maart 2022 - Jaarbeurs
Het event voor slimme maakoplossingen

Binnenvaartschip op waterstof

Goederenvervoer over binnenwateren moet schoner. Dat is de opzet van een door de EU gesteund project dat containerschepen op groene waterstof wil lanceren voor de belangrijke vrachtroute tussen Nederland en Duitsland.

Het eerste containerschip voor de binnenvaart dat wordt aangedreven door groene waterstof van Future Proof Shipping werd vorig jaar geïntroduceerd. Een binnenvaartschip van 110 bij 11,45 meter waarvan de verbrandingsmotor is vervangen door elektromotoren, waterstoftanks, een brandstofcelsysteem en batterijen. De H2 Barge 1 begon in juni 2023 te varen tussen de haven van Rotterdam in Nederland en een BCTN inlandterminal in Meerhout, België.

Retrofit-project

Het H2 Barge 2 project is een ander retrofit-project dat is uitgevoerd op de werf van de Holland Shipyard Group in Werkendam. Ook nu werden de dieselmotoren en brandstoftanks vervangen door een door groene waterstof aangedreven voortstuwingssysteem. Dit maal met zes 200 kW brandstofcellen die 1,2 MW vermogen beschikbaar maken voor de motoren.

Binnenwateren zijn belangrijk voor het vrachtvervoer in Europa. Het is positief dat containerschepen met een groot vermogen worden omgebouwd naar emissievrije schepen. Met de ‘ombouw’ van de H2 Barge 2 wordt kennis verzameld over hoe schepen kunnen worden omgebouwd van dieselverbranding naar emissievrije alternatieven. De belangrijkste ‘basis-ingrediënten’ zijn daarbij accu’s in combinatie met groene waterstof in een brandstofcel.”

Het nieuwe demonstratieschip heeft een capaciteit voor 190 zeecontainers van 6 meter. Het schip gaat goederen vervoeren op de belangrijke vrachtroute van de Rijn tussen Rotterdam en Duisburg. De omschakeling van diesel naar waterstof zal de CO2-uitstoot naar schatting met 3.000 ton verminderen.

Een tweede waterstofaangedreven Flagships demonstratie, de Zulu 06, zal naar verwachting later dit jaar in Parijs te water worden gelaten. Future Proof Shipping streeft ernaar om in de komende vijf jaar in totaal 10 zero-emissie binnenvaart- en kustvaartschepen te bouwen en te exploiteren.

Nieuwe schroefsystemen besparen brandstof en CO2 op historische IJslandse zeilschepen

Het IJslandse North Sailing heeft in samenwerking met de Universiteit van IJsland indrukwekkende resultaten laten zien in het verbeteren van brandstofverbruik en CO2-uitstoot door moderne schroefsystemen achteraf aan te brengen op historische zeilschepen.

Toen overbevissing, visquota en de overgang naar grootschalige industriële visserij de karakteristieke IJslandse breedwandige eikenhouten viskotter in de vergetelheid brachten in ruil voor moderne vissersschepen leek een belangrijk deel van de IJslandse geschiedenis en volksgeest aan het verdwijnen.

Voor een familie uit Húsavík, was deze ontwikkeling moeilijk om aan te zien. Het vissen met eikenhouten boten was namelijk een deel van hun leven en cultuur. Twee visserszonen, Hörður Sigurbjarnarson en Árni Sigurbjarnarson gingen hun eigen weg. Ze schaften de eiken kotter Knörrinn in 1994 aan en begonnen met de renovatie. Vervolgens richtten ze het natuurreisbedrijf North Sailing op. Tegenwoordig is het bedrijf nog steeds in handen van de familie en is Hörðurs zoon, Heimir Harðarson, actief in de raad van bestuur.

