPS Maas. | Credit: Rinie Boon

Kennis opbouwen

Koedood en Future Proof Shipping maken samen met 23 andere partijen ook deel uit van het consortium Sh2ipdrive
(Sustainable Hydrogen Integrated Propulsion Drives), dat begin dit jaar 24,2 miljoen subsidie kreeg van het R&D Mobiliteitsfonds van RVO. Hierin onderzoeken grote bedrijven en scheepswerven in de maritieme sector samen met TU’s, TNO en bijvoorbeeld Shell onder meer hoe je waterstof veilig en praktisch kunt vervoeren en opslaan, hoe brandstofcellen geoptimaliseerd kunnen worden en hoe toekomstige waterstofschepen modulair ontworpen kunnen worden. “Ons doel is vooral om kennis op te bouwen die toegepast kan worden bij het daadwerkelijk bouwen of ombouwen van schepen op waterstof”, zegt projectleider Dirk de Jong van Sh2ipdrive en Future Proof Shipping.

Ruim 40 schepen op waterstof

Die kennis kan onder meer gebruikt worden door het Condor-project, een consortium van ongeveer 45 partijen zoals zeehavens en rederijen, geïnitieerd door het Havenbedrijf Rotterdam en de Provincie Zuid-Holland. Dat wil de komende tien jaar 40 tot 50 binnenvaart- en kustvaartschepen waterstof-elektrisch laten varen. Die waterstof wordt onder druk opgeslagen in containers. Die zijn straks net als de brandstofcellen en de batterijen voor emissieloze aandrijving te huren of te leasen door de scheepseigenaren. “De technologie is voor veel scheepseigenaren te duur om in te investeren en bovendien nog ingewikkeld”, legt projectleider Marjon Castelijns uit. “De eerste keer dat ik vier jaar geleden over varen op waterstof begon werd ik uitgelachen. Als binnenkort het eerste schip op waterstof gaat varen, kan niemand meer zeggen dat het niet kan.”

Helemaal elektrisch varen op batterijen

Condor is eigenlijk ook de volgende fase van project ZES
(Zero Emission Services), dat dit jaar 50 miljoen euro subsidie kreeg uit het Nationaal Groeifonds. Bij dit concept varen schepen geheel elektrisch op verwisselbare batterijen, die in grote containers aan boord worden geplaatst. De batterijen betaalt de scheepseigenaar per gebruik. De Alphenaar
was in 2021 het eerste ZES-schip dat op deze manier ging varen. Het elektrische schip vaart tussen Alphen aan den Rijn en Moerdijk voor bierbrouwer Heineken en kan bij het laden en lossen een nieuwe batterij aan boord hijsen en de reis meteen voortzetten. Batterijbouwer 247 Energy gaat zelfs nog verder en wil de batterijen aan boord van pendelschepen binnen vijftien tot dertig minuten opladen met een superbatterij, zodat de container niet meer gewisseld hoeft te worden. “Voor kleine afstanden en pendels is dit een prima oplossing om emissieloos te varen, maar als je verder zonder uitstoot wilt varen moet je richting waterstof”, zegt Castelijns.

Lees hier meer over de Alphenaar

Methanol als transitiebrandstof

Omdat het gebruik van waterstof nog in de kinderschoenen staat, is er een andere brandstof nodig die tijdelijk op grote schaal gebruikt kan worden om de CO2-uitstoot van schepen omlaag te brengen. Methanol is zo’n transitiebrandstof. Ook bij de verbranding van methanol – in feite gewoon alcohol – komt CO2 vrij, maar toch is die brandstof een stuk groener dan de bestaande. Voor methanol zijn CO2 en waterstof nodig. Die waterstof kan met wind- of zonnestroom op een duurzame manier worden gemaakt en de benodigde CO2 kan afgevangen worden van de industrie. De totale emissie in de keten is dan nul.

Lees hier hoe je van groene waterstof groene methanol maakt

Eerste tanker op methanol

In de binnenvaart wordt enthousiast gekeken naar deze tijdelijke brandstof, die de komende tien tot vijftien jaar nodig is voor een groene transitie. In samenwerking met het consortium ‘Methanol for Shipping’ brengt rederij Mercurius Shipping binnenkort de eerste binnenvaarttanker met een dual fuel methanol-generator in de vaart: de Stolt IJssel. Zo’n generator werkt op zowel methanol als diesel. Het doel is om drie binnenvaartschepen om te bouwen naar zo’n duurzame aandrijving. Het ministerie van IenW subsidieert de ombouwkosten.

