Varen met waterstofolie van een zonne-eiland | Maritiem Nederland
Techniek&Innovatie
The Atoll bestaat uit platforms met zonnepanelen gekoppeld aan een 10 kW electrolyser die waterstofolie produceert.

Waterstof speelt sleutelrol in vergroening binnenvaart


Varen met waterstofolie van een zonne-eiland



Erik van Huizen | dinsdag 16 februari 2021
Binnenvaart, MET Event

Twee startups en een ruim honderd jaar oud familiebedrijf willen de binnenvaart vergroenen door de schepen te laten varen op waterstofolie. SolarDuck en Voyex gaan daar samen met de Dekker Groep een proefopstelling voor bouwen op de Waal bij IJzendoorn. Met een drijvend zonne-eiland wordt vanaf april met een elektrolyser waterstof geproduceerd. Deze wordt aan een olie-achtige vloeistof gekoppeld zodat de het net als gasolie kan worden gebunkerd. 

Het zonne-eiland komt te liggen in de werkhaven van het ruim honderd jaar oude familiebedrijf Dekker Groep in IJzendoorn. Het bedrijf levert grondstoffen voor de bouw van huizen, wegen en dijken en heeft een eigen binnenvaartvloot. “We zetten in op waterstof voor de scheepvaart omdat we geloven in een duurzame toekomst”, vertelt woordvoerder Marianna van den Broek van Dekker. “Van onze bouwgrondstoffen wordt 90 procent per schip vervoerd en we zien in waterstof een van de alternatieven om de scheepvaart van de fossiele brandstof af te halen. Daartoe willen we onze eigen vloot, waaronder Cotrans, inzetten. Maar ook onze relatievloot met zo’n vijftig schippers willen we stimuleren op emissievrije brandstof over te stappen. We onderzoeken daarvoor of een waterstofbunkerstation bij Dekker aan de Waal is te realiseren.”

Een groot voordeel voor Dekker is dat voor het bunkeren van waterstofolie geen speciale voorzieningen nodig zijn, zoals voor tanken van waterstofgas. “Zo sluiten we aan bij de bestaande infrastructuur voor het bunkeren van gasolie. Met de waterstofolie van Voyex is het mogelijk in één keer waterstof voor twee weken te tanken.”

65 kilowatt

De testopstelling in de werkhaven bestaat onder meer uit een drijvend zonne-eiland met een piekvermogen van 65 kilowatt. SolarDuck levert de vier aan elkaar gekoppelde platforms met elk 39 zonnepanelen. Het is het eerste project van het bedrijf dat een technologie ontwikkelde om drijvende zonne-energie op zee mogelijk te maken.

‘Met de waterstofolie is het mogelijk in één keer waterstof voor twee weken te tanken’

Begin april wordt het zonne-eiland in z’n geheel vanaf Gorinchem stroomopwaarts naar de werkhaven van Dekker in IJzendoorn versleept. Eenmaal op haar plek, wordt het zonne-eiland aangesloten op een 10 kilowatt electrolyser waarmee waterstof wordt geproduceerd. De waterstof wordt dan ter plekke gekoppeld aan een Liquid Organic Hydrogen Carrier van Voyex.

Fabian Benschop en Wiard Leenders zetten Voyex vorig jaar op. “Ons doel is om waterstof beschikbaar te maken als een zero emissie brandstof. Om dat op een veilige, eenvoudige en efficiënte manier te doen koppelen we de waterstof aan een olie-achtige vloeistof”, vertelt Leenders. “Deze drager is meerdere keren inzetbaar door er weer waterstof aan te binden. In theorie kun je dit oneindig doen. Huidige proeven hebben al laten zien dat meer dan 2000 keer binden en ontbinden mogelijk is.”

Laag risicoprofiel

Het proces van koppelen (hydrogenation) en ontkoppelen (de-hydrogenation) gebeurt onder invloed van een katalysator, verhoogde temperatuur en een verhoogde druk. Het koppelen gebeurt in een fabriek op de wal, het ontkoppelen gebeurt aan boord. Hiervoor is een de-hydrogenation unit nodig. De grootte hangt af van het gevraagde vermogen, maar de unit moet zo klein mogelijk zijn om zo min mogelijk ladingruimte in te nemen.

Gert Pomstra (groepsdirectielid Dekker), Koen Burgers (CEO SolarDuck) en Wiard Leenders (CEO Voyex) gaan samen het varen op waterstofolie testen (foto: Dekker Groep). Tekst gaat verder onder de foto..