Ecologische voetafdruk

Parallel aan hun wens om de historische boten te behouden, was het vanaf het begin belangrijk voor de broers dat hun bedrijf hun ecologische voetafdruk zou minimaliseren. Echter, de boten zijn tussen de vijftig en honderd jaar oud. Dit maakt het erg complex. De scheppen hebben namelijk oude en vervuilende motoren. Verbeterde brandstofbenutting en voortstuwing waren dan ook een belangrijk aandachtspunt tijdens de renovatie.

IJslandse scheepvaart

“Door de boten van North Sailing te renoveren, hebben we een unieke kans om verschillende motor- en brandstofoplossingen te testen. Dit met het doel dat ze kunnen bijdragen aan een groenere scheepvaart. Daarom zijn we altijd nieuwsgierig naar oplossingen die onze ecologische voetafdruk en die van andere boten kunnen verbeteren”, zegt Heimir Harðarson.

Innovatieve schroefsystemen

Onlangs hebben Heimir en zijn team hun aandacht gericht op de schroefsystemen van de schepen. Dit om de meest optimale voortstuwingsoplossing te vinden. Toen het team de oude schroef van de schoener Hildur ombouwde met een nieuwe van het Deense Hundested Propeller, waren er al verbeteringen te verwachten. Toch kwam het resultaat als een verrassing.

Universiteit van IJsland

Voordat de propeller werd geïnstalleerd, nam Heimir contact op met professor Rúnar Unnþórsson en Satish Kumar Bonthu van de faculteit Industrial Engineering, Mechanical Engineering en Computer Science van de Universiteit van IJsland. Ze maakten plannen voor het meten en evalueren van de verbetering in prestaties en brandstofverbruik in vergelijking met de oorspronkelijke propeller.

Dertig procent minder uitstoot

Het onderzoek toonde een consistente vermindering van 30 procent in brandstofverbruik en een verbeterde snelheid. De CO2-uitstoot werd ook met 30 procent verminderd. “Het resultaat overtrof onze verwachtingen. Het onderzoek van Rúnar en Satish laat duidelijk zien dat het aanpassen van schroeven niet alleen een goede financiële investering is voor de booteigenaar. Het is ook goed voor het klimaat. We hopen dat we deze boodschap via ons werk bij North Sailing kunnen verspreiden”, zegt Heimir Harðarson.

Systematische metingen

Er werden systematische metingen gedaan bij verschillende snelheden. Daarbij registreerden de onderzoekers het brandstofverbruik, de vaarsnelheid, de windsnelheid en andere weergegevens. “De resultaten van dit onderzoek tonen duidelijk aan dat de scheepvaart en visserij hun brandstofkosten en koolstofvoetafdruk drastisch kunnen verlagen met bestaande technologie. Kortom, er is geen excuus om nog langer te aarzelen, zegt professor Rúnar Unnþórsson. Hij leidde het onderzoek.

Openingsfoto: North Sailing

Lees ook: Buitenboordmotor met waterstofverbranding

Nieuw autoconcept verlaagt totale CO2-uitstoot tijdens productieproces aanzienlijk

In Nederland gaat een auto gemiddeld na ongeveer 20 jaar naar de sloop. Dat becijferde sectororganisatie Auto Recycling Nederland. Door anders naar de opbouw van een auto te kijken, heeft studententeam TU/ecomotive van de TU Eindhoven een autoconcept ontworpen om de levensduur van auto’s te verlengen. Daardoor is het mogelijk de totale CO2-uitstoot tijdens het productieproces met een derde te verlagen.

De meeste materialen in een auto zijn na twintig jaar nog (lang) niet afgeschreven. Toch gaat de gemiddelde auto dan al richting de sloop. Daarom hebben studenten autoconcept Eterna ontworpen. In Eterna kunnen bepaalde onderdelen in het voertuig blijven, in plaats van ze voor het einde van hun levenscyclus te recyclen. Hierdoor wordt hun optimale levensduur benut. Het gevolg hiervan is dat er aanzienlijk in het totale productieproces kan worden gesneden.

