'Wellicht komt ooit de energie volledig uit wind’ | Maritiem Nederland
Techniek&Innovatie
Guus van der Bles: ‘Voor dezelfde snelheid heb je minder motorvermogen nodig.’

Conoship International ontwerpt groenere zeeschepen


'Wellicht komt ooit de energie volledig uit wind’



John Ekkelboom | woensdag 12 februari 2020
Scheepsbouw

Schepen zo milieuvriendelijk mogelijk laten varen. Dat is het streven van het ontwerp- en ingenieursbureau Conoship International. De eerste stappen daartoe zijn inmiddels gezet. Zo heeft het Groninger bureau zeeschepen ontworpen die varen op LNG en ontwikkelde het de zogenoemde VentiFoils voor hulpwindvoortstuwing. Bovendien maakte Conoship een toekomst-concept voor een bulkcarrier die met deze windvoortstuwers in combinatie met accu’s en waterstof volledig emissieloos kan varen.

Geert Dokter, algemeen directeur van Conoship International, voorspelt dat het vergroenen van zeeschepen zich in een rap tempo zal voltrekken. Dat is volgens hem ook noodzakelijk gezien de politieke en publieke opinie en de ambitie van de IMO om de CO2-uitstoot van de totale wereldvloot in 2050 te halveren in vergelijking met die in 2008. Hij zegt dat Conoship op die ontwikkeling al lange tijd vooruitloopt. “Elf jaar geleden begonnen wij de toepassing van LNG op zeeschepen te onderzoeken. Daar werd toen met scepsis naar gekeken maar inmiddels vaart het baggerschip ‘Ecodelta’ ruim een jaar op deze relatief schone brandstof en werken we momenteel aan meerdere zeeschepen op LNG. Wereldwijd zijn er nu 178 LNG-schepen en nog eens zo’n 180 in bestelling. Daar zitten ook Panamax bulkcarriers en containerschepen bij. Onze visie is dus realiteit geworden.”

Conoship ontwerpt niet zomaar schepen, benadrukt Dokter. “Ze moeten bankable zijn, dus economisch rendabel. Je bouwt geen schepen voor de lol.” Dat geldt ook voor de VentiFoils, die het ingenieursbureau heeft ontworpen. Samen met een aantal partners in het noorden van het land heeft Conoship enkele jaren geleden het bedrijf Econowind opgezet om deze vleugelzeilen op de markt te zetten.

Het idee is overgenomen van de Franse zeeonderzoeker, filmer en milieuactivist Jacques Cousteau, die in de jaren tachtig van de vorige eeuw gelijksoortige windvoortstuwers voor zijn onderzoeksschip had ontwikkeld. Zijn succes was echter beperkt. Toen in 2010 het patent verliep van de inmiddels overleden Fransman, besloot Conoship er letterlijk nieuw leven in te blazen via een onderzoeksproject tezamen met de TU Delft en Marin. Het resultaat werd de VentiFoil.

Autonome unit

In een vergaderruimte van het Groninger bedrijf legt director development Guus van der Bles aan de hand van beelden op een projectiescherm uit hoe de VentiFoil werkt. Op het scherm is een soort aluminium vliegtuigvleugel te zien met een eivormig profiel en een relatief korte koordelengte. Rechtopstaand op een schip zet dit gevaarte van tien meter hoog de windkracht om in stuwkracht. Van der Bles: “Aan de loefzijde zit een flap en aan de lijzijde zitten kleine ventilatiegaatjes waardoor lucht uit de grenslaag naar binnen wordt gezogen met behulp van een ventilator die onderin de vleugel zit. Zo ontstaat er een onderdruk en daarmee een stuwkracht, zoals bij de liftkracht bij een vliegtuig. Met deze compacte VentiFoil bereik je een stuwkracht die vergelijkbaar is met die van een zeil dat zesmaal zo groot is.”

Op dit moment levert Econowind een eConowind-unit met twee 10 m VentiFoils, vervolgt Van der Bles. “Die zitten samen opgevouwen in een 40 voetscontainer, die op het dek van een schip kan worden vastgemaakt. Het systeem is computergestuurd en werkt volledig autonoom. Als de wind van voren komt of als het stormt, blijven de VentiFoils in de container. Komt de wind meer van opzij, dan scharnieren de VentiFoils vanzelf omhoog, draaien ze zich in de meest gunstige positie en zetten ze wind om in stuwkracht.”