De vloeistof is volgens Leenders de intellectual property van de vinding. Hij wil er daarom niet al te veel over kwijt. “Wat ik er over kan zeggen is dat het een petrochemische vloeistof is die een lager risicoprofiel heeft dan gasolie. Het verdampt niet, is niet explosief, is niet brandbaar en is chemisch zeer stabiel. Het gaat er om dat je een vloeistof hebt waarbij je zoveel mogelijk waterstof kan binden en ontbinden, dat het veilig is, dat de vloeistof voor lange tijd chemisch stabiel is en dat het proces bij niet al te hoge temperatuur en druk plaatsvindt. Ook moet de katalysator stabiel zijn en niet bestaan uit kostbare materialen en wil je dat het proces snel verloopt als je veel waterstof nodig hebt.”

Compacte vorm

De LOHC vloeistof heeft een energiedichtheid van ongeveer 57 kilo waterstof per m3. Dat is meer dan andere oplossingen om waterstof op te slaan, maar aan boord zijn wel grotere tanks nodig om dezelfde energiehoeveelheid als bij gasolie mee te kunnen nemen. En omdat de drager overblijft, is ook een retourtank nodig. Dit zijn volgens Leenders geen bijzondere of complexe aanpassingen. “Het grote voordeel is dat je in redelijke compacte vorm veel waterstof kan opslaan en transporteren zonder brand- of explosiegevaar. Je hebt geen cryogene of kostbare druktanks nodig.”

‘Een nadeel van brandstofcellen is de kostprijs en de beschikbaarheid voor grotere vermogens’

De aan boord vrijgekomen waterstof kan met wat kleine aanpassingen in een bestaande motor bijgemengd worden. “Er worden getallen genoemd van 40 tot 70 procent. Dit geeft geen rendementsverbetering maar wel een CO2-reductie in dezelfde orde van grootte. En de ontwikkeling van een 100 procent op waterstof gebaseerde motor is druk gaande. Deze loopt naast de ontwikkeling van brandstofcellen. Beide systemen hebben zo hun voor- en nadelen. Een groot nadeel van brandstofcellen is de kostprijs en de beschikbaarheid voor de grotere vermogens ten opzichte van de verbrandingsmotor.”

Testen

De LOHC-vloeistof wordt vanaf april eveneens in de werkhaven van Dekker gemaakt. Vanaf dan wordt ook het zonne-eiland onderworpen aan een aantal testen waarbij onder meer wordt gekeken naar de wijze waarop het systeem om gaat met stroming en golven. “Een voorbeeld is dat de demonstrator stroomopwaarts over de rivier zal worden versleept”, vertelt CEO Koen Burgers van SolarDuck. “Hierbij zal het systeem stroomsnelheden te verduren krijgen die normaal gesproken alleen in extreme omstandigheden op zee optreden. Daarnaast zullen we kennis opdoen over het bouwen, onderhouden, afmeren en het gedrag ten gevolge van wind en golven. De grote uitdaging is om een systeem te ontwerpen dat langdurig goed bestand is tegen golf- en windbelastingen en daarnaast kosteneffectief is.”

Op zee bunkeren

Omdat het zonne-eiland geschikt is om offshore condities te weerstaan, gaat SolarDuck het eiland eind 2021 testen op zee op zowel hoge golven en windsnelheden als corrosie door zout water. “Hiervoor hebben wij keuzes gemaakt om bijvoorbeeld de invloed van stroming, zout water en golven op het systeem te verminderen. Als voorbeeld zal het PV-systeem een aantal meter boven het wateroppervlak gepositioneerd worden. Daarmee voorkomen we direct contact van golven en zout water met het PV-systeem. Dit systeem kan vervolgens worden gekoppeld aan andere toepassingen. Dat maakt het bijvoorbeeld mogelijk om in de toekomst waterstof op zee te bunkeren.”

De weg naar CO2-vrij produceren

De Dekker groep begon acht jaar geleden met een traject naar CO2-vrij produceren op de drijvende zandfabrieken. De eerste jaren werd de focus gelegd op energiebesparing, met als belangrijkste zaken het stroomlijnen van alle pompprocessen zoals sturing van pompen (snelheden) en het verminderen van opvoerhoogtes (pompen en transportbanden) en het optimaliseren van de besturingssoftware. Ook het optimaliseren van de klimaatbeheersing aan boord, het voorkomen van onnodig verbruik ’s nachts en in de weekenden leverde besparing op. Verder werden oudere elektromotoren vervangen door PM elektromotoren (Permanent Magneet) met een hoger rendement.

Nadat het energieverbruik was verminderd konden de fabrieken uit de voeten met de 10 kV walaansluitingen. Daardoor konden in 2016 de dieselgeneratoren aan boord worden vervangen door transformatoren op groene walstroom. Elektrificatie van een drijvende zandfabriek als de ‘Rotterdam 55’ scheelt Dekker één miljoen liter diesel per jaar en 3,2 miljoen kilo CO2-uitstoot. Met dit alles bereikt Dekker dit voorjaar de mijlpaal van 80 procent CO2-reductie in tonnen productie. Dit werd in zeven jaar tijd gerealiseerd.

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

Betabanen

Partners Maritiem Nederland