Achtergrond
Sloopstranden zijn een slechte oplossing als je kijkt naar duurzaamheid, mens en milieu. Foto: NGO Shipbreaking Platform 2012

Scheepsontwerp wordt steeds belangrijkere factor


Duurzaamheid van ontwerp tot sloop

Branche: Scheepsbouw, Zeevaart | Auteur: Paul Steenhoff | Publicatiedatum:

Als je als thema duurzaamheid en zeevaart kiest, kom je vanzelf terecht bij professor Hans Hopman, professor in Scheepsontwerpen aan de TU Delft. Duurzaamheid heeft immers alles te maken met het ontwerp, het gebruiksprofiel én de manier waarop een schip gesloopt wordt. “Op alle terreinen maken we dankzij onderzoek en optimalisatietechnieken nog steeds progressie.”

Het is even zoeken naar een gaatje in de agenda van professor Hans Hopman, hoogleraar Scheepsontwerpen aan de TU Delft. Hij staat op het punt af te reizen naar China, om daar een voorbeeldproject te bekijken waarbij schepen op een zo milieuvriendelijk mogelijke manier gesloopt worden. Want ‘beachen’ in Pakistan of India is natuurlijk de goedkoopste oplossing, maar ook de slechtste als je denkt aan duurzaamheid, mens en milieu.

Groen paspoort

Maar wat heeft een scheepsontwerp te maken met de duurzaamheid bij het slopen? “Heel veel. Denk bijvoorbeeld aan het ontwerp van de brandstoftanks”, zegt Hopman. “Het blijkt dat tankresten HFO nog vaak op het strand worden gedumpt. Het getijdenwater spoelt het strand ogenschijnlijk schoon, maar de olieresten komen uiteindelijk toch in het milieu terecht met alle schadelijke gevolgen van dien. Ook met de veiligheid van de slopers neemt men het niet zo nauw. Ongelukken zijn dan ook aan de orde van de dag.” Door schepen op een veilige wijze te slopen volgens de daartoe internationaal overeengekomen IMO-regels, probeert men deze praktijken nu tegen te gaan.

‘De sloopkosten zullen direct gekoppeld worden aan het scheepsontwerp; voor een vuile, moeilijk te recyclen tanker, gaat de hoofdprijs gelden’

Hopman pleit voor schepen met een zogenoemd ‘groen paspoort’ waarmee alle materialen en gevaarlijke stoffen aan boord van een schip zijn geïnventariseerd en gelokaliseerd. Offshorebedrijf Boskalis heeft al schepen met dergelijke paspoorten, evenals Damen Shipyards Group. Hopman heeft een sterke aanbeveling voor de scheepsbouwers: “Die moeten dit nú oppikken anders lopen ze straks achter de feiten aan. De sloopkosten zullen namelijk direct gekoppeld worden aan het scheepsontwerp. Voor een vuile, moeilijk te recyclen tanker, gaat de hoofdprijs gelden.” Dus rederijen doen er nu al goed aan schone schepen te eisen van de scheepsbouwers om straks niet een onaangenaam hoge rekening te krijgen gepresenteerd? “Precies, aangezien schepen een lange levensduur hebben en je het probleem van vuile sloop wilt oplossen, is nu beginnen noodzakelijk”, zegt Hopman.

Gebruiksprofiel

Je kunt niet spreken over hét ideale scheepsontwerp als je het hebt over duurzaamheid doceert Hopman. “Ieder schip heeft een gebruiksprofiel dat afhangt van de functie en het vaargebied. Een coaster moet je heel anders ontwerpen dan een containerschip. Hier op de TU Delft doen we constant onderzoek naar methoden om het scheepsontwerp steeds verder te optimaliseren. En dat blijft een discipline in ontwikkeling. Zeker nu de analysegereedschappen, zoals Computer Fluid Dynamics (CFD), steeds beter worden. Je kunt zeggen dat we voor de opkomst van CFD vooral deden aan suboptimalisatie van rompvorm en voortstuwing, terwijl we nu met CFD in staat zijn ook de interactie tussen romp en voortstuwing in beschouwing te nemen en die als combinatie te optimaliseren. Daardoor kunnen we het brandstofverbruik nog verder te reduceren. Zo zijn we erachter gekomen dat het effect van de veelgeprezen bulb bij operationele condities die afwijken van de proeftochtconditie snel minder kan worden of zelfs tot een hogere weerstand kan leiden met bijbehorend verhoogd brandstofverbruik tot gevolg. In dat soort variërende condities zou een iets langer schip met een ouderwetse stijlsteven juist kunnen zorgen voor een gemiddeld lager brandstofverbruik waarmee het ontwerp direct gekoppeld is aan duurzaamheid.”

