Grootschalige toepassing methanol is kwestie van tijd | Maritiem Nederland
Techniek&Innovatie
Methanol heeft al een jaar of zes de aandacht van universitair hoofddocent Sebastian Verhelst (UGent).

Scheepsbrandstof is duurzaam, schaalbaar en ‘stockeerbaar’


Grootschalige toepassing methanol is kwestie van tijd



Mark van der Heijden | dinsdag 15 juni 2021
MET Event

Methanol heeft al een jaar of zes de aandacht van universitair hoofddocent Sebastian Verhelst. Het onderzoek dat hij in 2015 in het Europese innovatieprogramma LeanShips opzette, gaat verder onder het nieuwe Europese programma FastWater. “Methanol is de handigste opslag van waterstofenergie.”

In tijden zonder corona verplaatst Sebastian Verhelst, hoofddocent Verbrandingsmotoren en Hernieuwbare Brandstoffen, zich tussen de universiteiten van Gent en Lund; de ene week in België, de andere week in Zweden. Vanwege de quarantaineregels in Zweden verblijft hij de laatste tijd alleen in Gent, zijn colleges in Lund zijn noodgedwongen volledig online.

“Het lesgeven is interessant, de onderwijssystemen zijn anders. Onderzoek zit anders in elkaar. In Zweden is een energie-agentschap waar je langs gaat voor geld. In België werkt dat anders, tot enkele jaren terug voornamelijk met bottom-up funding. Ook werken we in België samen met motorenproducent ABC voor middelsnellopende motoren. Volvo en Scania in Zweden vormen met heavy duty vrachtwagens weer een andere wereld. Het is goed om dat te zien en te vergelijken.”

Wat overeenkomt is dat beide universiteiten deelnemen aan FastWater, een Europees onderzoeksprogramma – de EU draagt een kleine 5 miljoen euro bij – naar de inzet van methanol als brandstof voor transport over water. De duurzame brandstof is veelal al in grote hoeveelheden in havens aanwezig. De vijftien partners in het onderzoek, zoeken hoe deze brandstof ook is in te zetten voor transport, onder meer door motoren verder te ontwikkelen (retrofit dan wel met een nieuw ontwerp) en of het gebruik van methanol is te commercialiseren. Verhelst: “Ruwweg gezegd willen we zoveel mogelijk met methanol varen om te laten zien wat mogelijk is en de vooroordelen uit de wereld te helpen.”

Triple-S formule

Verhelst gelooft in de toekomst van methanol, dat volledig voldoet aan zijn triple-S formule voor duurzame brandstoffen: sustainable, scalable en storable. “We moeten investeren in duurzame brandstoffen die op langere termijn potentieel hebben. Wat regelmatig wordt vergeten is schaalbaarheid. Dat is een heel belangrijke factor, omdat we nu enorme hoeveelheden aan fossiele brandstoffen gebruiken. Zodra we over brandstoffen voor vervoer spreken, of dat nu over de weg of het water is, is energiedichtheid heel belangrijk, vandaar het derde criterium.”

Methanol vinkt die drie criteria aan. De brandstof kan worden gemaakt uit biomassa, of via synthese met groene energie duurzaam worden geproduceerd uit CO2 en waterstof. Daarbij is de brandstof vloeibaar bij kamertemperatuur. “Hernieuwbare energie moet je kunnen opslaan, in Vlaanderen spreken we van ‘stockeren’. Een eerste logische stap is dan waterstof. Voor sommige toepassingen is dat handig, maar het heeft ook nadelen vanwege de lagere energiedichtheid van waterstof. Dat is ook de reden dat we nu zo’n beroep doen op vloeibare brandstoffen. De verdeling en opslag is stukken handiger dan die van gassen. Zo kom je uit bij methanol, de handigste opslag van waterstofenergie.”

‘Een brandstof die de helft van de energiedichtheid van diesel heeft, gaat in de scheepvaart wel passen’

Methanol is ook te prefereren boven synthetische brandstoffen, zegt Verhelst. “Je steekt er bij synthetische brandstoffen steeds meer energie in om de complexere moleculen te maken.” Dat is nodig voor bijvoorbeeld synthetische kerosine; de energiedichtheid moet voor vliegtuigen enorm hoog zijn. “Maar methanol dekt van alles dat niet luchtvaart is al behoorlijk veel af. Een brandstof die de helft van de energiedichtheid van diesel heeft, gaat in de scheepvaart wel passen.”

FastWater

In het Europese innovatieprogramma LeanShips dat in 2015 van start ging, was het gebruik van methanol als brandstof al Verhelsts onderzoeksgebied. “LeanShips was een heel breed project rondom het verminderen van de impact van de scheepvaart. Het ging in op een heel scala aan mogelijkheden om energieverbruik te verminderen en emissies naar beneden te halen. Het project was opgezet langs verschillende parallelle demonstratoren. Eén daarvan was die rond het potentieel van methanolmotoren. Daarbinnen hebben we ook een dieselmotor omgebouwd tot een dual-fuel motor, die kan draaien op methanol en diesel.”

