Een golf van innovatie in scheepsvoortstuwing

Methanol

Bij gebruik als scheepsbrandstof biedt methanol aanzienlijke voordelen voor het milieu, omdat deeltjes en zwaveloxiden bijna niet meer voorkomen en stikstofoxiden tijdens de verbranding tot 80% lager zijn dan bij brandstoffen op basis van aardolie. 

Gegevens van classificatiebureau DNV wijzen op een significante toename in het gebruik van methanol als maritieme brandstof, en voorspellen dat er in 2027 300 schepen op methanol zullen varen, met uitzondering van bunkerschepen en retrofitprojecten. Met name in 2024 zijn er al meer dan 70 nieuwe schepen op methanol besteld.

Alleen al in augustus, Proman, een toonaangevende methanolproducent, heeft in totaal 2.100 ton methanolbrandstof aan schepen geleverd, wat bijdraagt aan een cumulatieve 12.500 ton in het afgelopen jaar. 

Onlangs kondigde het bedrijf aan dat zijn nieuwste methanol-aangedreven tanker, de Stena Prosperous, met succes was bijgetankt in zijn faciliteiten in de haven van Point Lisas, Trinidad, met behulp van lokaal geproduceerde methanol.

De Stena Prosperous, een 49.900-dwt IMOIIMeMAX-schip, maakt deel uit van een zeskoppige vloot die Proman in 2019 in opdracht van Stena Bulk heeft gebouwd. Deze schepen werden opeenvolgend geleverd vanaf 2022, met het laatste schip naar verwachting in januari 2024. De Stena Prosperous begon aan haar eerste reis na haar naamgevingsceremonie in Singapore in mei van dit jaar. Ze maakte belangrijke stops in Indonesië, Brazilië en Savannah in de Verenigde Staten voordat ze uiteindelijk aankwam in Trinidad.

Aanvankelijk werd in Singapore gebunkerd met een mengsel van 20% groene en 80% conventionele methanol. De reis naar Trinidad resulteerde in een indrukwekkende reductie van 31% in CO2-equivalent vergeleken met een vergelijkbare reis met VLSFO (stookolie met een zeer laag zwavelgehalte).

Nu alle zes schepen op methanol in plaats van VLSFO varen, wordt de broeikasgasemissiereductie voor 2024 geschat op meer dan 8.000 ton.

Anita Gajadhar, Proman's Executive Director of Marketing and Logistics, benadrukte de groeiende acceptatie van methanol als standaard scheepsbrandstof. "Methanol wordt steeds meer een standaard scheepsbrandstof nu scheepseigenaren de veelzijdigheid en schonere verbrandingseigenschappen ervan inzien," legde ze uit. Gajadhar merkte verder op dat de consistente moleculaire samenstelling van methanol het mogelijk maakt om het naadloos te mengen, wat een geleidelijke overgang naar groene methanol vergemakkelijkt en de weg vrijmaakt voor het bereiken van netto nul emissies.

Elektrificatie

De elektrificatie van het zeevervoer heeft de afgelopen 15 jaar ook een hoge vlucht genomen. De wereldwijde vloot van met batterijen uitgeruste schepen is geëscaleerd van slechts zeven in 2009 tot bijna 950 medio 2024. Deze opmerkelijke trend werd gestimuleerd door aanzienlijke innovaties op het gebied van de levensduur van batterijen en oplaadsnelheid.

In juni 2024 had de maritieme sector nog eens 433 met accu's uitgeruste schepen in bestelling of in aanbouw. Europa en Noorwegen lopen voorop in deze transformatie, met samen bijna 70% van deze schepen.

Als we de operationele categorieën uitsplitsen, zien we dat ongeveer 64% van deze schepen hybride-elektrische aandrijfsystemen gebruiken, 19% puur elektrisch zijn en 17% als plug-in hybride fungeren. Deze verdeling weerspiegelt de verschillende benaderingen om de uitstoot te verminderen en de brandstofefficiëntie te verbeteren.

De sterke toename van door accu's aangedreven zeeschepen is grotendeels te danken aan strenge wettelijke mandaten om de uitstoot van CO2 en broeikasgassen te beperken. Bovendien hebben innovators zoals Kongsberg Maritiem, Corvus Energie en Eco-zeekracht en ondersteunende stimuleringsmaatregelen van de overheid hebben een cruciale rol gespeeld bij deze snelle overstap. 

Fundamentele verbeteringen in de productiemogelijkheden van batterijen, in combinatie met vooruitgang in de chemische samenstelling en veiligheid van batterijen, hebben deze overgang mogelijk gemaakt.

Noorwegen heeft zich ontpopt als een toonaangevende innovator in de elektrificatie van maritiem transport. Het land heeft de ontwikkeling van geavanceerde batterijen en brandstofcellen gepromoot, elektrische walstroom geïmplementeerd voor nulemissievoortstuwing en LNG-brandstof aangenomen voor geavanceerde sleepbootactiviteiten, waaronder drie operationele sleepboten bij een LNG-exportterminal bij Hammerfest.

