fbpx

Technieken

Alternatieve brandstoffen

DUAL FUEL (LNG – CNG – Methanol)

LNG (Liquid Natural Gas) is vloeibaar natuurlijk gas. Om het vloeibaar te maken voor transport moet de opslagtemperatuur -162°C bedragen. In vloeibare vorm neemt het gas tot 600 keer minder volume in.

CNG (Compressed Natural Gas) is samengeperst natuurlijk gas. Transport gebeurt onder een druk van 200 bar. Het blijft in gasvormige toestand. In vergelijking met LNG ligt het volume ongeveer drie keer hoger.

Verdampers brengen LNG terug tot gasvorm en doen de gewenste gasdruk ontstaan voor het gebruik als brandstof in een motor.

Omdat de zelfontbrandingstemperatuur van gas (>620°C) een stuk hoger ligt dan van gasoliebrandstof (>220°C) kan het niet als brandstof dienen in een klassieke dieselmotor. Daarom zal gasolie dikwijls als pilootbrandstof fungeren om het zelfontbrandingsproces op gang te brengen. Minimale hoeveelheden (5-10%) gasolie volstaan. Dit is een dual fuel systeem. Zo blijven de milieuvoordelen van gas als (hoofd)brandstof behouden in het zelfontbrandingssysteem van een dieselmotor. De mogelijkheid bestaat om de motor te laten draaien op 100% gasolie als brandstof. Hetzelfde systeem is ook geschikt voor vloeibare brandstoffen met een te hoge zelfontbrandingstemperatuur, die wel duidelijke voordelen voor het klimaat of het lokale leefmilieu hebben, zoals methanol (> 455°C).

Omdat het gas tot 200bar samengedrukt of tot -162°C gekoeld moet blijven vereist het specifieke brandstoftanks en leidingen. Dit betekent een grote bijkomende investeringskostprijs en ook ruimtebeslag aan boord.

De prijs van LNG en CNG ligt evenwel een stuk lager dan die van gasolie. Daardoor komen de operationele kosten een stuk voordeliger uit. Afhankelijk van het jaarlijkse brandstofverbruik en het prijsverschil tussen gasolie en LNG kan er over een langere periode, rond de tien jaar, een terugverdieneffect optreden.

Bij het gebruik van methanol in een dual fuel systeem ligt de investeringskost een heel stuk lager maar is er geen prijsvoordeel op de brandstofkost.

Investering €€€ Operationeel €€€
Lokaal leefmilieu + + + Klimaat Bij gebruik Bio LNG/CNG + + +

Waterstof

Waterstof kan in principe als brandstof dienen in een gasmotor, maar in de huidige toepassingen functioneert waterstof als energiedrager. Via elektrolyse in een aandrijfsysteem transformeert waterstof in elektriciteit. Hierbij komt enkel water (en de elektriciteit) vrij. Deze elektriciteit is vervolgens in staat om een elektrische motor aan te drijven. Voor het lokaal leefmilieu is dit dus een volledig nul-emissie systeem. Net als bij CNG of LNG moet waterstof gecomprimeerd (200/350/750 bar) of gekoeld (-252°C) zijn om te vervoeren of op te slagen. Dit betekent een bijkomende investeringskostprijs en ruimtebeslag aan boord. In tegenstelling tot CNG en LNG die natuurlijk voorkomende gassen zijn, moet waterstof aangemaakt worden. Dit is een zeer energie-intensief proces wat dus ook de prijs van de waterstof beïnvloedt. De mate waarbij in dit proces milieuvriendelijke energie ingezet wordt, bepaalt de uiteindelijke impact van het systeem op het klimaat.

Investering €€ Operationeel Ο Lokaal leefmilieu +++ Klimaat Ο
Bij gebruik milieuvriendelijke stroom +++

Synthetische brandstof (GTL-BTL-CTL)

GTL (Gas To Liquid) is een synthetisch proces om van gas een vloeibare dieselbrandstof te maken. Dit kan ook met kolen (CTL= Coal To Liquid). In beide gevallen is de grondstof een fossiele brandstof. Maar hetzelfde proces kan ook op basis van biomassa (BTL) waarbij er dan sprake is van een neutrale koolstofkringloop. Het grote voordeel is dat deze vloeibare brandstoffen bruikbaar zijn in de bestaande dieselmotoren en brandstofsystemen. Bovendien kunnen deze brandstoffen via het bestaande distributienetwerk verdeeld worden. De prijs van dit type brandstof ligt wel iets hoger dan die van traditionele gasolie. Hoewel er zeker minder schadelijke emissies vrijkomen bij het gebruik van deze brandstoffen in een dieselmotor ligt de winst vooral in de productiemethode van de brandstof, die wordt aangemaakt van natuurlijk of zelfs biogas.

Investering Ο Operationeel  Lokaal leefmilieu + Klimaat ++ Bij BTL +++

Biofuels

Gewassen of biomassa vormen de (hernieuwbare) grondstoffen bij de productie van biofuels. Hierdoor dragen ze omwille van hun productieproces zelf bij tot de vermindering van de CO2 uitstoot. Daarom zijn ze opgenomen in de Europese richtlijn voor hernieuwbare energie. Die stelt dat tegen 2020 10% van de brandstoffen in de vervoersector afkomstig moet zijn uit hernieuwbare bronnen. Om dit te realiseren zijn de fabrikanten verplicht om een gedeelte biobrandstof toe te voegen aan alle brandstoffen die ze op de markt brengen. Om aan de nieuwe klimaatdoelstellingen (32% hernieuwbare energie tegen 2030) te voldoen stelt de EU voor om dit aandeel op te trekken naar 14% tegen 2030. Door het systeem van bijmenging wordt de meerprijs uiteindelijk over de markt verdeeld. Overschakeling op uitsluitend biofuel houdt wel nog een meerprijs in.