Dat onderzoek is in 2019 afgerond. Inmiddels is daar voor Verhelst FastWater voor in de plaats gekomen. Daarin staat als gezegd het gebruik van methanol voorop. Tot tevredenheid van Verhelst, die coördinator is van het programma. “Ik ben heel erg gelukkig dat het gelukt is er een Europees project voor methanol als brandstof doorheen te krijgen.”

Het programma heeft drie doelstellingen. Er wordt – onder meer door Verhelst – onderzoek  gedaan naar universele retrofit kits, zodat methanol (met diesel) in een breed spectrum van motoren kan worden toegepast, van 200 kW tot 4 MW. Tegelijk wordt ook gezocht naar nieuwe motoren die enkel op methanol draaien. Een tweede doel is het commercialiseren van de complete toeleveringsketen, van brandstofproducent tot bunkering. Als derde willen de onderzoekers met regelgevers werken aan uniforme regels, zodat bijvoorbeeld vooraf de eisen duidelijk zijn en niet per individuele case toestemming moet worden gevraagd om met methanol te mogen varen.

Een van de pilotprojecten wordt uitgevoerd met twee middelsnellopende dual-fuel motoren van elk 2 MW in een sleepboot in de Antwerpse haven (foto: Port of Antwerp). Tekst gaat verder onder de foto.

“Wat we zeker willen weten is hoeveel emissiereductie we met retrofit technologie kunnen realiseren. Bij LeanShips hebben we gezien dat we met een eenvoudige ombouw al 60 tot 70 procent reductie in roet- en 60 procent reductie in NOx-uitstoot realiseren. In hoeverre is dat vertaalbaar naar een sleepboot? Welke toepassing heeft het grootste potentieel?’

Vier demonstratoren

“Hart van het project zijn vier demonstratoren”, vervolgt Verhelst. “Twee daarvan zijn middelsnellopende dual-fuel motoren van elk 2 MW in een sleepboot in de Antwerpse haven. Een ander vaartuig is van de Griekse kustwacht met een retrofit van een 200 kW snellopende motor. Een bestaande dieselmotor die zijn oorspronkelijke ontsteking houdt, testen we met een mengsel van methanol en ontstekingsverbeteraar, een eerste voorbeeld van een single-fuel oplossing. Die komt in een loodsboot in Zweden.”

De dual-fuel motoren vormen een soort van tussenstap totdat er motoren zijn die volledig op methanol draaien, de single-fuel motoren. “Dual-fuel maakt het mogelijk om methanol toe te passen in bestaande motoren, maar het is altijd een compromisopstelling. Bij single-fuel kan je optimaliseren om het maximum potentieel uit de brandstof te krijgen, op weg naar een hoog rendement en nagenoeg nul emissie.”

“De single-fuel oplossingen zijn we binnen het lab aan het uittesten. In Gent kijken we tot welk vermogen we een vonkontstekingsmotor kunnen maken. Normaal zit daar een grens aan, omdat we te maken hebben met kloppen. Methanol is daarentegen een brandstof die heel erg klopvast is.”

‘Methanol met een vonkontsteker combineert een hoog rendement en lage emissies’

Verhelst verwacht dat methanol met een vonkontsteker de beste oplossing is. “Dieselmotoren hebben een heel goed rendement, maar zijn een uitdaging qua emissies. Dat is oplosbaar, maar daar zit wel een kostenplaatje aan vast. Benzinemotoren hebben betere emissies, maar je kunt vragen zetten bij het rendement. Methanol met een vonkontsteker is een concept met het beste van twee werelden: een hoog rendement en lage emissies.”  

Verbieden en verleiden

De sleepboot in Antwerpen en de loodsboot in Zweden zullen volgend jaar al te water worden gelaten. “Het is logisch dat de Antwerpse haven en de maritieme autoriteit in Zweden het voortouw nemen. Zij zijn geen commerciële spelers en kunnen zeggen dat CO2-uitstoot belangrijk is. Al is het natuurlijk de bedoeling dat ook een case gedefinieerd kan worden in een commerciële setting. Een logische eerste stap zou kunnen zijn de motoren van binnenvaarttankers die methanol vervoeren om te bouwen voor methanol.”

“Eén van de redenen dat we samen met het Havenbedrijf Antwerpen hiernaar kijken is dat de Antwerpse binnenstad een lage-emissiezone is. Een grote haven vlakbij zo’n lage-emissiezone is niet vol te houden.” De acceptatie van duurzame brandstoffen als methanol is een kwestie van verbieden én verleiden, verwacht Verhelst. “Daarbij zal het heel bepalend zijn wanneer waarde wordt toegekend aan CO2-uitstoot. Maar ook zullen consumenten meer aandacht moeten krijgen voor het label ‘CO2-vrij transport’. De wetgever zal zo’n push & pull-scenario moeten gaan afdwingen. Op hun beurt zullen consumenten bereid moeten zijn om de iets hogere kosten van CO2-vrij transport te dragen.”

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