Varen met een motor die alleen water uitlaat? Mitsubishi en TNO bewijzen dat het kan

Bewezen technologie, schone brandstof

Vanaf 2022 werken Mitsubishi en TNO al samen aan de eerste CO2-vrije waterstofmotor voor de binnenvaart. Ze gaan daarbij niet uit van een compleet nieuw systeem, maar borduren voort op motortechnologie die zich al meer dan 100 jaar bewijst. Met een bestaande dieselmotor uit de SR-serie van Mitsubishi als basis die de partners geschikt hebben gemaakt voor waterstof.

Waterstof erin, water eruit

Ronald Boensma is Manager Engineering bij Mitsubishi. Hij legt uit dat de waterstofmotor net als een gewone gasmotor werkt met een vonkontsteking. De compressieverhouding ligt iets lager en de zuigers en cilinderkoppen zijn aangepast. Maar het grootste verschil met de dieselmotor is dat er waterstof in gaat en er alleen water uit de uitlaat komt. Het monofuel prototype voldoet daardoor nu al aan de strenge EU Stage V emissienormen. Het vermogen is 374 kW, met als uiteindelijke doel 500 kW.

TNO als strategische innovatiepartner

Ronald benadrukt dat de kennis en faciliteiten van TNO essentieel zijn voor de ontwikkeling van de motor. “TNO is de enige in Nederland en een van de weinigen in Europa met een grootschalige waterstofinfrastructuur. Je kunt er industriële motoren tot wel 1,4 MW testen op alternatieve brandstoffen.”

Jack Bloem is vanuit TNO als Business Developer nauw betrokken bij het hele traject: “De eerste tests deden we in het lab met een ééncilindermotor: welke componenten werken, welk vermogen kunnen we halen, wat is het beste verbrandingsconcept? Vervolgens ontwikkelden we met Mitsubishi de huidige zescilinder en hebben we die gekalibreerd in een testcel.”

2030: waterstof wordt concurrerend

De waterstofmotor heeft inmiddels een basiscertificaat voor goedkeuring van een klassebureau. In een duurtest van 5.000 draaiuren moet hij nu optimaal en betrouwbaar blijven presteren. Als deze resultaten goed zijn en het typegoedkeurcertificaat wordt afgegeven, verwacht Mitsubishi dat de motor tegen 2030 beschikbaar zal zijn voor de binnenvaart.

Volgens Jack van TNO wordt dat ook een omslagmoment waarop waterstof concurrerend wordt met diesel: “De prijsverwachting rond 2030 ligt tussen de 4 en 8 euro per kilogram. Dankzij de SWIM, de Subsidie Waterstof in Mobiliteit, zijn er tegen die tijd langs de grote rivieren steeds meer plaatsen om waterstof te tanken. Bovendien zul je dan met een waterstofmotor veel meer mogelijkheden hebben als het gaat om de toegankelijkheid van vaarwegen, havens en Natura 2000-gebieden."

Waarom elektrisch niet kan zonder waterstof

Jack benadrukt dat we naast elektrificatie moeten inzetten op waterstofmotoren: “De continue beschikbaarheid van elektriciteit zal voorlopig niet voldoende zijn om het Europese transport te laten draaien. Batterijen zijn bovendien zwaar, hebben een beperkte opslagcapaciteit en bevatten grondstoffen uit China, zoals lithium. Waterstof daarentegen kunnen we volledig opwekken met duurzame elektriciteit, waarbij we gebruikmaken van energiepieken. De waterstof kan de energie vervolgens vasthouden voor momenten waarop er geen of onvoldoende elektriciteit aanwezig is.

Hybride binnenvaart is de toekomst

Nederland heeft de helft van alle binnenvaartschepen van Europa. Onze containerschepen vervoeren elk 30 tot wel 500 containers tot diep in Duitsland en Zwitserland. De emissie terugdringen van onze binnenvaart heeft dus impact. Zeker nu andere sectoren zo snel vergroenen en de scheepvaart concurrerend moet blijven met het wegtransport.

Daar komt bij dat de motor van een binnenvaartschip om de 15 tot 20 jaar aan vervanging toe is: een goed moment om over te stappen op hybride varen. Met een combinatie van meerdere kleinere waterstofmotoren en batterijpakketten kun je de motorwerking optimaal afstemmen op de actuele belasting. Met als gevolg: een zo laag mogelijk brandstofverbruik.

Van subsidieproject tot drijvende motor van innovatie

De ontwikkeling van de waterstofmotor voor de scheepvaart is gestart tijdens de coronacrisis met de subsidieregeling R&D mobiliteitssectoren (RDM). Een van de 8 innovatieprojecten die hieruit voortkwamen was het Green Transportation Delta waterstofproject (GTD-H). Het prototype van Mitsubishi is een van de resultaten van dit project. Twee andere zijn een waterstofmotor voor een truck en een mobiele waterstof generator-set, bijvoorbeeld voor festivals. Een mooi bewijs dat stimulerende maatregelen en samenwerking echte doorbraken forceren.

Nu moeten we met volle kracht vooruit

Waterstof is voor Nederland en onze scheepvaartsector een koers die we moeten varen. Naast elektrificatie zorgt waterstof voor de versnelling die onmisbaar is voor de energietransitie. Stimuleringsmaatregelen zorgen ervoor dat waterstof in 2030 betaalbaar en ruim beschikbaar zal zijn. Bovendien zijn er subsidieregelingen voor eigenaren van binnenvaartschepen die schoner willen varen. Nu instappen en vaart maken is dus de logische stap.

Ontwikkel en certificeer samen met TNO

TNO en Mitsubishi roepen verschillende partijen op om in actie te komen. Eigenaren van binnenvaartschepen kunnen nu profiteren van subsidies, zoals tender 2 van het Maritiem Masterplan, door de eerste stappen te zetten naar hybride varen met een waterstofmotor. Bedrijven die motoren ontwikkelen of willen verduurzamen kunnen gebruikmaken van innovatiesubsidies en de faciliteiten van TNO om nieuwe concepten en brandstoffen te testen en te optimaliseren.

Ook voor tests om de vereiste emissiecertificaten te verkrijgen, kunnen motorbouwers terecht bij TNO. Want als technische dienst van RDW voert TNO het testen van scheepsmotoren uit binnen de emissiewetgeving. Alle reden dus om nu contact op te nemen met Jack Bloem.