Twintig ton CO2

TU/ecomotive berekende in hun duurzaamheidsrapport dat Eterna twintig ton CO2 aan totale productiekosten kosten bespaart in vergelijking met de gemiddelde auto. Dit komt overeen met wat 800 bomen jaarlijks aan CO2 uit de atmosfeer onttrekken. In totaal gaat het om een verlaging van de CO2-uitstoot tijdens het productieproces van ongeveer een derde.

Innovatief autoconcept in detail

Hoe werkt het? Autoconcept Eterna bestaat uit een onderkant voor langdurig gebruik en een vervangbare bovenkant. De onderkant omvat componenten met een lange levensduur. Denk daarbij aan het ladderframe, de accu’s en de motor. Daarnaast is er de vervangbare bovenkant met materialen met een kortere levensduur, zoals interieurstoffen en veiligheidsvoorzieningen zoals digitale zijspiegels en cruise control.

Anders laten nadenken

TU/ecomotive wil met dit concept de auto-industrie inspireren en anders laten nadenken over de ontwikkeling en het gebruik van auto’s. “De aarde biedt geen onbeperkte grondstoffen, dus efficiënter gebruik van materialen is de oplossing”, verduidelijkt Stijn Plekkenpol, teammanager van TU/ecomotive.
“Als we auto’s niet langer als één geheel gaan zien, maar als twee aparte levenscycli, is dat feitelijk een systeemverandering”, vat Plekkenpol het concept samen.

Abonnementsmodel

“Voor de consument zal er echter weinig veranderen. TU/ecomotive ziet een systeem voor zich waar auto’s centraal worden beheerd waarbij de consument een voertuig kan leasen. Het leasebedrijf zorgt ervoor dat de consument een ‘up-to-date’ voertuig heeft; elke 5 jaar worden er kleine updates in de bovenkant gemaakt. Elke 20 jaar wordt de gehele bovenkant vervangen, terwijl de onderkant grotendeels hetzelfde blijft. Een abonnementsmodel dus.”

Duitsland, België en Italië

Het team zal hun concept in verschillende landen laten zien, waaronder Duitsland, België en Italië. Ze gaan in gesprek met de auto-industrie, op bezoek bij universiteiten en doen tal van evenementen aan. Het startpunt is Nemo, het wetenschapsmuseum in Amsterdam, waar de auto voor het publiek te zien is. Ook wordt er een bezoek gebracht aan onder andere Ford en Ferrari, en de IAA Mobility Exhibition in München, een van de grootste mobiliteitsevenementen ter wereld.

ZEM

TU/ecomotive ontwikkelt al jaren duurzame auto-concepten. Vorig jaar haalde de studenten het nieuws met ZEM, hun duurzame elektrische personenauto die via een speciaal filter meer koolstofdioxide (CO2) opvangt dan uitstoot.

Bron: TU/e
Openingsfoto: De onderkant bevat componenten met een lange levensduur (foto: Astrolads)
Foto in tekst: De modulaire auto Eterna: Er kunnen diverse onderdelen eenvoudig worden uitgewisseld (foto: Astrolads)

Ontwikkeling proeffabriek polymeren uit CO2

De Nederlandse technologieleverancvier Avantium gaat samenwerken met SCG Chemicals Public Company Limited (“SCGC”), een geïntegreerde chemische speler in Azië. Samen zullen ze CO2-gebaseerde polymeren verder ontwikkelen en opschalen naar een proeffabriek met een indicatieve capaciteit van 10 ton per jaar.

