Achtergrond
De elektrische ferries leggen onder meer aan bij het operagebouw in Kopenhagen.

In Kopenhagen varen de eerste e-ferries gebouwd door Damen


Schipper mag ik elektrisch over varen?

Mark van der Heijden | dinsdag 22 oktober 2019
Scheepsbouw

De nieuwe ferries die Damen aan Arriva in Kopenhagen leverde, zijn op een punt bijzonder: ze varen volledig elektrisch. Die aandrijving is voor korte, regelmatige afstanden de beste optie. “Een veerboot is vergelijkbaar met infrastructuur. Daarom is elektrisch varen bij ferries heel opportuun.”

Het water dat het stad Kopenhagen in tweeën deelt, is een attractie op zich. Het toont wat de Deense hoofdstad te bieden heeft – van de Kleine Zeemeermin via het operagebouw met zijn glazen pui en enorme overhangende dak naar de tot hippe buurten ontwikkelde oude industriewijken en het natuurpark Amager.

Het is ook de waterweg aarover Arriva nu met vijf – en vanaf mei volgend jaar zeven –elektrische ferries van Damen vaart. De Damen Ferry 2306E3 is daar door de vervoersorganisatie ingezet over om reizigers in een uur te brengen van Refshaleøen aan de noordoost kant van de stad tot Teglholmen, 7 kilometer en acht halte zuidelijker gelegen – en weer terug.

De 23,3 meter lange en 5,6 meter brede, gele veerboten zijn speciaal voor Arriva ontworpen met een romp met ijsversterking in de vrijwel rechte boeg. De cabine voor reizigers is door het iets aflopende voordek laag gehouden om de windweerstand te minimaliseren, maar heeft wel dakramen om de 80 passagiers zoveel mogelijk daglicht te bieden. De stuurhut heeft extra grote ramen en is wat hoger geplaatst, om de kapitein een beter zicht te geven. Daarbovenop biedt een CCTV de kapitein zicht direct naast en achter de ferry.

Groene energie

Expliciet vroeg Arriva om een schonere en meer groene bron van energie – 60 procent van de energie moet van hernieuwbare bron afkomstig zijn. De keuze viel op volledige elektrische schepen, op de termijn van 12 jaar bleek dat de milieuvriendelijkste en goedkoopste manier van transport.

Routes als deze zijn dan ook bij uitstek geschikt om met een elektrisch vaartuig af te leggen, zegt Henk Grunstra, product director Ferries bij Damen. “De uitdaging bij elektrische schepen is flexibiliteit. Maar een ferry heeft geen flexibiliteit, een veerboot is als infrastructuur. Daarom is elektrisch varen bij ferries heel opportuun.”

‘Kenmerkend voor ferries is het ontbreken van flexibiliteit, een veerboot is als infrastructuur’ 

Flexibiliteit is een uitdaging omdat de hele elektriciteitsketen goed op elkaar moet afgestemd zijn. “Van de energievoorzieningen op de wal tot de schroef die de boot voortstuwt. De elektrische keten zit fysiek aan elkaar en de componenten beïnvloeden elkaar. Dat ontwerp is sterk afhankelijk van hoe het schip gebruikt wordt. Een dieselschip is daarin vele malen flexibeler.”

“Projecten voor elektrische ferries moeten dan ook heel anders worden aangevlogen dan conventionele projecten”, stelt Grunstra. “Het gebruik moet al snel duidelijk worden, anders kun je geen passend ontwerp maken. Snel op en af betekent bijvoorbeeld dat er geen tijd is om te laden. Daaruit zul je dus een keuze moeten maken. Pas als de doelstellingen en operations elkaar een hand geven, kun je verder.” 

Afstemmen elektriciteitsketen

Om tot het juiste ontwerp te komen, moet vooraf dus volkomen duidelijk zijn hoe – en onder welke omstandigheden – het schip gebruikt gaat worden. Dat gaat van het aantal acceleraties dat een schip maakt of het al dan niet omvaren vanwege ander verkeer tot de weersomstandigheden; moet er bijvoorbeeld ook door ijs gevaren kunnen worden?

En natuurlijk is er de dienstregeling waar rekening mee moet worden gehouden. Zo moeten de ferries in Kopenhagen binnen een uur een route van 7 kilometer langs negen haltes afleggen, met een maximumsnelheid van 7 knopen. Aan het begin en einde van de route liggen de ferries precies zeven minuten stil, om daarna weer terug te keren.

Die zeven minuten zijn belangrijk, in die tijd moeten de accu’s worden geladen. “Er zijn twee aspecten die een rol spelen: de accu moet voldoende energie behouden om de gehele route te kunnen varen én de accu moet groot genoeg zijn om de laadstroom te beheersen. Bij de ferries is gekozen voor lithium-accu’s met een capaciteit van 180 kWh die worden geladen met 450 kW, maar geschikt zijn voor 600 kW.”