 

‘Bij windkracht 5 en een snelheid van 11 knopen varen dit soort schepen 10 tot 20 procent zuiniger’

De eConowind-unit, die vorig jaar werd onderscheiden met de Dutch Maritime Innovation Award, is geschikt voor ieder schip met containerfittingen op de luiken. “Het is plug-and-play”, zegt Dokter. “Het is wel afhankelijk van het vaarprofiel of de VentiFoils economisch aantrekkelijk zijn. Een schip moet overwegend in gebieden varen waar voldoende wind is. In dat geval is de investering in vier tot zes jaar terugverdiend.”

Vorig jaar heeft de ‘Lady Christina’ van Wijnne Barends, een 108 meter lang vrachtschip dat in 2000 werd gebouwd, als eerste testvaarten gemaakt met zo’n unit aan boord. Onlangs is ook het vrachtschip ‘Ankie’ van Van Dam Shipping uitgerust met twee separate opklapbare VentiFoils van zestien meter die op de voorplecht zijn gemonteerd.

Hieronder een foto van de 'Lady Christina' met de twee VentiFoils aan boord. Foto: Flying Focus in opdracht van Wijnne Barends. Tekst gaat verder onder de foto.

Van der Bles zegt dat naar verwachting dit soort schepen zo’n 10 tot 20 procent minder brandstof zullen verbruiken bij een windkracht van 5 beaufort uit een gunstige hoek en een snelheid van 11 knopen. “Je hebt door die hulpwindvoortstuwing immers minder motorvermogen nodig voor dezelfde snelheid. Omgerekend betekent dat bij gunstige wind per etmaal ongeveer 1,2 ton minder brandstof en 3,5 ton minder CO2-uitstoot.”

CO2 opvangen en hergebruiken

LNG is een stuk schoner dan de conventionele bunkerolie waar zeeschepen op varen. Maar er is nog altijd CO2-uitstoot. Vandaar dat Conoship de mogelijke CO2-afvang in de uitlaat bestudeert. Van der Bles en Dokter onderzoeken met hun team zelfs diverse technologische scenario’s voor een mogelijk emissieloos zeeschip. Op het projectiescherm laten ze een schets zien van zo’n toekomstig vaartuig. Het is een 80.000 ton bulkcarrier met een LNG-installatie en tien opklapbare VentiFoils van elk dertig meter hoog. Deze vleugels kunnen in de breedte van het schip worden gestreken.

Van der Bles: “Door het grote aandeel windvoortstuwing dat je dan krijgt, kan dat concept volstaan met een kleinere LNG-installatie. We onderzoeken ook hoe CO2 die vrijkomt bij de verbranding van LNG, afgevangen kan worden. Dat kan door het met de kou van LNG af te koelen, dat een temperatuur heeft van -163 graden Celsius. Zo krijg je vloeibaar CO2 dat je opslaat in containers en in de toekomst aan de wal kunt gebruiken als grondstof voor synthetische brandstoffen.”

Compleet groen varen

Voor de langere termijn wil Conoship nog verder gaan en de mogelijkheid onderzoeken dat er zelfs helemaal geen CO2 meer wordt geproduceerd tijdens de vaart. Met alleen VentiFoils zal dat niet lukken. Bij te weinig wind maakt het schip dan onvoldoende snelheid. Van der Bles schat dat er voor een toekomst-concept met een snelheid rond 11 knopen en tien grote VentiFoils tijdens een Noord-Atlantische reis ongeveer 45 procent energie uit wind kan worden gehaald.

‘Met windvoortstuwing, accu’s en groene waterstof kunnen we in de toekomst volledig op windenergie varen’

“Dat geldt gemiddeld over het jaar. Maar je hebt ook momenten dat de wind harder waait dan nodig is voor die snelheid. We willen onderzoeken hoe we dat surplus aan stuwkracht kunnen terugwinnen door met de energie van het water dat langs de schroeven stroomt, accu’s op te laden. Zodra het minder waait, zet je de accu’s in om dezelfde vaarsnelheid te behouden. In het scenario dat het langere tijd vrijwel niet waait, zou vloeibare waterstof de energiebehoefte op die momenten kunnen aanvullen. Als in de komende energietransitie ook windmolens op zee worden ingeschakeld voor het produceren van de waterstof, dan kunnen we ooit met dit toekomst-concept – de Conoship 33000 ZE – volledig op windenergie en dus compleet groen varen.’

 

 

Partners Maritiem Nederland