Ammoniak

Ammoniak krijgt ook steeds meer aandacht als een levensvatbare emissievrije brandstofoptie voor de scheepvaart. Het biedt verschillende voordelen, waaronder koolstofvrije verbranding bij duurzame productie, overvloedige beschikbaarheid van de precursor stikstof in de atmosfeer en bestaande infrastructuur voor opslag en transport. Bovendien vordert de ontwikkeling van verbrandingsmotoren die compatibel zijn met ammoniak.

Ondanks deze voordelen zijn er ook uitdagingen. De hoge toxiciteit van ammoniak zorgt voor veiligheidsproblemen, waardoor een zorgvuldige behandeling en strenge veiligheidsmaatregelen nodig zijn. De lagere energiedichtheid in vergelijking met conventionele brandstoffen vereist meer opslagruimte aan boord. Bovendien elimineert de verbranding van ammoniak weliswaar CO2-emissies, maar kan het distikstofoxide produceren, een krachtig broeikasgas. Momenteel is het aanbod van groene ammoniak beperkt.

Ondanks deze uitdagingen wijzen studies op het potentieel van groene ammoniak om te voldoen aan een aanzienlijk deel van de wereldwijde brandstofbehoeften van de scheepvaartindustrie. Bovendien verwachten experts dat ammoniak tegen 2050 de belangrijkste alternatieve brandstof zal zijn en een aanzienlijk deel van de brandstofmix voor grote koopvaardijschepen zal uitmaken.

De Finse fabrikant van apparatuur Wärtsilä heeft onlangs een baanbrekend contract getekend met de Noorse rederij Eidesvik Offshore voor de ombouw van een offshore platformbevoorradingsschip (PSV) naar ammoniak als brandstof. Het schip in kwestie, de 'Viking Energy', wordt begin 2026 omgebouwd en zal in de eerste helft van dat jaar op ammoniak gaan varen.

Dit initiatief, dat wordt gesteund door energiegigant Equinor, maakt van de Viking Energy het eerste schip ter wereld dat op ammoniak vaart. Equinor, dat de Viking Energy heeft gecharterd, draagt bij aan de financiering van deze ombouw.

Håkan Agnevall, President en CEO van Wärtsilä, benadrukte het belang van samenwerking binnen de hele sector om de doelstelling van de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) van netto nul emissies in 2050 te halen. "In slechts 25 jaar - de levensduur van één enkel schip - moet de scheepvaart naar netto nul emissies. Om dit te bereiken is gecoördineerde actie van alle belanghebbenden in de maritieme sector nodig om de systeemverandering tot stand te brengen die nodig is om een nieuwe generatie duurzame brandstoffen te accepteren," zei hij.

Gitte Gard Talmo, CEO & President van Eidesvik Offshore, sprak over de erfenis van het pionieren met innovatieve technologieën voor emissiereductie. "Eidesvik heeft een unieke geschiedenis als pionier op het gebied van de implementatie van innovatieve emissiereducerende technologieën, en we zijn er trots op dat we samen met Wärtsilä en Equinor weer een baanbrekend project kunnen leiden."

Wind

Laten we de oudste maritieme voortstuwingsmethode niet vergeten: windenergie.  

Met de groeiende interesse in het verminderen van brandstofverbruik en emissies, winnen ook windondersteunde voortstuwingssystemen aan belang in de maritieme industrie. Hoewel volledig door wind aangedreven grote commerciële schepen nog geen gemeengoed zijn, hebben verschillende tankers, bulkcarriers, containerschepen en cruiseschepen met succes windenergie in hun voortstuwingssystemen opgenomen.

Voorbeelden hiervan zijn de Maersk Pelican, SC Connector, Pyxis Ocean, Afros, MV Beluga SkySails, Estraden en Viking Grace, die elk gebruik maken van verschillende windaangedreven technologieën. Van rotorzeilen tot vliegers en kantelende rotorzeilen, deze schepen hebben aanzienlijke brandstofbesparingen en emissiereducties laten zien.

Een opmerkelijk toekomstig project is de Oceanbird, een concept voor een windenergiecarrier met een capaciteit van 7.000 auto's. Het is ontworpen met vijf vleugelzeilen van 80 meter hoog. Ontworpen met vijf 80 meter hoge vleugelzeilen, is het de bedoeling om de uitstoot met 90% te verminderen in vergelijking met conventionele schepen.

Ondanks deze veelbelovende ontwikkelingen vertrouwen de meeste van deze schepen nog steeds voornamelijk op conventionele motoren, met windenergie als aanvullende bron om de efficiëntie te verbeteren. 

Omdat de maritieme industrie streeft naar het halen van de emissiereductiedoelstellingen, zal de technologie zich blijven ontwikkelen en zullen waarschijnlijk meer schepen deze alternatieve aandrijfsystemen gaan gebruiken. Maar het zal een lange reis worden.