TNO opent testcel voor duurzame scheepsmotoren

Nederland als de motor van maritieme verduurzaming

De druk op de scheepvaart om te verduurzamen neemt toe. De International Maritime Organization (IMO) stelde als doel 50% CO2-reductie voor al het scheepvaartverkeer wereldwijd in 2050. Ook de binnenvaart moet significant verduurzamen. Bovendien gelden sinds enige jaren de strenge EU Stage V emissienormen.

Voor Nederland, met een van de grootste binnenvaarten ter wereld, is dit zowel een uitdaging als een kans. "Nederland heeft in het verleden maritieme motorenbouwers gehad, maar die zijn verdwenen", zegt Peter van Gompel, Business Manager Powertrain Testing bij TNO. "Terwijl we wel een enorm belang hebben bij verduurzaming van de scheepvaart. Hier ligt nu een kans om weer een positie in te nemen door oplossingen te ontwikkelen."

Investeren in nieuwe motoren aantrekkelijker maken

Het probleem is dat de binnenvaart wereldwijd een te kleine afzetmarkt is voor grote motorenfabrikanten, om hier als eersten significant in te investeren. Bovendien gaan binnenvaartschepen 50 jaar mee en hun motoren zo'n 30 jaar. "Als je in 2050 een doel wilt halen, moet je nu al beginnen", zegt Jack Bloem, Business Developer bij TNO. "Ook het omzetten van bestaande motoren wordt met de strengere milieu-eisen steeds ingrijpender. Je moet dan bijna op fabrikantniveau dingen veranderen."

Door een van de weinige testcellen voor maritieme motoren te hebben, kan Nederland weer een belangrijkere rol gaan spelen in deze sector. "We hebben deze cel echt samen met de markt ontwikkeld", benadrukt Jack. Met brede steun vanuit de sector kreeg TNO budget voor de cel bij het Ministerie van Economische Zaken. De onafhankelijke positie van TNO maakt het voor fabrikanten aantrekkelijker om hier samen nieuwe oplossingen te ontwikkelen, zonder dat één commerciële partij de regie heeft.

Technisch gezien onderscheidt de nieuwe testcel zich op meerdere punten van bestaande faciliteiten.

Grotere capaciteit, meer mogelijkheden

Het meest zichtbare verschil is de capaciteit: de nieuwe testcel heeft een dynamometer met een remvermogen van 1,4 megawatt. "Om de weerstand voor een scheepsmotor te simuleren moesten we de rem twee keer zo groot maken als voor automotive testcellen", vertelt Peter. Dit was nog even passen en meten op de locatie in Helmond. "Om de grotere motoren kwijt te kunnen zijn de systemen voor de nabehandeling van uitlaatgassen niet in de cel maar in de kelder onder de cel geplaatst", zegt Peter. "Die ruimte kun je zien als de machinekamer van een schip die we nagebouwd hebben in het lab."

Waterstof en methanol: nieuwe brandstoffen testen

De echte toegevoegde waarde van de nieuwe testcel zit in de brandstofmogelijkheden. Voor de verduurzaming van de scheepvaart richten we ons op twee brandstoffen: waterstof en methanol. Beide hebben hun voor- en nadelen en beide vragen om specifiek onderzoek. Waar in eerdere automotive testcellen al met reguliere brandstoffen getest kon worden, kan dit nu ook met waterstof en methanol. "Dat is op weinig plekken in Nederland mogelijk, zeker op een plek die niet aan een fabrikant verbonden is", zegt Jack.

Waterstof: extreem schoon

Bij waterstofverbranding komt in principe alleen water vrij. In TNO's automotive testcellen zijn al condities gecreëerd waarbij de uitlaatgassen schoner waren dan de buitenlucht die de motor inging. "Het rendement van waterstofmotoren ligt nu rond de 40 tot 50%, en we werken eraan dit te verhogen richting de 60%", vertelt Peter. Het grootste nadeel van waterstof is het volume van de tank die nodig is: een waterstoftank moet ongeveer 4 tot 8 keer zo groot zijn als een dieseltank. Voor korte routes in de binnenvaart is dat minder een probleem, omdat schepen vaker kunnen tanken.

Daarnaast speelt ook een geopolitiek argument mee. Een waterstofmotor kan volledig binnen de EU geproduceerd worden, in tegenstelling tot bijvoorbeeld batterijen voor electrische aandrijving, waar zeldzame aardmetalen van buiten Europa voor nodig zijn. "Vroeger was die autonomie een kleinigheid in de afweging", zegt Jack. "Nu staat het ineens in de top drie van overwegingen."

Methanol: compacter maar met emissies

Methanol biedt een praktisch voordeel: de tank moet maar minimaal 2 keer zo groot te zijn als een dieseltank. Bovendien is methanol beschikbaar in een bio-variant die CO2-neutraal is, of synthetisch te maken met duurzame CO2-bronnen (e-methanol). Bij methanol komt wel CO2 vrij bij verbranding en ontstaan ook nieuwe emissiecomponenten die in de nieuwe cel onderzocht kunnen worden.

Automotive-kennis gebruiken voor de scheepvaart

TNO heeft zo'n 35 jaar ervaring met automotive motorontwikkeling. Die kennis wordt nu toegepast op de maritieme sector. "De emissienormen in automotive zijn zelfs een orde strenger dan in maritiem", vertelt Peter. "Technologieën die we daar ontwikkeld hebben, passen we nu toe in de binnenvaart."

Daarom zitten we nu al in meerdere projecten waar de opgedane kennis in de nieuwe cel een bijdrage kan gaan leveren. Bijvoorbeeld in het GTD-H programma (Green Transport Delta - Waterstof) waar automotive en scheepvaart samen aan waterstofoplossingen werken. Ook zijn we betrokken bij het MENENS-project waarin 21 partners aan methanol-toepassingen werken.

Samenwerken voor het Maritieme Masterplan

De nieuwe testcel kan volgens Jack ook ook een cruciale rol spelen in het Maritiem Masterplan, het ambitieuze programma van het Groeifonds voor verduurzaming van de Nederlandse scheepvaart. "Volgend jaar start de tweede tender binnen dit project, waarvoor consortia plannen kunnen indienen voor het verduurzamen van nieuwe of bestaande schepen", vertelt Jack.

"We denken graag mee met consortia om hier met onze testfaciliteiten een goed plan voor in te dienen. Of het nu gaat om onafhankelijke validatie, rendementonderzoek, of het ontwikkelen van een compleet maritiem masterplan-idee: onze testcel en expertise zijn er."

Peter vult aan: "De sector is te klein voor individuele fabrikanten om zelf alle innovaties te doen. Daarom is samenwerking essentieel. Partijen die normaal concurrenten zijn, moeten nu samen technologie ontwikkelen. Wij bieden daarvoor het neutrale platform."

De ambitie is helder: Nederland moet zijn historische positie in de maritieme sector heroveren, maar dan met schone motoren.

Benieuwd naar mogelijkheden om samen aan nieuwe duurzame motoren te werken? Neem contact op met Jack Bloem of Peter van Gompel.