Avantium is een voorloper in het ontwikkelen en commercialiseren van innovatieve technologieën voor de productie van chemicaliën en materialen op basis van duurzame koolstofgrondstoffen. Dat wil zeggen, koolstof uit planten of koolstof uit de lucht (CO2). Een van de innovatieve technologieplatforms van Avantium, Volta Technology genaamd, gebruikt elektrochemie om CO2 om te zetten in hoogwaardige producten en chemische bouwstenen, waaronder glycolzuur. Door glycolzuur te combineren met melkzuur kan Avantium polylactic-co-glycolic acid (PLGA) produceren. Dit is een koolstofnegatief polymeer met waardevolle eigenschappen. Het heeft een uitstekende barrière tegen zuurstof en vocht, heeft goede mechanische eigenschappen, is recyclebaar en is zowel thuis composteerbaar als in zee afbreekbaar. Dit maakt PLGA een duurzamer en kosteneffectiever alternatief voor bijvoorbeeld niet-afbreekbare polymeren op fossiele basis.

Opschalen naar proeffabriek

Sinds begin 2023 werken Avantium en SCGC samen om PLGA verder te evalueren. Daartoe heeft Avantium monsters van verschillende PLGA’s geproduceerd. Deze heeft SCGC vervolgens geëvalueerd in de Norner AS faciliteit van SCGC. De twee partijen zijn nu overeengekomen om de volgende stap in hun samenwerking te zetten. Dit doen ze door een Joint Development Agreement te ondertekenen. Onder deze overeenkomst willen Avantium en SCGC PLGA verder evalueren om vervolgens in de komende twee jaar de productie van glycolzuurmonomeer en PLGA-polyester op te schalen naar een proeffabriek.

Minder uitstoot van CO2

Dr. Suracha Udomsak is Chief Innovation Officer en Executive Vice President bij SCGC. Hij licht toe: “SCGC wil de uitstoot van broeikasgassen met 20% verminderen in 2030. Om dit te bereiken kijken we niet alleen naar recycling en het verminderen van het plasticgebruik. We investeren ook in innovatieve duurzame oplossingen. De afgelopen maanden heeft SCGC PLGA-monsters beoordeeld. We zijn onder de indruk van de duurzaamheid en prestatiekenmerken van dit innovatieve materiaal. We kijken uit naar de samenwerking met Avantium in de komende jaren.”

Naar de volgende commercialisatiefase

“We zijn verheugd dat we dit partnerschap zijn aangegaan met SCGC. Het is een partner die begrijpt dat innovatie en doortastend optreden de sleutel is tot een blijvende positieve impact voor een duurzame toekomst. Onder deze samenwerking kunnen we de veelbelovende koolstofnegatieve kunststof PLGA verder ontwikkelen en dit materiaal naar de volgende commercialisatiefase brengen. Zowel Avantium als SCGC zouden ook andere strategische en complementaire partners verwelkomen om deel te nemen aan deze samenwerking”, zegt Tom van Aken, CEO van Avantium.

YXY-Technologie

Avantium heeft als technologieontwikkelingsbedrijf al een aantal mijlpalen bereikt. De meest geavanceerde technologie van het bedrijf is de YXY-Technologie die suikers op
plantaardige basis katalytisch omzet in FDCA (furaandicarbonzuur), de belangrijkste bouwsteen voor
de duurzame kunststof PEF (polyethyleenfuraanoaat). Avantium heeft de YXY Technologie met
succes gedemonstreerd in zijn proeffabriek in Geleen, Nederland, en is begonnen met de bouw van
’s werelds eerste commerciële fabriek voor FDCA in 2022, met geplande grootschalige productie van
PEF in 2024. Onder meer frisdrankenportfolio AmBev zal PEF afnemen van Avantium.

Demonstratiefabriek Delfzijl

Nog een bijzondere technologie van Avantium is Ray Technology. Het zet industriële suikers katalytisch om in plantaardig MEG (mono-ethyleenglycol) en plantaardig MPG (monopropyleenglycol): plantMEG en plantMPG. Avantium is haar Ray Technology aan het opschalen en de demonstratiefabriek in Delfzijl, Nederland is in november 2019 geopend.

