De transitie naar een duurzame scheepvaart

Thema:
Green Maritime Performance

Samen met de scheepvaartindustrie, kennisinstellingen en de overheid geven we vorm aan de energietransitie voor de Nederlandse maritieme sector. We hebben de afspraken van de Internationale Maritieme Organisatie van de VN doorvertaald in de nationale Green Deal Zeevaart, Binnenvaart en Havens.

Concreet gaat het om 40 procent CO2-reductie per schip in 2030 en 50 procent reductie voor al het scheepvaartverkeer wereldwijd in 2050. Om dit te bereiken, werken we op 3 niveaus aan het verduurzamen van de scheepvaart:

Governance en monitoring

Hoe zit de Nederlandse maritieme sector precies in elkaar? Welke barrières moeten we wegnemen voordat we duurzame technologieën kunnen implementeren? Zijn er nog meer voorwaarden voor een succesvolle energietransitie, zoals beleidsmaatregelen of financiële prikkels? En hoe kan de sector aan de Green Deal voldoen? Die vragen beantwoorden we met governance en monitoring

Transitieplan nodig

Technologische logistieke oplossingen zoals circulaire scheepvaart, ‘smart logistics’, ‘ship power systems’ en alternatieve energiedragers zijn fantastisch. Maar ze komen niet van de grond zonder dat daar de juiste randvoorwaarden voor zijn gesteld. Er moet een transitieplan zijn: waar staan we nu als sector? Waar gaan we naartoe? En hoe geven we dat vorm? Met strategische analyse helpen we om het vraagstuk uit te werken.

De businesscase sluiten

Het grote plaatje van 50 procent CO2-reductie voor al het scheepvaartverkeer wereldwijd in 2050, moeten we uitwerken naar een realistisch doel met tussenstappen. De scheepswerven, de scheepseigenaren, maar vooral ook de overheid, zijn ervoor verantwoordelijk dat we de transitie naar een duurzame sector ook echt voor elkaar krijgen. Bijvoorbeeld met subsidies voor brandstoffen of technologieontwikkeling. Of door andere investeringen die de businesscase sluiten.

Analyse uitwerken

Met de Green Deal Zeevaart, Binnenvaart en Havens hebben we voor de periode van 2020 tot 2030 en daarna een heel duidelijk doel gesteld. Nu doen we samen met alle relevante partijen een analyse op scheepsniveau van het type schepen en van het hele systeem daaromheen. De komende 5 jaar gaan we dat verder uitwerken.

Beleid vormen

We stellen ook vast welke emissies er daadwerkelijk zijn. Dat is dan weer de basis van waaruit we werken om de transitie vorm te geven. Dus van alle schepen die rondvaren en van alle systemen die eromheen zitten, meten we wat de daadwerkelijke uitstoot is en ook waar dat gebeurt. Zo kun je effectief beleid vormen op de plek met de meeste uitstoot. Dat is de plek waar je de kans hebt om er het meeste aan te doen.

1. Op systeemniveau: hoe kunnen we het complete logistieke systeem optimaliseren, ook met behulp van beleidsinterventies?

Circulaire scheepvaart

Waar komen grondstoffen en bouwmaterialen in de maritieme sector vandaan? En hoe kunnen we ze tijdens of aan het einde van de levenscyclus hergebruiken? Met onderzoek naar het circulair ontwerpen, bouwen en recyclen van schepen en maritieme installaties vergroten we het bewustzijn voor circulariteit in de maritieme sector. Om zo de CO2-voetafdruk te verlagen.

Smart logistics

Het doel van ‘smart logistics’ in de maritieme sector is om alleen vervoersbewegingen te maken die nuttig zijn. Het gaat daarbij om het optimaliseren van de benodigde logistieke bewegingen van producten. En ook om het analyseren van de infrastructuur die hiervoor nodig is.

