Nieuws
Varen wij in de toekomst ook op ammoniak? Beeld: C-Job Naval Architects

Ammoniak als scheepsbrandstof

Jan Spoelstra | woensdag 16 augustus 2017
Toeleveranciers, Scheepsbouw

In de discussie rondom schone brandstoffen is de aandacht voor ammoniak nog onderbelicht. De grondstoffen zijn voorradig in lucht en water en via duurzame elektrische energie kan de energiedrager geproduceerd worden.

Tot die conclusie komt maritiem ontwerpbureau C-Job Naval Architects dat tussen de projecten door ook verder kijkt dan het volgende ontwerp dat het bedrijf in opdracht van een klant maakt. De periodieke overcapaciteit van duurzame energieparken kan ingezet worden om waterstof en stikstof te produceren om vervolgens te laten reageren tot ammoniak. Het waterstof wordt via elektrolyse uit water verkregen, en het stikstof kan uit de lucht gehaald worden, aangezien 78% van de atmosfeer uit stikstof bestaat. "De grote beschikbaarheid van de grondstoffen, gecombineerd met overschotten duurzame elektrische energie die ook ontstaan, maken ammoniak tot een interessante energiedrager voor de maritieme sector,” aldus Niels de Vries, Naval Architect bij C-Job.

Luchtfietserij?

"Ammoniak kan in een interne verbrandingsmotor verbrand worden," gaat De Vries verder. "Uit de uitlaat komt dan weer stikstof en waterdamp."  Voor het soepel en schoon lopen van een ammoniak motor heeft het de voorkeur eerst een deel van de ammoniak via een katalysator te kraken tot waterstof en stikstof, het waterstof ontsteekt na de compressieslag van de motor, het ammoniak wordt vervolgens mee verbrand. Voor het kraken van de ammoniak wordt restwarmte uit de uitlaat gebruikt en de motor zou zo op een mengsel van 30% waterstof en 70% ammoniak kunnen draaien. Een van de eerste werkende ammoniak motoren stamt al uit 1935.

Is dit luchtfietserij? Of een realistisch toekomstscenario? Aan de universiteit van Cardiff wordt veel onderzoek gedaan naar de verbranding van ammoniak in interne verbrandingsmotoren en gasturbines met lage NOx emissies. Op deze onderzoeksinstelling draait een 40 kW testmotor op ammoniak. Deze is in staat onder de IMO Tier III eis te blijven. Vervolg stappen en nader onderzoek zal nodig zijn om deze techniek verder te verbeteren en te vergroten voor de maritieme industrie.       

De Vries: "Wat zag je bij LNG? Het eerste schip dat voer op LNG was een LNG tanker simpelweg omdat de LNG opslag al beschikbaar was en het een relatief kleine stap was om er zelf ook op te gaan varen. Datzelfde kan gaan gelden voor ammoniak tankers. Momenteel wordt ammoniak al decennia vervoerd in LPG tankers. Ammoniak wordt in bulkladingen van 50.000 ton de wereld over gesleept voor de kunstmestindustrie. Die schepen kunnen hun lading in principe als brandstof gebruiken. De techniek moet alleen wel opgeschaald worden."

In plaats van een conventionele interne verbrandingsmotor, kan met ammoniak ook elektriciteit opgewekt worden via brandstof cellen. Dat gebeurt bijvoorbeeld door het eerst om te zetten in waterstof en stikstof, om de waterstof vervolgens via brandstofcellen om te zetten in elektriciteit. "Maar onderzoek naar brandstofcellen die rechtstreeks draaien op ammoniak gaat steeds verder, maar vooralsnog zijn die brandstofcellen erg duur en hebben ze een lagere vermogensdichtheid," aldus De Vries.

Er is al meer dan 100 jaar ervaring met de productie en omgang van ammoniak. Hierdoor is er een gedegen basis in regelgeving in de industrie. Deze dienen alleen nog vertaald te worden voor de maritieme sector met oog op ammoniak als brandstof. Met ammoniak op schepen zowel in opslag voor transport en in gebruik voor het koelen aan boord is namelijk al ruime ervaring.

Opslag

Waarom zou je niet simpelweg waterstof gebruiken? “Gecomprimeerde waterstof heeft een veel lagere energiedichtheid per volume-eenheid, omdat waterstof zelf namelijk een erg lage dichtheid heeft. Zelfs waterstof in vloeibare vorm, dat gebeurt pas bij -253 graden Celsius (LNG bij -162 graden Celsius), heeft nog steeds een relatief lage energiedichtheid per volume-eenheid. Ammoniak wordt vloeibaar bij -34 graden Celsius, of bij kamertemperatuur op 10 bar. Maar ammoniak heeft nog steeds meer dan drie keer zoveel volume nodig om dezelfde hoeveelheid energie te dragen als conventionele brandstoffen. Haalbaarheidsstudies moeten in de toekomst aantonen wanneer het opofferen van laadvermogen opweegt tegen het duurzame gebruik van ammoniak als brandstof. De Vries besluit: “Het overstappen naar een hernieuwbare brandstof komt immers met nieuwe uitdagingen. Met het oog op duurzaamheid lijkt op termijn de noodzaak voor de overstap er echter wel te zijn.”

 

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