R&D-oplossingen

Avantium biedt ook R&D oplossingen op het gebied van duurzame chemie en is leverancier van geavanceerde katalysator testtechnologie en diensten om katalysator R&D te versnellen. Het bedrijf werkt samen met gelijkgestemde bedrijven over de hele wereld om revolutionaire duurzame chemische oplossingen te creëren, van uitvinding tot commerciële schaal.

Foto: Avantium

Studenten TU/e ontwikkelen auto die meer CO₂ opvangt dan uitstoot

Studententeam TU/ecomotive van de TU Eindhoven heeft een duurzame elektrische personenauto ontwikkeld. Deze auto vangt tijdens het rijden meer koolstofdioxide (CO₂) op dan dat hij uitstoot. Het gaat om een prototype met de naam Zem.

Zem zuivert lucht via een speciaal filter. Door de afgevangen CO₂ op te slaan en vervolgens af te voeren, kan de auto bijdragen aan het verminderen van de opwarming van de aarde. De studenten gaan het voertuig de komende jaren verder verbeteren. Dit met als doel om uiteindelijk de volledige levenscyclus van de auto CO₂-neutraal te maken en de weg op te kunnen.

Uitstoot personenauto’s

De transportsector is een grote vervuiler en produceerde een paar jaar geleden ongeveer een kwart van de totale CO₂-uitstoot van de EU. Personenauto’s zijn verantwoordelijk voor meer dan 60 procent van deze uitstoot. Om deze uitstoot omlaag te brengen ontwierpen, ontwikkelden en bouwden 35 studenten een auto die zowel tijdens het productieproces als op de weg minder tot geen uitstoot veroorzaakt. Bovendien streeft het team naar optimale herbruikbaarheid van materialen in de toekomst.

Grote schaal

Via een speciaal filter kan de auto bij 20.000 reiskilometers per jaar 2 kilogram CO₂ afvangen. Dat wil zeggen dat tien auto’s net zoveel koolstofdioxide kunnen opslaan als een gemiddelde boom. Dat lijkt misschien niet veel, maar de totale opbrengst is aanzienlijk. Zeker als je het straks op grote schaal in elke personenauto zou toepassen, stelt het team. Er rijden immers meer dan een miljard personenauto’s op aarde rond.

Filter

Het filter waar de buitenlucht doorheen stroomt, is uniek. De studenten zijn bezig met de aanvraag van een patent voor deze innovatie. “Het is echt nog een proof-of-concept. Toch we zien wel al dat we de capaciteit van het filter in de komende jaren kunnen vergroten. Afvangen van CO₂ is een voorwaarde om de uitstoot tijdens productie en recycling te compenseren”, legt teammanager Louise de Laat uit. TU/ecomotive denkt aan een toekomst waarbij het volle filter tijdens het laden van de auto eenvoudig via de laadpaal kan worden geleegd. De auto kan momenteel 320 kilometer rijden voordat het filter vol is.

CO₂-neutraal

Software van SimaPro kan via een levenscyclusanalyse bepalen in hoeverre de levenscyclus van het voertuig – van de bouw tot het gebruik en de afterlife – CO₂-neutraal is. Verschillende innovaties dragen bij aan dit doel. Denk aan de 3D-printtechnieken die de studenten gebruiken. Onder andere de monocoque en de carrosseriepanelen zijn via 3D-printen vervaardigd. Daardoor ontstaat bijna geen restafval . Bovendien print het studententeam circulaire kunststoffen die versnipperd en hergebruikt kunnen worden voor andere projecten.

Sportief uiterlijk

De elektrische en duurzame vierwieler heeft een sportief uiterlijk. Met reden, zeggen de studenten. Want er wacht de auto-industrie een sportieve uitdaging. Wegtransport moet immers flink verduurzamen. Nikki Okkels, external relations manager bij TU/ecomotive: “Wij willen de industrie kietelen door te laten zien wat er allemaal al mogelijk is. En samenwerken. Als 35 studenten in een jaar een bijna CO₂-neutrale auto kunnen ontwerpen, ontwikkelen en bouwen, dan liggen er ook kansen en mogelijkheden voor de industrie.”

