De transitie naar een duurzame scheepvaart

Thema:
Green Maritime Performance

Samen met de scheepvaartindustrie, kennisinstellingen en overheden geeft TNO vorm aan de energietransitie in de Nederlandse maritieme sector. De afspraken van de Internationale Maritieme Organisatie van de VN hebben we gezamenlijk doorvertaald in de nationale Green Deal Zeevaart, Binnenvaart en Havens.

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

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 scheepvaart, en verkleinen we de CO2-voetafdruk.

Smart logistics

Het doel van ‘smart logistics’ in de maritieme sector is om vervoersbewegingen van producten te optimaliseren. Daarbij wordt ook de benodigde infrastructuur geanalyseerd.

Hele logistieke keten in kaart

Door een gebrekkige planning of om praktische redenen varen schepen te vaak met deels gevulde of zelfs lege containers heen en weer. Ook valt er nog flink wat te winnen in de multimodale afstemming, waar transport over water overgaat op spoor of weg. Daarom brengt TNO de hele logistieke keten in kaart om de vervoerscapaciteit optimaal te benutten en schakels naadloos op elkaar te laten aansluiten.

Slimme software

Maritiem transport is te optimaliseren met slimme software die het proces tussen haven en schip afstemt. Nu vaart een schip zo snel mogelijk naar de haven, maar moet daar vaak nog een tijd wachten om te mogen binnenvaren. Als de kapitein al in een vroeg stadium het exacte tijdstip van toegang doorkrijgt, kan de snelheid van het schip hierop worden afgestemd. Zo kan veel energie worden bespaard, zonder grote aanpassingen aan het schip.

Wereldwijde bunkerinfrastructuur

Voor een energietransitie van de gehele logistieke keten moet er een wereldwijde bunkerinfrastructuur komen voor verschillende alternatieve brandstoffen, zoals waterstof en methanol. Niet alleen schepen, maar ook auto’s en vrachtauto’s moeten overal in deze keten toegang hebben tot deze brandstoffen.

Analyse van het schip of systeem

TNO helpt om de duurzaamheid van schepen en maritieme systemen te kunnen meten, vergelijken en categoriseren. Hiervoor worden de afzonderlijke componenten van het schip in kaart gebracht: de staalconstructie, het hout, isolatiemateriaal, de motor, het interieur, enzovoorts. Vervolgens onderzoeken we de herkomst, productiemethode en grondstoffen hiervan om zo de CO2-voetafdruk te bepalen. Tot slot bekijken we waar verbeteringen mogelijk zijn, bijvoorbeeld door de resultaten te vergelijken met andere schepen.

Juiste, objectieve inschatting

Lang niet altijd is alle informatie over de verschillende componenten van een schip bekend. Hierdoor is de werkelijke CO2-impact soms nog niet in kaart gebracht. Met onze kennis en inzichten kunnen we toch een objectieve inschatting maken. Ook bij het categoriseren van componenten en het toewijzen van een energielabel is deze neutrale, deskundige rol belangrijk.

Integratie van componenten

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

Bouw van nieuwe schepen

Schepen die nog gebouwd moeten worden, hebben te maken met de onzekerheid over toekomstige voortstuwingsconcepten, brandstoffen, infrastructuur en regelgeving. De aandrijftechnologie moet minstens 15 jaar meegaan om technisch en economisch rendabel te zijn. Onze kennis van aandrijftechnologieën en alternatieve brandstoffen, die we al toepassen in het wegtransport, geeft partners in de maritieme sector zekerheid over de te varen koers.

Alternatieve energiedragers

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

De juiste energiedrager kiezen

Het operationele profiel van het schip bepaalt voor een belangrijk deel de energiedrager of de samenstelling van energiedragers. Voor een binnenvaartschip ligt dat anders dan voor een zeegaand schip. De toepassing bepaalt welke energiedrager het meest geschikt is. Waterstof kan heel interessant zijn, maar het benodigde opslagvolume is veel groter dan dat van diesel. Voor een binnenvaartschip dat bijvoorbeeld in Rotterdam en Duitsland kan bunkeren is dat geen probleem. Maar voor een containerschip dat tussen China en Europa vaart, is volume juist wel cruciaal voor een rendabele operatie.

