Techniek&innovatie
Het koppelverband Rhenus Duisburg is het eerste binnenvaartschip met een FLEX tunnel.

Eerste FLEX tunnels op binnenvaartschepen


Zuiniger varen met innovatief tunnelsysteem

Branche: Binnenvaart | Auteur: Erik van Huizen | Publicatiedatum:

Tien procent minder brandstofverbruik met volledige lading en varend in diep water. Het zijn de eerste resultaten van praktijktesten met de FLEX tunnel van Van der Velden Marine Systems. Maar het kan nog schoner door alle beschikbare technologie, zoals luchtsmering, elektrische aandrijving en LNG-motoren, te combineren.

Het eerste binnenvaartschip dat met het inklapbare tunnelsysteem van Van der Velden Marine Systems is uitgerust, is het koppelverband ‘Rhenus Duisburg’. Ook de door Damen Shipyards ontwikkelde superzuinige ‘Ecoliner’ is voorzien van de FLEX tunnel. En hoewel er volgens Van der Velden veel belangstelling is, zijn dit voorlopig de enige schepen.

‘De uitrol van het LNG-bunkernetwerk en strengere regelgeving bepalen grotendeels hoe snel nieuw te bouwen binnenvaartschepen en coasters overgaan op LNG of CNG’

De FLEX tunnel is een uitklapbaar tunnelsysteem dat speciaal voor binnenvaartschepen is ontwikkeld. De besparing is gebaseerd op het feit dat geladen binnenvaartschepen met conventionele tunnels gemiddeld 80 procent van de tijd in diep water varen. Een tunnelsysteem is dan overbodig. De tunnel leidt tot extra weerstand, verminderde voortstuwing en een hoger brandstofverbruik. Met de FLEX tunnel is het mogelijk in diep water zonder tunnels te varen zodat de weerstand en daarmee het brandstofverbruik vermindert. Het systeem is dus alleen actief als het schip ongeladen is of in zeer ondiep water vaart.

Ideale situatie

Omdat de Rhenus Duisburg met één of meerdere gekoppelde duwbakken gaat varen op de Duitse kanalen, maar op de Rijn ook twee extra duwbakken langszij gaat nemen, vaart het schip zowel geladen als ongeladen in diep en ondiep water. Volgens Van der Velden een ideale situatie om de FLEX tunnel te testen. Tijdens proefvaarten werden dan ook uitgebreide tests gedaan en data verzameld. Hieruit bleek een brandstofbesparing van 10 procent mogelijk. De komende maanden worden meer tests uitgevoerd, waarbij onder meer gekeken wordt naar de prestaties bij het varen met volledige lading in ondiep water. Ook wordt onderzocht hoe de tunnel zich gedraagt bij het leeg in ballast varen in zowel diep als ondiep water. Vanwege een stremming op de Duitse kanalen is dit nog niet gebeurd.

De Rhenus Duisburg vaart kolen van Rotterdam naar het Duitse Lünen.Overigens optimaliseerde Van der Velden ook het varen met tunnel. De FLEX tunnel zorgt er in dit geval voor dat voldoende water, zonder lucht, naar de schroeven wordt gebracht. De tunnel is daarvoor luchtdicht afgesloten op de straalbuizen.

De Ecoliner (110 x 11,45 m) van Damen heeft ook een FLEX tunnel, maar gaat wat betreft het besparen van brandstof nog een stapje verder. De op LNG varende binnenvaarttanker heeft diverse innovaties. Dit zorgt voor een kwart minder aan brandstofkosten. “We maken hiervoor gebruik van een geoptimaliseerde rompvorm, een geavanceerd energiemanagementsysteem en ACES (air chamber energy saving) luchtsmering”, vertelt projectleider Rob Schuurmans van Damen. “De werking van de luchtsmering is gebaseerd op het principe dat staal in water meer weerstand heeft dan lucht. Wij pompen dus lucht in kamers onder het schip waardoor het water uit de kamers wordt verplaatst en lucht de plaats inneemt. Door de vorm van de kamers en het vullen met lucht verklein je het natte oppervlak waardoor ook de weerstand afneemt. Je vaart dus makkelijker. Dat betekent minder brandstofverbruik en emissies. De besparing is afhankelijk van de snelheid waarmee wordt gevaren, maar in de praktijk is 12 procent aangetoond.”

De FLEX tunnel in drie standen: ingeklapt, half en uit.Damen laat met een managementovereenkomst Deen Shipping het schip in de beginperiode exploiteren om alle innovaties goed te kunnen testen.