Hele logistieke keten in kaart

Schepen varen vaak met halve of lege containers heen en weer. Bijvoorbeeld omdat het vervoer qua planning nog niet is afgestemd of omdat het praktisch is. Bovendien zijn er flink wat leerpunten in de multimodale afstemming, waar het transport overgaat naar trein of vrachtwagen. In ons onderzoek brengen we de hele logistieke keten in kaart. Van het vrachtschip in China tot het koeriersbusje dat je bestelling thuis aan de deur aflevert.

Slimme software

Maritiem transport is te optimaliseren met slimme software die het proces tussen haven en schip afstemt. Nu vaart een schip vaak zo snel mogelijk naar de haven. Vervolgens gaat het een halve dag heel langzaam en dan komt het de haven binnen. De kapitein weet niet altijd wanneer het schip naar binnen mag. Door dit beter af te stemmen, behaal je zonder grote aanpassingen aan het schip al veel energiereductie.

Wereldwijde bunkerinfrastructuur

Een andere oplossing is een wereldwijde bunkerinfrastructuur voor verschillende brandstoffen. Als je de energietransitie over de gehele logistieke keten voor elkaar wilt krijgen, dan kun je niet in één enkele haven beginnen met het aanbieden van waterstof voor schepen, auto’s en vrachtauto’s. Daarvoor moet je het grote plaatje overzien en afstemmen met de havens van Rotterdam, Antwerpen, Hamburg, enzovoorts.

2. Op voertuigniveau: hoe kunnen we de huidige vloot verduurzamen en in de nabije toekomst duurzamere schepen bouwen?

Analyse van het schip of systeem

We helpen bij het vergelijkbaar maken hoe groen of circulair een schip of systeem is, zodat je er net als bij huishoudelijke apparaten een energielabel aan kunt hangen. Eenvoudig gezegd, knippen de onderzoekers het schip op in stukjes. De staalconstructie, het hout, isolatiemateriaal, de motor, het meubilair, enzovoorts. Vervolgens onderzoeken we waar elke component vandaan komt en wat dat betekende voor de CO2-voetafdruk. Tot slot onderzoeken we waar verbetering mogelijk is, eventueel door de uitkomst te vergelijken met andere schepen.

Juiste en objectieve inschatting

Veel informatie over de componenten is bekend, maar veel ook niet. Bij marmer of een composiet aan boord van een luxejacht, is de werkelijke impact soms nog niet in kaart gebracht. Door onze kennis en inzichten kunnen we toch een juiste en objectieve inschatting maken. Ook bij het vergelijkbaar maken, het toewijzen van een energielabel, komt die objectieve en deskundige rol van pas.

Integratie van componenten

De overgang naar duurzame ‘ship power systems’ vraagt aandacht voor zowel het systeemontwerp als de integratie van componenten. We ontwikkelen oplossingen voor bijvoorbeeld CO2-afvang en CO2‑opslag (carbon capture and storage) en het verminderen van stikstofuitstoot. Verder onderzoeken we de effecten van alternatieve of bijgemengde brandstoffen. Tot slot richten we ons op componenten van nieuwe voorstuwingssystemen, zoals brandstofcellen en batterijen.

Nieuwgebouwde schepen

De sector heeft ook te maken met nieuwgebouwde schepen. Die schepen moeten omgaan met de onzekerheid van de toekomst: waar gaat het precies naartoe? Er is behoefte aan een voortstuwingsconcept dat minstens 15 jaar meegaat in een toekomst waarin ook weer de nodige eisen worden gesteld. Daar zit heel veel onzekerheid in. Die onzekerheid kunnen wij wegnemen door onder andere onze expertise in wegtransport.

3. Op aandrijflijn: wat is de potentie van alternatieve duurzame energiedragers?

Alternatieve energiedragers

Duurzame biologische en synthetische energiedragers zijn essentieel voor het reduceren van emissies. Om de potentie van alternatieve energiedragers voor de maritieme sector vast te stellen, doen we onder andere onderzoek naar alternatieve brandstoffen als waterstof, methanol, ammonia, ‘liquid natural gas’ (lng) en elektriciteit.