Methanol, ammonia en lng

Naast waterstof onderzoeken we ook andere energiedragers, met een focus op methanol, ammonia en lng. Voor de implementatie moet goed afgewogen worden hoe de energiedrager kan worden geïntegreerd in bestaande systemen en processen aan boord. Welke impact heeft een bepaalde brandstof op de aandrijflijn? Is het mogelijk het schip te ‘retrofitten’ met een nieuwe of aangepaste motor? Ook de inpasbaarheid aan boord is een belangrijke factor: hoeveel volume kost de brandstof en zijn er aanvullende veiligheidsmaatregelen nodig? Tot slot kunnen er ook operationele aspecten meewegen, zoals de kosten.

Biobrandstoffen

Ook de herkomst van energiedragers heeft onze aandacht. Zo kan het bijmengen van biobrandstoffen op korte termijn de CO2-voetafdruk verlagen. Toch kunnen ze afhankelijk van de herkomst ook een onwenselijk effect hebben op de natuur en onze voedselproductie.

Elektrificatie

Met het innovatieprogramma VoltaChem werkt TNO aan elektrificatie van de chemische industrie. Verschillende toepassingen, zoals ‘peak shaving’, het varen op ‘battery packs’ en walstroomaansluitingen zijn kansrijk om emissies te reduceren. We doen uitgebreid onderzoek naar de integratie van accupakketten op basis van het energieverbruik, en het inschatten en optimaliseren van de gebruiksduur van batterijen.

Retrofitten

Bestaande schepen kunnen aan de strengere emissie-eisen worden aangepast met een ‘retrofit’. Dit houdt in dat de motoren worden vervangen of aangepast. TNO werkt vooral aan ‘aftertreatment’ om de schadelijke uitstoot te reduceren, waarbij we bijvoorbeeld de CO2 opvangen. Dat concept passen we al op grote schaal toe voor energiecentrales. De uitdaging is om dat concept compacter te maken en geschikt te maken voor een drijvend en bewegend vaartuig.

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? Dit zijn vragen die we bij TNO proberen te beantwoorden met governance en monitoring.

Transitieplan en strategische analyse

Technologische logistieke oplossingen zoals circulaire scheepvaart, ‘smart logistics’, ‘ship power systems’ en alternatieve energiedragers kunnen uitsluitend succesvol zijn met de juiste randvoorwaarden. Met een transitieplan en een strategische analyse geven we bij TNO aan waar we nu staan, waar de sector naartoe zou moeten bewegen, en hoe we die verandering vorm kunnen geven.

De business case sluiten

Om in 2050 de wereldwijde CO2-uitstoot voor al het scheepvaartverkeer te kunnen halveren, moeten er realistische tussenstappen komen. De maritieme sector heeft samen met de overheid de verantwoordelijkheid voor deze duurzame transitie. Om de business case sluitend te krijgen, kijken we bij TNO welke financiële randvoorwaarden nodig zijn, bijvoorbeeld in de vorm van subsidies op brandstoffen of technologieontwikkeling, of andere investeringen.

Analyse op scheepsniveau

Met de Green Deal Zeevaart, Binnenvaart en Havens hebben we voor de periode van 2020 tot 2030 en daarna een heel duidelijk doel gesteld. Bij TNO werken we de komende vijf jaar met alle relevante partijen samen aan een analyse op scheepsniveau en het hele systeem daaromheen.

Emissiemonitoring

Bij TNO richten we ons ook op het vaststellen van de werkelijke emissies van de maritieme sector. Het belang hiervan neemt toe, omdat het relatieve aandeel van de scheepvaart in de totale luchtverontreiniging toeneemt, nu het wegverkeer steeds schoner wordt. Betrouwbare emissiewaarden vormen tevens de basis voor het vormgeven van de energietransitie in deze sector. Van alle schepen en aanverwante systemen meten we de daadwerkelijke uitstoot en registreren we de uitstootlocaties. Zo kunnen beleidsmaatregelen het meest effectief worden ingezet.

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.