Het MENENS-project wil onder meer de baggersector CO2-vrij maken. | Credit: MENENS

Uitstoot baggersector verminderen

Het project MENENS
(Methanol Energiestap Naar een Emissieloze Nederlandse Scheepvaart) kreeg begin dit jaar ook 24,3 miljoen euro subsidie uit RVO-fonds om met name in de baggersector en de offshore diesel door methanol te vervangen. Ook hier werkt een consortium van 22 partijen samen, waaronder grote bedrijven als Fugro, Boskalis, Van Oord, Damen en IHC, met regionale en landelijke overheden. In het verlengde van dit project is het samenwerkingsverband Zero Emission Dredging-hub (ZED-hub) opgericht dat als doel heeft om in 2030 emissieloos te baggeren.

Methanolmotor getest in lab

De ZED-hub gaat in het derde kwartaal van 2023 een methanolmotor voor baggerschepen van 5000 kilowatt testen in het laboratorium. “Dat is toch een andere motor dan een gewone dieselmotor”, legt business developer Arjen de Jong van het project uit. “Zeker voor baggerschepen is dit echt helemaal nieuw, ook al is het nog steeds een verbrandingsmotor. Als het schip tijdens het baggeren bijvoorbeeld op stenen stuit kan de dieselmotor extra vermogen geven om daar doorheen te komen, maar we weten niet hoe een methanolmotor daarmee omgaat. Daarom gaan we dat testen onder realistische omstandigheden. Afhankelijk van de resultaten weten we hoe de rest van de energiesystemen aan boord daarop moeten aanpassen of ontwerpen. Misschien is er voor dat soort momenten extra vermogen nodig. Als de motor zich gedraagt als een dieselmotor is dat eenvoudiger.”

Onderzoeksschip op methanol

Sowieso moet er zowel bij binnenvaart- als baggerschepen extra ruimte gecreëerd worden voor methanoltanks aan boord. Vanwege veiligheidseisen rond methanol, dat een stuk brandbaarder is dan diesel, nemen die tanks 2,3 keer zoveel volume in. Naast de baggersector is ook de offshore bezig met methanol. Zo heeft Fugro
binnen MENENS zijn onderzoeksschip ‘Fugro Pioneer’ omgebouwd om begin 2023 emissievrij op methanol te kunnen varen.

De Pioneer van Fugro vaart straks op methanol | Credit: Fugro

Biobrandstoffen

Een andere mogelijkheid om de CO2-uitstoot van de scheepvaart te reduceren is het gebruik van biobrandstof, net als bij autoverkeer gebeurt. Zo levert het bedrijf GoodFuels
fossielvrije, plantaardige olie (HVO), biodiesel en bio fuel oil aan de zee- en binnenvaart. Die worden gemaakt van dierlijke en plantaardige afvaloliën en vetten, voornamelijk reststromen uit landbouw en papierindustrie. “De CO2 die je dan uitstoot was al in de lucht en dus stoot je geen nieuwe uit. Dat levert in de hele keten een besparing van 80 tot 90 procent op”, zegt marketing lead Max Verloop.

In de binnenvaart is de animo voor biobrandstof echter gering, mede uit angst voor verstopte filters en vastlopende motoren door bijvoorbeeld biodiesel. De verplichte bijmenging, die in januari 2023 zou ingaan, is daarom opnieuw uitgesteld, waarschijnlijk tot 2025.

Geen offsets maar insets

Zusterbedrijf GoodShipping
verkoopt die biobrandstof aan zeevrachtverladers via insets, het tegenovergestelde van offsets. In plaats van bomen te laten planten, kopen ze een percentage biobrandstof bij zeeschepen. Dille & Kamille en Swinkels Family Brewers hebben zich al gemeld als deelnemer. “Op die manier reduceer je CO2 in de industrie waar je werkt”, legt woordvoerster Jitske Volkert uit. In de Rotterdamse haven is het bedrijf hiervoor de campagne ‘Switch to Zero’ gestart.

Lees hier meer over biobrandstoffen

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief: iedere dag rond 07.00 uur het laatste nieuws

Wil jij iedere ochtend rond 7 uur het laatste nieuws over duurzaamheid ontvangen? Dat kan! Schrijf je hier in voor onze dagelijkse nieuwsbrief.

Biobrandstof Transport Logistiek Net zero 2050 Waterstof Scheepvaart Batterijen CO2-reductie

Deel dit bericht op

Aansluitend Artikel

Wat is kernfusie? En maakt het straks zonnepanelen en windmolens overbodig?