Voldoen aan vermogensvraag

Op het gebied van emissies moet de Ecoliner zich kunnen meten met de Euro 6 motoren in het wegtransport. Theoretisch moet de uitstoot van CO2 met 24 procent verminderen, SOx met 100 procent, NOx met 84 procent en fijnstof met 95 procent. Dit zijn volgens Schuurmans echter getallen die voortkomen uit metingen van gasmotoren op de proefstand. Het verschil door de besparing met de luchtsmering zit hier niet in.

Het energiemanagementsysteem regelt precies het bij- en afschakelen van de generatoren zodat altijd tijdig aan de vermogensvraag voldaan kan worden. Ook geeft het systeem aanwijzingen waarmee de schipper efficiënter kan varen. Het optionele warmteterugwinningssysteem voor het koelen of verwarmen van vracht en bemanningsverblijven zet de energie uit het verwarmde koelwater en hete uitlaatgassen om in bruikbaar vermogen voor het boordnet.

Sandfirden Technics uit Den Oever leverde voor de Ecoliner vier LNG-motoren van Scania. Iedere gasmotor is goed voor maximaal 300 kW continu vermogen bij 1.800 toeren per minuut. In Den Oever zijn generator en LNG-motor gekoppeld tot genset. “De vier generatorsets kunnen via remote monitoring 24/7 worden gevolgd”, vertelt sales director Erik de Wit van Sandfirden. “Om de onderhoudsinterval van de motoren te vergroten is het carter vergroot tot 70 liter en is een automatisch oliebijvulsysteem gemonteerd. Eens per 1.200 draaiuren olie verversen is daardoor voldoende. De door ons ontwikkelde gasbougies hebben een standtijd van 2.400 uur.”

Grote vlucht

De Ecoliner van Damen op de werf.Sandfirden leverde eerder al LNG-installaties voor de schepen ‘Greenstream’, ‘GreenLine’, ‘Sirocco’ en de kustvaarder ‘Sefarania’. Vervolgorders zijn er voor de ‘Sundowner’ en de splijtbak (Klappschute) ‘Bremenports’. De Wit verwacht dat elektrische DC aandrijfsystemen in combinatie met marine gas generatorsets, marine diesel generatorsets of batterijpakket een grote vlucht gaat nemen. “Maar de uitrol van het LNG-bunkernetwerk en strengere regelgeving op het gebied van emissies bepalen uiteindelijk grotendeels hoe snel nieuw te bouwen binnenvaartschepen en coasters overgaan op LNG of CNG.”

Damen Shipyard
Europort standnummer 1221

Van der Velden Marine Systems
Europort standnummer 1221

Werkina Werkendam
Europort standnummer 2204

Visedo Marin
Europort standnummer 6104

Sandfirden technics BV
Europort standnummer 1105

Onderwerpen
Deel deze pagina
Elektrische voortstuwing

Visedo Marine (Electric Power Conversion) uit Heerenveen leverde voor de Ecoliner het DC-bus aandrijfsysteem met direct-drive permanent magneetmotoren op de voortstuwing en permanent magneetgenerator op de LNG-sets, gecombineerd met de robuuste en compacte Visedo PowerMASTER inverters en SmoothTHRUST control algoritme. De compacte Visedo PM-machines en Visedo heavy duty inverters resulteren in een ruimte- en gewichtsbesparing van meer dan 60 procent t.o.v. het eerder door EPC geleverde omvormer systeem op de Greenstream en Greenrhine binnenvaarttankers, en zal naar verwachting een verdere energiebesparing van meer dan 5 procent opleveren. Dankzij het SmoothTHRUST inverter-based algoritme worden de LNG-motoren zeer stabiel belast wat bij de tests van de generator sets de belastbaarheid van de LNG-motoren met 5 procent heeft verhoogd. Door hun robuustheid, hoge beschermingsklasse en compacte afmetingen kunnen de Visedo omvormers direct in de machinekamer worden geplaatst waardoor het hoofdschakelbord qua afmetingen 40 procent is van dezelfde installatie op de Greenstream en Greenrhine.

Tanker Ecoliner

Lengte: 110 m
Breedte: 11,45 m
Gebouwd: Op scheepswerf Damen in Roemenië
Aantal ladingtanks: 10
Totale capaciteit ladingtanks: 3.770 m3
Capaciteit LNG-tank: 55 m3
Gasgenerators: 4 x Stamford met Scania gasmotoren
Brandstoftanks: Cryovat/MSN
Energiemanagementsysteem: Werkina

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland