ENERGIE VOOR INZET
energie en krijgsmacht
Blog Layout
Groene welvaart voor de Marine.
Marcel Hendriks • aug. 23, 2020
De lange weg naar vervangende niet-fossiele brandstoffen begint bij biobrandstoffen.
Met dank aan Henk Boomstra.
De International Maritime Organisation heeft de ambitie om de uitstoot van broeikasgassen in 2050 met de helft terug te dringen. Dat is een enorme uitdaging die gelukkig veel "energie" in de sector losmaakt. Er lopen talloze initiatieven om de sector te vergroenen. Defensie neemt deel aan de "Green Deal Zeevaart, Binnenvaart en Havens" en het project "Green Maritime Methanol". In "Nieuwe energie in de organisatie" bevestigt Defensie ook haar betrokkenheid door 10 nieuwe ondersteuningsschepen van de marine (bijna) emissievrij te willen maken. Technisch kan het terugdringen van de uitstoot door toepassing van alternatieve brandstoffen en nieuwe technieken. Vaak een combinatie van beiden. Dit artikel gaat voornamelijk over brandstoffen.
Alternatieve fossiele brandstoffen
In plaats van de traditionele fossiele scheepsbrandstoffen Heavy Fuel Oil
(HFO) en Marine Gas Oil
(MGO) kunnen ook Liquified Natural Gas
(LNG) en Liquified petroleum gas (LPG) worden gebruikt. Schonere fossiele brandstoffen die echter wel technisch-logistiek complexer zijn. En het gas dat onverhoopt bij winning, transport en gebruik onverbrand in de atmosfeer komt, is een veel sterker broeikasgas dan CO2
Het gebruik van met name LNG in combinatie met duel fuel
dieselmotoren heeft inmiddels in de maritieme sector ingang gevonden. Maar wordt toch beschouwd als een overgangstechniek omdat het te weinig bijdraagt aan de langetermijndoelstellingen om de CO2-uitstoot met de helft te verminderen.
Alternatieve energiedragers
Alternatieven zoals elektrische energie uit batterijen, waterstof, methanol, ammoniak en dimethylether zijn in wezen geen brandstoffen maar energiedragers. Ze kunnen immers niet worden gewonnen maar moeten worden geproduceerd. Ze dragen alleen bij aan carbon free shipping
wanneer ze grotendeels worden gemaakt van duurzame grondstoffen/halffabricaten en met duurzame elektrische energie.
Daarnaast geldt ook hier dat ze complexer en risicovoller zijn dan HFO en MGO (meer bunkercapaciteit nodig, opslag onder druk of cryogeen, explosief of laag vlampunt, etc). Hindernissen die overigens gemakkelijker te nemen zijn bij binnenvaart en kustvaart dan op de grote vaart. Momenteel wordt er gewerkt aan een (nog beperkte) infrastructuur voor schepen die op waterstof of op batterijen de grote Europese rivieren op kunnen.
Duurzame energie
De enige - van nature - duurzame vervangers zijn kernenergie, wind- en zonne-energie en biobrandstoffen. Kernenergie op zee is proven technology (vooral nucleair aangedreven onderzeeboten) maar kostbaar en politiek omstreden. Er zijn wereldwijd geen noemenswaardige initiatieven om deze techniek commercieel te herintroduceren. Ook niet te verwachten voordat toepassing van kleinschalige kernenergie op land als onvermijdelijke oplossing tegen klimaatverandering wordt geaccepteerd.
Met name windenergie heeft de potentie om op zee het gebruik van fossiele brandstoffen in beperkte mate terug te dringen. Nieuw enthousiasme voor oude technieken en toepassing van nieuwe technologie zorgen voor vooruitgang. Maar om echt door te breken, is een paradigma verandering nodig. Waar schaalvergroting altijd zorgde voor een grotere energie-efficiëntie (minder brandstof per gewicht per zeemijl) is windenergie gebaat bij schaalverkleining. Voor marineschepen is het gebruik van windenergie niet praktisch omdat het teveel interfereert met het top-site design.
Van alle bovenstaande alternatieven zijn vloeibare biobrandstoffen technisch-logistiek het meest geschikt. Het zijn "drop-in" brandstoffen die zonder noemenswaardige beperkingen aan boord kunnen worden toegepast. In 2018 heeft de Koninklijke marine met succes een proefneming gedaan met Hydrotreated Vegtable Oil (HVO); een duurzame biobrandstof die nu nog wordt gemaakt van afgewerkt frituurvet en pulpresten uit de papierindustrie. Potentieel komen daar ook andere reststromen voor in aanmerking. In het Klimaatakkoord is afgesproken dat Defensie waar mogelijk biobrandstoffen gaat gebruiken. De Marine gaat dit jaar nog - in navolging van de Rijksrederij - beginnen met het structureel bijmengen van HVO.
Mogelijkheden en kansen
In hoeverre alternatieven de fossiele brandstoffen kunnen vervangen, hangt in belangrijke mate af van de gebruikte grondstoffen/halffabricaten, productiemethodes en de energie nodig voor productie of bewerking. Een nuttige meetlat daarvoor is de energy returned on energy investment (EROI).Bij vloeibare fossiele brandstoffen daalt de EROI gestaag. Die was in de jaren Zeventig nog 30 op 1 maar is nu circa 10 op 1 (voor de productie van tien liter diesel is één liter diesel nodig). De EROI van de alternatieven is echter nog aanzienlijk lager maar is vaak niet eenduidig te berekenen; nog te veel variabelen.
En dat is nog maar de helft van het verhaal. Bijvoorbeeld, waterstof heeft op zich een zeer lage EROI. Dat is echter niet zo erg als het wordt gemaakt van duurzame elektrische energie die "over" is; wanneer het aanbod groter is dan wat het net vraagt. Dus met energie die anders verloren gaat. Maar, hoewel dat overaanbod inmiddels af en toe voorkomt, zal het vooralsnog beperkt en niet structureel zijn. Voor waterstof pleit wel weer dat het in combinatie met een brandstofcel veel energie-efficiënter elektriciteit opwekt dan elke andere brandstof met een dieselgenerator.
Complexe materie, maar één ding is zeker. De EROI van fossiele brandstoffen zal blijven dalen omdat de winning steeds moeilijker wordt (afgelegen, moeilijker te bereiken en kleinere velden) en die van de alternatieven zal stijgen door innovatie en schaalvergroting.
Toepassen duurzame biobrandstoffen is een logische stap vooruit.
Maakindustrie en handelsstromen gaan veranderen wanneer de maritieme sector er niet in slaagt om substantieel bij te dragen aan de energietransitie van fossiel naar alternatieven. Onzeker is welke alternatieven in welke sectoren vaste voet aan de grond krijgen. Alleen door samenwerking van alle belanghebbenden kan vooruitgang worden geboekt. Belangrijk dat Defensie de ontwikkelingen actief ondersteunt en nog dit jaar begint met het bijmengen van biobrandstoffen. Voorlopige voor de marine de enige nu beschikbare en toepasbare duurzame vervanger van fossiele brandstoffen.