Kernfusie, wat is dat? Kernfusie is een proces waarbij de kernen van atomen (de kleine deeltjes waaruit alles in het universum bestaat) samensmelten. Dat doen ze alleen als het heel heet is en als de druk groot is. Het is een proces dat in sterren continu gebeurt: de intense hitte van de zon doet waterstofatomen samensmelten tot helium, waarbij een heleboel energie vrijkomt. Die energie gebruikt de zon om te branden. Bij elke fusie van twee piepkleine waterstofatomen komt relatief gigantisch veel energie vrij, volgens de bekende vergelijking E=mc²: energie is gelijk aan de massa keer de lichtsnelheid in het kwadraat. Per seconde wordt er in de kern van de zon 620 miljoen ton aan waterstofatomen gefuseerd tot 616 ton heliumatomen. De ontzaglijke hoeveelheid energie die vrijkomt bij dat proces zorgt voor de hoge temperatuur in de zon én voor de felle straling, dat het leven op aarde mogelijk maakt. Wetenschappers kregen al vroeg na de ontdekking van dit proces in sterren een idee: kunnen we dat fusieproces niet op aarde uitvoeren? Het zou zorgen voor bijna onbeperkte hoeveelheid schone energie, de zon stoot immers geen CO2 uit. Al sinds de jaren ’40 tracht men reactoren te bouwen waarin de fusie in sterren op een gecontroleerde manier en veel kleinere schaal plaatsvindt. Maar na 80 jaar onderzoek zijn ze nog niet veel verder gekomen. Het ITER-project in Zuid-Frankrijk, dat al sinds 1988 loopt, moet in 2025 voor het eerst een beetje plasma produceren - en dan is echte energieproductie nog mijlen ver weg. Niet alleen ITER timmert aan de weg. Het Verenigd Koninkrijk heeft een eigen reactor. Hoe werkt kernfusie? Twee atomen fuseren niet zomaar. Daarvoor moet het al heel heet zijn, en er moeten een heleboel (waterstof)atomen in een relatief kleine ruimte zitten. Een hoge temperatuur zorgt ervoor dat de atomen heel snel bewegen, waardoor ze tegen elkaar botsen. Dit doen ze met zulke hoge snelheid, dat de natuurlijke afstotingskracht tussen atomen (denk aan twee magneten met dezelfde polen) overwonnen worden. Daarop trekken de kernen van een atoom elkaar aan, en verandert een waterstofatoom met één kern (of proton) in een atoom met twee kernen: helium. Het is een ingewikkeld proces, maar het staat aan de basis van alle leven op aarde. Want vanuit helium ontstaat door fusie weer een nieuw element, en zo verder, tot alle stoffen die we tegenkomen op aarde, van koolstof tot ijzer, uiteindelijk ontstaan. De zon stoot die deeltjes uit en in de loop van miljarden jaren ontstonden zo planeten, en water, en al het andere. Bij fusiereactoren op aarde proberen we hetzelfde proces te simuleren. Dat kan een heleboel energie opleveren met een piepkleine voetafdruk: een gram waterstof ‘verbranden’ in een fusiereactor levert 90.000 kilowattuur op; hetzelfde als 11.000 kilo steenkool. Daarbij komt praktisch geen CO2 vrij. Om dat te laten gebeuren is wel een heleboel energie nodig, het moet immers heel warm zijn voordat er fusie plaatsvindt. Maar ben je daar eenmaal, dan houdt het proces zichzelf in stand; er is dus alleen in het begin een hoop energie nodig om het proces op gang te brengen. Maar als dat energie uit windmolens of zonnepanelen is, stoot ook dat geen CO2 uit. Waarom is kernfusie belangrijk? Kernfusie is belangrijk omdat het een eindeloze bron van schone energie kan zijn. Als fusie op grote schaal mogelijk wordt, zijn er geen windturbines, zonnepanelen, kolen- of gascentrales meer nodig voor onze behoefte aan elektriciteit, we kunnen dan de energie die bij fusie vrijkomt gebruiken. Daarom zijn landen bereid om miljarden euro’s te stoppen in een project als ITER, dat puur experimenteel is. Het kost misschien veel geld, maar áls het lukt verdient het de investeringen honderden malen terug. Aan de andere kant lijkt fusie geen oplossing voor de korte termijn. De klimaatdoelen van 2050 zullen niet gehaald worden met kernfusie, daarvoor is de techniek nog lang niet ver genoeg ontwikkeld. Daarom blijft de ontwikkeling van duurzame energieopwek, met zon of wind of waterkracht, onmisbaar in de komende decennia. Of en wanneer kernfusie voor het eerst stroom zal leveren, is voorlopig nog onduidelijk. Het zal in ieder geval niet in de komende dertig jaar zijn. Is kernfusie hetzelfde als kernenergie? Nee. Hoewel het technisch gezien energie haalt uit kernen, is fusie het tegenovergestelde van het proces dat in een kerncentrale plaatsvindt. Daar worden de kernen van zware atomen zoals plutonium of uranium gespleten, waarbij veel energie vrijkomt. Bij fusie worden juist lichte atomen samengesmolten. Splitsing is een gevaarlijker proces, dat oncontroleerbaar kan worden (een meltdown). Het levert bovendien radioactief en dus gevaarlijk afval op. Dat probleem heb je niet bij fusie; daarbij ontstaat alleen helium en energie.