Scheepsaandrijving op waterstof – emissievrije toekomst van maritieme mobiliteit
De hybride scheepsaandrijving op waterstof biedt een zeer veelbelovende oplossing voor emissievrij vervoer over water. Binnen het spectrum van alternatieve aandrijvingen is hij weliswaar nog lang niet zo wijdverbreid als de diesel- en gasgeneratoren, maar de ontwikkeling gaat razendsnel. Dit is ook een gevolg van diverse onderzoeks- en subsidieprogramma’s die waterstof bruikbaar willen maken voor de aandrijving van schepen. Voor de scheepvaart is waterstof dan ook een veelbelovende energiedrager.
Met onze jarenlange ervaring op het gebied van elektrische aandrijvingen volgen wij de ontwikkeling van nieuwe technologieën op de voet.
Baumüller is partner voor werven, systeemintegratoren en scheepseigenaars en is zelf ook leverancier van complete systemen.
Hoe werkt een waterstofaandrijving bij een schip?
Bij een scheepsaandrijving op deze basis gaat het in wezen altijd om een elektromotor in de aandrijflijn. De energie voor deze aandrijving wordt bijv. in brandstofcellen opgewekt. Brandstofcellen zijn energieomzetters waarin een brandstof zoals waterstof reageert met een oxidant zoals zuurstof. Hierbij ontstaat water, elektrische energie en warmte. De reactie in de zogenaamde brandstofcel voor de scheepsaandrijving verloopt automatisch. Deze hoeft niet kunstmatig te worden opgewekt, maar wordt wel gekatalyseerd. Alles wat nodig is, is een continue toevoer van zuurstof uit de omgeving en van waterstof. Dit laatste moet op het schip worden opgeslagen en vervoerd in tanks op basis van druk of koeling. Als alternatief voor de brandstofcel zijn er ook waterstofmotoren. Deze produceren elektrische energie op een analoge wijze als conventionele generatoren die fossiele brandstoffen gebruiken. De waterstof kan hierbij als gas of gebonden in een dragervloeistof (bijv. LOHC-technologie) worden gebruikt.
Gebruik van waterstof met onze elektromotoren
Aangezien scheepsaandrijvingen op waterstof uit één of meer elektromotoren bestaan, is deze ontwikkeling bijzonder interessant voor Baumüller. Dit is immers onze kernexpertise. Wij bouwen uiterst efficiënte motoren inclusief de benodigde omvormers en bijbehorende regelingen. Door de vele mogelijkheden die wij bieden voor een individuele, flexibele aanpassing aan bestaande systemen, kunnen onze elektromotoren ook voor de waterstofaandrijving van een schip worden gebruikt. Onze elektrische en hybride aandrijvingen worden nu al op talrijke vaartuigen gebruikt. Wij hebben al meer dan 80 schepen en boten succesvol geëlektrificeerd.
Uitdaging brandstof: transport, opslag, infrastructuur
Een belangrijke kwestie is de brandstof zelf en de opslag en het transport ervan. Deze factoren vormen grote uitdagingen. In de mobiliteitssector zijn er tegenwoordig meerdere bruikbare opslagvarianten. Twee daarvan komen bijzonder vaak voor:
- opslag van samengedrukt gas
- opslag van vloeibaar gas
Bij de opslag van samengeperst gas wordt de waterstof in drukvaten opgeslagen. De nadruk ligt hierbij vooral op de ruimte die de tanks innemen. Voor een bereik dat vergelijkbaar is met dat van zware olie of diesel, moet de waterstof sterk worden gecomprimeerd. Hoe groter de compressie, hoe minder ruimte er op het schip nodig is. Dit heeft echter zijn grenzen. Dat komt enerzijds door het drukpotentieel van de tankconstructies en anderzijds door de energie die voor de compressie benodigd is
Bij maximale compressie is waterstof vloeibaar. Deze vorm biedt optimale ruimte-efficiëntie, maar vereist extreem lage temperaturen. Bij -253 °C wordt het element vloeibaar, kan het in cryotanks worden opgeslagen en is het zeer goed transporteerbaar. Zogenaamde verdampingsverliezen kunnen echter niet worden vermeden. Dit is vooral een probleem, wanneer de waterstof na de productie langdurig moet worden opgeslagen. Idealiter is een passende infrastructuur beschikbaar met de productie van cryogene vloeibare waterstof in de havens of dicht bij de havens.