Okkels: “We roepen de industrie op om de handschoen op te pakken, en we denken uiteraard graag met ze mee. We zijn zelf ook nog niet klaar met ontwikkelen en willen komende jaren nog flinke stappen zetten. Autofabrikanten nodigen we van harte uit om eens een kijkje te komen nemen.”

Foto: Bart van Overbeeke

Emissievrij vrachtschip gebruikt verwisselbare containers als batterijen

Grote containerschepen zijn een bron van milieuvervuiling. Regelmatig komen er dan ook ideeën voorbij om hun uitstoot te beperken. Zo zet een Nederlands bedrijf een innovatief batterijwisselend containerschip in op de binnenvaartroutes om de uitstoot van CO2 te verminderen.

Met duizenden kilometers bevaarbare waterwegen en Rotterdam als Europa’s grootste containerhaven, speelt de binnenvaart een grote rol in Nederland. De CO2-uitstoot is goed voor vijf procent van de totale uitstoot volgens Zero Emissions Services (ZES). Het bedrijf wil de binnenvaart nu duurzamer maken door een alternatief te bieden voor de diesel aangedreven containerschepen. De naam van deze oplossing? Het ZES-energiesysteem.

Batterijpacks in zeecontainers

De kern van dit systeem wordt gevormd door standaard 6-meter zeecontainers die worden omgebouwd tot energiepakketten. Elk pakket is uitgerust met 45 lithium-ion batterijmodules met een totale capaciteit van 2 MWh per stuk. Dat is vergelijkbaar met het vermogen van 36 elektrische auto’s. Zero Emissions Services streeft er zo naar om – zoals de naam al doet vermoeden – de emissies van haar schepen volledig tot nul terug te brengen.

De zogenoemde ZESpacks fungeren als verwisselbare accu’s die in containerschepen kunnen worden gestoken om ze tijdens hun reis van energie te voorzien. In slechts 15 minuten kunnen ze worden verwisseld voor volledig opgeladen accu’s in een wissel-station. De eerste praktijktest vond recent plaats voor het transport van Heineken bier in een op maat gemaakt schip genaamd de Alphenaar.

Emissievrije binnenvaart

De Alphenaar is de afgelopen maanden uitgerust voor deze klus, waarbij standaard stekkerverbindingen zijn toegevoegd waarmee de ZES-packs kunnen worden aangesloten en stroom kan worden afgenomen. Na proefvaarten vertok de Alphenaar vanuit Alphen aan den Rijn naar het 60 km verderop gelegen Moerdijk, met aan boord de lading van Heineken.

Naast het direct bijdragen aan het realiseren van een emissievrije binnenvaart, zet ZES een norm die de transitie naar een emissievrije binnenvaart versnelt. De basis hiervoor wordt gelegd met de ZESpack en een standaard connector.

Toekomstbestendige technologie

ZES heeft een 10-jarige deal getekend met Heineken om bier door heel Nederland te vervoeren en is van plan om op korte termijn zijn activiteiten uit te breiden met acht schepen, 14 ZESpacks en acht laadstations. Deze laatste kunnen twee packs in 2,5 uur opladen en ook worden gebruikt om het elektriciteitsnet te stabiliseren. ZES zegt ook haar technologie toekomstbestendig te hebben gemaakt, zodat de packs op een dag ook met andere energiebronnen kunnen werken, zoals waterstof of zelfs ammoniak. Het bedrijf streeft er verder naar om tegen 2030 30 scheepvaartroutes te bedienen, en tegen 2050 40 routes. Tegen die tijd wil het bedrijf een vloot van 400 schepen in de vaart hebben, die tot 650 ZESpacks kunnen omwisselen bij 20 stations verspreid over het hele land.