Bij de productie van biofuels speelt de schaalbaarheid een grote rol. Wanneer gewassen worden gebruikt als grondstof moeten er grote oppervlaktes landbouwgrond ‘opgeofferd’ worden voor de teelt van die gewassen. De E.C. beperkt daarom het gebruik van gewassen voor biofuel. Ook voor biofuels op basis van biomassa stelt zich de vraag of er sowieso voldoende effectief hernieuwbare bronnen zijn om tot een echt beduidend marktaandeel te komen.

Investering Ο Operationeel  Lokaal leefmilieu + Klimaat +++

Motor technieken

In de motor

Belangrijke motoraanpassingen of een goed doordacht ontwerp kunnen een grote invloed hebben op emissies van (diesel)motoren. Denk aan het optimaliseren van de vorm van de verbrandingskamer, een hoge compressieverhouding, een verfijnd brandstofinjectiesysteem en aangepast profiel van de nokken op de nokkenas, een geoptimaliseerd turboladersysteem voor een correcte luchtovermaat en een interne koeling van de cilinders door vervroegde sluiting van de luchtinlaatkleppen (Miller cyclus). 

EGR (Exhaust Gas Recirculation) leidt de (gekoelde) uitlaatgassen terug naar de luchtinlaat wat voor minder zuurstof in de verbrandingskamers zorgt. 

De wateremulsietechniek voegt water aan de brandstof toe wat voor een lagere temperatuur in de verbrandingskamers zorgt. 

Bij al deze technieken stoot de motor niettemin op de zogenaamde NOX paradox: Hoe hoger de temperatuur bij verbranding van diesel hoe hoger de NOX uitstoot. Efficiëntere verbranding aan hogere temperatuur zorgt dus voor meer NOX. Minder efficiënte verbranding aan lagere temperatuur resulteert dan weer in meer verbruik dus meer CO2 en meer roetdeeltjes (PM).

Investering  Operationeel  Lokaal leefmilieu + Klimaat +

Nabehandeling

Selective Catalytic Reduction (SCR) is een chemisch proces dat uitlaatgassen ontdoet van stikstofoxiden (NOX). Dit gebeurt door het inspuiten van een mengsel van ureum en van gedemineraliseerd water in de uitlaatgassen. Het systeem is selectief omdat het specifiek gericht is op de NOX uitstoot. De katalysator dient als onderdeel van het uitlaatsysteem achter de motor. De dosering van ureum zorgt voor de beoogde vermindering van NOX.

De Diesel Particulate Filter (DPF) of diesel partikel filter vangt de roetdeeltjes (= alle deeltjes die niet volledig verbrand zijn tijdens het verbrandingsproces in de motor) in de uitlaatgassen achter de motor. Hoe groter en meer technologisch de filter, hoe meer roetdeeltjes gevangen worden. Aangezien de roetdeeltjes effectief in het filtersysteem gevangen blijven moet de filter van tijd tot tijd gezuiverd worden. Dit heet regeneratie: de opgestapelde roetdeeltjes worden in de filter verder verbrand (oxidatie). Het is uit te voeren op een passieve manier waarbij oxidatie/verbranding plaats vindt door een chemisch proces bij lagere temperaturen. Het kan ook op een actieve manier waarbij de temperatuur in de filter verhoogt tot > 600° wat een verdere en volledige verbranding waarborgt.

De combinatie van deze twee technieken leidt tot de best mogelijke emissiereductie bij een klassieke dieselmotor.

Investering €€ Operationeel €€ Lokaal leefmilieu +++ Klimaat +++

Configuratie aandrijfsysteem

Een hybride systeem drijft het schip aan door een combinatie van twee verschillende krachtbronnen.

Een hybride systeem biedt veel configuratiemogelijkheden. De eigenlijke voorstuwing gebeurt door een elektrische motor. Die motor is niet alleen goedkoper en veel onderhoudsvriendelijker dan een dieselmotor hij stoot ook geen emissies uit. De elektriciteit om die motor aan te drijven kan afkomstig zijn van alle andere systemen die reeds beschreven werden. Motoren (generatoren) op diesel of gas, met of zonder nabehandelingssysteem, alternatieve brandstoffen, elektrolyse (waterstof), batterijen of een combinatie van één of meerdere van deze systemen. Waarbij dan de voor- en nadelen gelden van die systemen.

Investering €€ Operationeel
Emissies naar zowel lokaal leefmilieu als klimaat zijn afhankelijk van het systeem dat gebruikt wordt voor de elektriciteitsopwekking: van Ο tot +++

PROMINENT Longlist

PROMINENT is een project dat Europese financiering ontvangt uit het Horizon 2020 programma. In het project is de nood voor technologische ontwikkeling en de knelpunten naar verdere innovatie en vergroening van de binnenvaart in kaart gebracht.

http://www.prominent-iwt.eu/

In het PROMINENT project is onder meer een longlist opgesteld van technologieën die in de binnenvaart kunnen toegepast worden om de vergroening van de sector te realiseren.