De juiste energiedrager kiezen

Welke energiedrager of welke samenstelling van energiedragers de toekomst heeft, ligt in de eerste plaats aan het operationele profiel van het schip. Is het bijvoorbeeld een binnenvaarder of een zeegaand schip? Daarnaast moet je goed kijken waar je specifieke energiedragers toepast. Waterstof is bijvoorbeeld een heel interessante energiedrager. Maar het volume dat je nodig hebt ten opzichte van diesel is veel groter. Voor een binnenvaarder die in Rotterdam en Duitsland kan bunkeren is het volume een kleiner probleem. Maar als je een schip uit Shanghai helemaal moet volgooien met waterstof, dan blijft er geen ruimte over om goederen te vervoeren

Methanol, ammonia en lng

Naast waterstof onderzoeken we ook andere energiedragers, met de focus op methanol, ammonia en lng. Om een energiedrager te implementeren moet je integrale afwegingen maken. Welke impact heeft een bepaalde brandstof op de aandrijflijn en is het mogelijk om het schip te ‘retrofitten’? Dat betekent dat er een nieuwe motor in komt of dat de motor wordt aangepast. Of denk aan de inpasbaarheid aan boord: hoeveel ruimte neemt de brandstof in en hoe staat het met de veiligheid? En denk tot slot aan operationele aspecten, zoals de kosten.

Biobrandstoffen

Ook de herkomst van energiedragers heeft onze aandacht. Het bijmengen van biobrandstoffen kan op korte termijn de CO2-voetafdruk verlagen. Maar helaas zijn biobrandstoffen niet het volledige antwoord. Deze hebben afhankelijk van de herkomst ook een significante onwenselijke impact op bijvoorbeeld de natuur.

Elektrificatie

Verder werken we met het innovatieprogramma VoltaChem aan elektrificatie van de chemische industrie. Verschillende toepassingen zoals ‘peak shaving’, het varen op ‘battery packs’ en walstroomaansluitingen bieden ook een grote kans om emissies te reduceren. We doen uitgebreid onderzoek naar de integratie van battery packs op basis van het energieverbruik, en het inschatten en optimaliseren van de gebruiksduur van batterijen.

Retrofitten

Bestaande schepen moeten zich aanpassen aan de strengere emissieregimes. Ze moeten worden ‘geretrofit’. Dat wil zeggen dat er een nieuwe motor in komt of dat de motor wordt aangepast. We werken vooral aan ‘aftertreatment’, waarbij we bijvoorbeeld de CO2 opvangen. Dat concept passen we al op grote schaal toe voor energiecentrales. De uitdaging is om dat nu naar een drijvend, bewegend en kleiner concept te brengen.

Laat je verder inspireren

8 resultaten, getoond 1 t/m 5

Duurzame en veilige stedelijke mobiliteit

Informatietype:
Artikel
We ontwikkelen en onderzoeken slimme innovatieve maatregelen en integrale oplossingen voor de domeinen mobiliteit, leefbaarheid en veiligheid.

De transitie naar CO2-neutrale mobiliteit in 2050

Informatietype:
Artikel
Ontdek hoe we overheden en bedrijven helpen om op een onderbouwde manier de juiste keuzes te maken in de transitie naar CO2-neutrale mobiliteit.

Jaaroverzicht 2021: TNO in de media

Informatietype:
Nieuws
17 januari 2022
Een snellere COVID-test, drenkelingen redden met drones, circulaire plastics en zonnecellen op auto's. Bekijk de video voor al onze innovaties uit 2021.

Samenwerking TNO en ProRail krijgt vervolg

Informatietype:
Nieuws
29 november 2021
Samenwerking TNO en ProRail krijgt vervolg. De partijen zetten samen in op versnelling en toepasbaar maken van innovaties in het spoor.

Zo wordt schoon en zuinig rijden voor alle autokopers bereikbaar

Informatietype:
Insight
10 november 2021
Door met ons autobelastingstelsel eenzijdig elektrisch rijden te stimuleren, verliezen we grip op de duurzaamheid van 80 procent van de auto’s in Nederland. Voor milieubewuste occasionkopers valt er weinig te kiezen en ons wagenpark wordt maar langzaam schoner. Dat kan beter én eerlijker.