Gedurende het uur dat de ferry vaart zakt de nog aanwezige capaciteit nooit onder de 150 kWh, diep ontladen heeft een negatief effect op levensduur van de accu. Dat weegt zwaarder dan het gewicht en de kosten van de grotere accu. “De vervoerder krijgt een contract van normaal gesproken 10 tot 15 jaar. We willen de meest economische afweging maken voor de klant.”

Ontwerp

Elektrisch varen stelt ook eisen aan andere onderdelen van het schip. De romp is met behulp van computational fluid dynamics zo ontworpen dat deze een minimale weerstand heeft, waarbij speciale aandacht is gegeven aan de golven die de ferry veroorzaakt.

Daarnaast hebben de schroeven een speciaal voor deze ferry ontworpen vormgeving. “De schroef moet vooral goed presteren bij lagere snelheden om de boot goed te laten manoeuvreren – ook dat kan een elektromotor beter aan dan een dieselmotor. Zou je de schroef geheel op de vrij varende snelheid optimaliseren dan vaar je zuinig op kruissnelheid, maar kom je bij manoeuvreren te kort.” De schroeven vragen elk een vermogen van 55 kW bij 800 toeren per minuut.

Tekst gaat verder onder de foto.

OP een termijn van 12 jaar is een elektrische ferry een milieuvriendelijke en goedkope manier van transport.

Maar aan de voorzijde van de ferry valt vooral het als een flinke trechter ogende gat naast de ramp op. Het is onderdeel van het door Damen Winch Technology ontworpen en gepatenteerde systeem waardoor de ferry automatisch wordt aangemeerd – auto mooring – en vervolgens binnen de zeven minuten wordt geladen. Hiervoor vaart de kapitein de ferry in een fuik, waarna de hydraulische cilinder vanaf de kant het vaartuig via de trechter vasthaakt. Zodra goed verbinding is gemaakt, wordt de accu automatisch geladen via deze cilinder.

“Het aan de wal komen en elektrisch contact maken geschiedt door middel van een vast protocol. Dit is zodanig geautomatiseerd dat alle stappen op de juiste manier achter elkaar worden gezet”, vertelt Grunstra. Getijden of golven vormen geen probleem. “De bewegingen van de boot ten opzichte van de wal zijn of geëlimineerd door de fenders en auto mooring, of kunnen binnen de grenzen van de verbinding worden opgenomen. We verwachten dat auto mooring op veel kleine ferries toegepast kan worden.”

Goedkoper

Grunstra ziet dat de markt voor veerboten weer in de lift zit. Dalende rentes, stijgende mobiliteit en een steeds sterkere roep om duurzaamheid zorgen ervoor dat de vraag naar veerboten aantrekt. “In aanloop naar een structurele oplossing als een brug of tunnel is een veerboot vaak een tijdelijke oplossing.”

En vaak ook is dat een elektrische veerboot, want behalve duurzamer zijn deze op lange termijn het goedkoopst. Grunstra rekent voor: “Dieselmotoren hebben een rendement van 39 procent. Een gasgestookte elektriciteitscentrale heeft een rendement van 60 procent, dat loopt bij een volledig elektrische voortstuwing terug tot 47 procent. Dat is al een substantieel voordeel ten opzichte van diesel, maar het wordt nog interessanter als je het in euro’s gaat uitdrukken. Diesel kost ongeveer 10 tot 13 cent per kilowattuur, elektriciteit maar 7 cent.”

‘Behalve duurzamer zijn elektrische veerboten op lange termijn het goedkoopst’

En al zijn de aanschafkosten van een elektrisch schip hoger dan van een regulier dieselschip, de kosten voor onderhoud zijn bij een elektrische variant goedkoper. “Dat scheelt aanzienlijk, want de onderhoudskosten van de dieselmotoren vervallen geheel. De elektrische componenten hebben geen noemenswaardig onderhoud. Al ontbreken harde cijfers nog, omdat er nog weinig of geen praktijkervaring is.”

Het omslagpunt voor deze elektrische veerboten ligt naar verwachting op ongeveer zes jaar. Het is een niet onderschatten argument. “Ferries vormen een economische activiteit met vaak smalle marges. Het kostenthema ligt dan snel op tafel.”

Damen Shipyards is te vinden op stand 1224 op Europort 2019

Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Maritiem Nederland.

Abonneer je nu!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Bent u nog niet bekend met Maritiem Nederland? Vraag dan hier uw proefabonnement aan!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Word ook abonnee!

Neem nu een abonnement en ontvang elke maand hèt vakblad voor de maritieme sector op de deurmat.

Sluit nu een abonnement af

Partners Maritiem Nederland