De onderzeeboot: een energie-efficiënt raspaardje

In de Defensie nota "In het belang van Nederland" onderstreept de Minister van Defensie het belang van onderzeeboten als relevante nichecapaciteit voor de NAVO en de EU. De vervanging van de huidige onderzeeboten van de Walrus-klasse, voorzien voor het midden van de jaren twintig, moet volgens de Minister mogelijk worden door met een of meer partnerlanden de ontwikkeling, bouw en exploitatie ter hand te nemen. Met deze vaststelling ontstaat na jaren van onzekerheid nieuw perspectief voor het wapensysteem dat in 2006 haar honderdste verjaardag vierde.

Naast de aanzienlijke "warfighting capabilities" van het onderzeebootwapen, onderscheidt de onderzeeboot zich van andere wapensystemen door de bijzondere energie-efficiëncy van het platform. Een onderscheid dat in de toekomst aan belang zal winnen nu Defensie binnenkort een Operationele Energie Strategie zal vaststellen. Een strategie die er voor moet zorgen dat de Krijgsmacht de komende decennia minder afhankelijk wordt van vloeibare fossiele brandstoffen.

Dat een onderzeeboot een erg energie-efficiënt platform is, is niet nieuw. In een bekende studie uit de jaren Vijftig van Gabrieli en von Karman met de titel "What Price Speed?" is voor een groot aantal vervoermiddelen (vliegtuigen, helikopters, auto's, vrachtwagens, treinen, marineschepen maar ook wandelaars, fietsers en paarden) de relatie onderzocht tussen de snelheid en de energie-efficiency van het vervoermiddel. Uit het onderzoek blijkt dat van alle vervoermiddelen de onderzeeboot op het vrachtschip na, het meest energie-efficiënte vervoermiddel is.

Die goede energie-efficiëncy is voor een deel te danken aan het feit dat een onderzeeboot uit de aard der zaak een beperkte maximum snelheid heeft. Voor onderzeeboten is dat strategisch en tactisch ook van minder belang omdat een onderzeeboot 24/7 grote afstanden kan afleggen en grotendeels ongezien haar missie kan volbrengen. Sinds de jaren Vijftig is er natuurlijk veel veranderd en hebben nieuwe technieken hun intrede gedaan. De fundamentele verschillen tussen de diverse transportmiddelen die door Gabrieli en von Karman zijn onderzocht, zijn echter niet veranderd. Nog steeds kan een onderzeeboot grote afstanden afleggen en langdurig in het inzetgebied opereren met alleen de eigen (beperkte) brandstofvoorraad.

Toekomstige diesel-elektrische onderzeeboten kunnen ook optimaal profiteren van de snelle ontwikkelingen op het gebied van elektrificatie en elektrisch rijden. Nieuwe distributiesystemen, vermogenselektronica, elektromotoren en energie-opslagsystemen maken een stormachtige groei door.

Een mooi voorbeeld van dat laatste, de energie-opslagsystemen, is een studie van Luitenant-ter-zee Jordy van de Mheen. Met een "Submarine Power System Design Tool" heeft hij onderzoek gedaan naar verschillende nieuwe vormen van energie-opslag aan boord van onderzeeboten. Hij concludeert dat wanneer de huidige loodzuur batterijen worden vervangen door Lithium-Ion batterijen de snuivertijd tot een tiende wordt teruggebracht, de onderzeeboot vijf keer langer onafgebroken onder water kan blijven en de maximale onderwatersnelheid drie keer groter wordt. Voor zijn studie heeft LTZ van de Mheen in 2013 de Van Hengel-Spengler prijs gewonnen. De prijs is beschikbaar gesteld door de Koninklijke Marine voor de beste operationele innovatie door jonge studenten.

Nederland kan met haar onderzeeboten voorzien in een belangrijke nichecapaciteit. Daarnaast zal het voordeel dat met relatief weinig brandstof veel dreiging en slagkracht beschikbaar is, steeds belangrijker worden. Defensie, kennisinstituten en bedrijven zijn in een prima positie om samen met partners in andere landen dat voordeel in een nieuwe generatie onderzeeboten verder te optimaliseren.