Ondanks alle uitdagingen wordt er toch steeds sneller vooruitgang geboekt. Europa, en Duitsland in het bijzonder, bevordert de ontwikkeling en het onderzoek van allerlei technologieën in verband met waterstofaandrijving. Hiertoe behoren ook slimme en efficiënte oplossingen voor de opslag en het transport, waar momenteel met grote prioriteit aan wordt gewerkt. De vooruitzichten voor scheepsaandrijvingen op deze basis zijn dan ook zeer goed.
Niet-bindende advisering - Neem contact op met onze expert!
Schrijf ons een bericht, onze experts van de verkoopafdeling geven je graag advies.
Eigenschappen en voordelen van hybride waterstofaandrijvingen voor schepen
De waterstofaandrijving voor schepen biedt voordelen die in wezen vergelijkbaar zijn met die voor andere vormen van mobiliteit. Eerst en vooral is er de milieuvriendelijkheid. Dit type aandrijving produceert geen klimaat- of milieurelevante emissies. Alleen bij de opwekking en opslag moet energie worden gebruikt. Deze kan echter uit groene bronnen worden gewonnen. Voor de maritieme scheepvaart ligt het gebruik van windenergie bijzonder voor de hand. De aandrijving biedt dus perspectieven voor een klimaatneutrale scheepvaart.
Andere voordelen zijn:
- klimaatneutraliteit
- onbeperkt bereik van de schepen
- perspectieven voor een sterke kostendaling op middellange termijn
- relatief veilig met weinig ongevallen
- Eenvoudige uitbreiding van het hybride DC-systeem
Een groot voordeel is bovendien de ononderbroken werking zonder laadpauzes, die bij een zuiver elektrisch aandrijfsysteem wel vereist zijn. Dankzij de steeds betere mogelijkheden om cryogene of sterk gecomprimeerde waterstof op te slaan, is het bereik van de scheepsaandrijving inmiddels uitstekend. Het tanken gaat snel en als de juiste infrastructuur eenmaal beschikbaar is, kan het zonder probleem plaatsvinden tijdens het laden en lossen van de vracht of tijdens andere activiteiten aan de kade.
Toepassingsgebieden – geschiktheid en uitdagingen
Er zijn talrijke toepassingsgebieden voor scheepsaandrijvingen op waterstof. Daartoe behoren onder andere veerboten met vaste aanlegplaatsen. Hier kunnen de productie en het tanken van de waterstof efficiënt worden verzekerd. Hetzelfde geldt voor werkschepen, die bijvoorbeeld door energiebedrijven worden gebruikt voor offshore windmolenparken of boorplatforms.
Waterstof en brandstofcellen: schone energie voor de scheepvaart
Waterstof biedt voor de scheepsaandrijving een immens potentieel in termen van kosten, klimaatvoetafdruk en duurzaamheid. Daarnaast zijn er nog vele andere voordelen, zoals een goede veiligheidsniveau. De productie, het transport en de opslag van waterstof blijven een uitdaging. Technologisch vormen deze weliswaar geen probleem, maar ze moeten ook economisch vorm worden gegeven. Ook hier zijn we op de goede weg en kunnen op de lange termijn zelfs kosten worden bespaard. Wij van Baumüller volgen de ontwikkelingen met grote spanning en willen graag onze bijdrage leveren aan de technologie van de toekomst. Met onze bestaande Marine Services en ruime ervaring op het gebied van elektromotoren staan wij alvast in de startblokken.
Referenties