Het aantrekkelijke van CFD is dat alternatieven sneller ontwikkeld en onderling vergeleken kunnen worden, waarbij de computer tevens berekent welke consequenties deze variaties hebben voor de andere eigenschappen zoals de constructie, zeewaardigheid en nieuwbouwkosten. Zo worden engineers in de ontwerpfase in staat gesteld veel meer varianten te analyseren waarbij geoptimaliseerd wordt over een langere operationele gebruiksperiode. Dat leidt weer tot een beter ontwerp voor de klant.

Pinguïnhuid

Duurzaamheid en scheepsontwerp zijn door programma’s als CFD nauwer verbonden dan ooit. Hopman: “Als je kijkt naar de ontwikkeling van slow steaming zou je met een breder en korter schip beter uit zijn. Maar ga je weer sneller varen, dan is een slank en spits model weer zuiniger. Dus duurzaamheid ophangen aan een rompvorm kan niet. Maar er is meer; wrijving tussen het water en de scheepshuid is in eerste instantie bepalend voor het brandstofverbruik. En je denkt misschien dat daar het meeste onderzoek wel naar verricht is, maar fabrikanten zijn nog steeds druk bezig met ultragladde antifouiling waarbij nanotechnologie wordt toegepast. Maar ook wat betreft luchtsmering doen zowel de TU Delft als MARIN nog steeds onderzoek en nog steeds wordt hier progressie geboekt. Eigenlijk proberen we bij een scheepsontwerp de huid van een pinguïn te kopiëren. Doordat de vacht van een pinguïn lucht kan opnemen die tijdens het zwemmen als luchtsmering wordt gebruikt, kunnen deze dieren hoge snelheden behalen onder water.”

Het effect van de veelgeprezen bulb  kan in bepaalde omstandigheden minder worden. Foto: Danny CornelissenZelf heeft Hopman uiteraard ook ideeën om de duurzaamheid van de scheepvaart te vergroten. Zo was hij enkele jaren geleden betrokken bij CREATE3S, een EU-project waarin een dock ship werd ontworpen waarbij de containers op pontons staan in het ruim. “Door sneller te lossen en te laden compenseer je de tijd om langzamer te varen, waardoor de brandstofkosten aanzienlijk dalen. Je kunt ook meer lading transporteren in dezelfde tijd, waardoor de inkomsten stijgen”, legt Hopman uit. “Eenmaal op de plaats van bestemming kan het dock ship zinken waardoor de pontons met containers gaan drijven en direct uitgevaren kunnen worden, zonder over te slaan.”

Haveninfrastructuur

Het idee is ook al eerder toegepast bij Lash-schepen, een minder bekend scheepstype, waarbij het schip een kraan aan boord heeft waarmee het zelf de drijvende lading kan laden en ontladen. Deze schepen werden ingezet voor het transport van grondstoffen uit gebieden die weinig tot geen haveninfrastructuur hebben. Hoewel enkele rederijen met dit soort schepen hebben gevaren, is de behoefte aan deze schepen inmiddels verdwenen. Het CREATE3S-concept is echter bedoeld voor containertransport over relatief korte afstanden over zee en zal voornamelijk tot voordelen leiden als het transport kan aansluiten op transport over rivieren landinwaarts. Tot nu toe zijn er nog geen schepen die volgens dit ontwerp zijn gebouwd. “Jammer”, vindt Hopman. “Reders vinden het tot nu toe een te complexe oplossing terwijl er voor bepaalde transportroutes binnen Europa zeker potentie in zit.”

Hoe onafhankelijk en vrij is Hopman eigenlijk in het opperen van dit soort ideeën en het leveren van kritiek op bijvoorbeeld reders en scheepbouwers? Hopman: “Heel vrij. Natuurlijk komt veel van het onderzoeksgeld rechtstreeks uit de branche, maar dat belemmert mij niet om kritiek te leveren op vindingen als dat nodig is. Dat is iets anders dan schofferen. Ik heb een gezonde relatie met het bedrijfsleven in de wetenschap dat zij niet zonder onder ons kunnen en wij niet zonder hen. Zie het maar als een gezonde symbiose.”

Onderwerpen
Deel deze pagina

Probeer TW

Geïnteresseerd in techniek? Kies dan voor Technisch Weekblad (TW)

TW biedt technici het laatste nieuws, achtergronden en opinie op het gebied van techniek en innovatie. TW lees je in print en altijd en overal online op je pc, tablet of smartphone. Voor studenten en starters onder de 35 jaar met een technische opleiding, is TW helemaal gratis! 

Naar de website van TW voor het laatste nieuws

Meer informatie over een abonnement

Partners Maritiem Nederland