Gassen als alternatieve brandstof voor de scheepvaart

gate_klLNG (Liquefied Natural Gas, vloeibaar aardgas) is een alternatieve brandstof voor vervoermiddelen en heeft inmiddels ook in de binnenvaart zijn intrede gemaakt. Na lange onderzoeksfase voor wat betreft de toepasbaarheid van LNG worden een aantal binnenvaartschepen zodanig uitgerust dat zij kunnen varen op LNG. Najaar 2011 wordt het eerste (nieuwbouw)schip, mts. Argonon, in de vaart gebracht waarvan de motoren draaien volgens het concept Dual Fuel. Dat wil zeggen dat LNG als hoofdbrandstof wordt gebruikt en als om extra vermogen wordt gevraagd wordt gasolie gebruikt. Eveneens wordt geheel nieuw schip gebouwd onder projectnaam Ecoflow waarvan het de bedoeling is deze in 2012 in de vaart te brengen. Naast de bouw van deze schepen zijn meerdere binnenvaartondernemers bezig zijn met projecten om binnenschepen te laten (om)bouwen, waardoor deze geschikt gemaakt worden voor het varen op LNG. Eveneens zijn bedrijven bezig met de ontwikkeling van een bio-LNG distributieschip voor binnenvaart en kustvaart. Dat schip gaat zelf ook op bio-LNG varen en moet de spil zijn in een toekomstig distributienetwerk.

Een LNG-motor levert een reductie op van 80 tot 90% NOx , geeft
nauwelijk uitstoot van fijnstof en vermindert de uitstoot van CO2
met 20 tot 25% ten opzichte van en scheepsdieselmotor.

Interessant:

Rijden en varen op gas
LNG is geldpakker voor binnenvaart
Chain Analysis: LNG as fuel for shipping
Meer over energievormen (video-presentaties)

Stimulering
De overheid stimuleert diverse projecten middels diverse subsidieregelingen vanwege het verbeteren van het milieu door vermindering van de uitstoot van CO2, NOx en fijnstof. Binnenschepen verbruiken gasolie. Afgezien van de invoering van zwavelvrije gasolie per 1 januari 2011, is er weinig innovatie op het gebied van brandstoffen. In het buitenland, vooral in Noorwegen, is de laatste tien jaar ervaring opgedaan met schepen die varen op vloeibaar aardgas of LNG (Liquefied Natural Gas). Het EU-project MAGALOG heeft de binnenvaart in Noord-West-Europa aangemerkt als een potentiële markt voor LNG. Volgens het Noorse onderzoeksinstituut Marintek blijkt dat de emissies door een LNG-motor van NOx met 80-90% gereduceerd worden, terwijl de uitstoot van fijnstof nagenoeg nihil is. Bovendien is de uitstoot van CO2 20-25% lager dan bij een gewone scheepsdieselmotor. Deze unieke combinatie van een motor die tegelijkertijd de emissies van luchtverontreinigende stoffen én CO2 reduceert, vormt een grote kans voor de binnenvaart om haar duurzame imago verder uit te bouwen. Bovendien zou op korte termijn bio-LNG (LNG die geheel uit biocomponenten wordt gemaakt) ingezet kunnen worden. Daardoor wordt de uitstoot van CO2 nog fors verder gereduceerd.

 

Wat is aardgas
Aardgas bestaat vooral uit methaan. Dat is een gas dat voortdurend door de natuur op aarde wordt gemaakt en wordt overal in de wereld gevonden in de aardbodem. Vandaar ook de naam "aardgas". Methaan vormt zich uit de verteringsprocessen en rottingsprocessen van alle levende wezens, hoe groot of hoe klein zij ook zijn, planten inbegrepen. Bijkomende stoffen zijn ethaan, propaan, butaan, koolstofdioxide en stikstof. Wereldwijd gezien kunnen de verhoudingen sterk verschillen. Aardgas dat op andere plekken wordt gevonden, bevat veelal andere hoeveelheden methaan en hogere koolwaterstoffen en minder stikstof.

 

Wat is LNG
gate_rotterdam_lngLNG is de afkorting voor Liquefied Natural Gas, wat in Nederland ook wel vloeibaar aardgas wordt genoemd. LNG is opgewerkt tot een methaangehalte van > 97% met mogelijke restgassen als stikstof, propaan en ethaan. Het aardgas wordt vloeibaar gemaakt door het te koelen tot ca. -162 graden Celsius. Bij deze temperatuur en atmosferische druk condenseert het gas tot een vloeistof die dan LNG wordt genoemd. Ook is LNG ontdaan van alle stoffen die bevriezen (vooral water en CO2) of anderszins schade kunnen aanrichten aan apparatuur. Het volume van LNG is 600 keer zo klein als dat van het product in gasvorm, waardoor het veel eenvoudiger te vervoeren is. LNG staat niet onder druk, is geurloos, niet giftig en niet corrosief; het is alleen zeer koud. LNG is uitsluitend brandbaar als het na verdamping in aanraking komt met een ontstekingsbron en de hoeveelheid gas in de lucht tussen de 5 en 15 procent ligt.

Productielanden van LNG zijn o.a. Qatar, Oman, Maleisië, Indonesië, Algerije, Trinidad, Aaska en Nigeria. In deze landen wordt het aardgas gewonnen en vloeibaar gemaakt. Vervolgens wordt het LNG per schip getransporteerd naar de afnemers. De grootste importlanden zijn Japan (veruit de grootste), Zuid-Korea, Spanje, Frankrijk en Taiwan. Ook China zal gezien de economische ontwikkelingen een belangrijke importeur worden.

 

Wat is Bio-LNG
LNG die geheel uit biocomponenten wordt gemaakt. De vloeibare bio-methaan wordt geproduceerd door vergisting van mest, rioolslib, nat organisch materiaal, etensresten en resten van landbouwgewassen. Wordt vloeibaar gemaakt door het te koelen tot -162°C. Het methaangehalte is minimaal 97%. De uitstoot van CO2 wordt met bio-LNG fors verder gereduceerd dan de reguliere LNG. Ook de energetische waarde is hoger. Bio-LNG kan in voertuigen en schepen worden toegepast die geschikt zijn om op LNG te rijden of varen.

Interessant:
Website Holland Innovation Team (HIT)

Documentatie HIT:
Productie en inzetbaarheid van Bio-LNG 2008
Feiten-en-cijfers-Bio-LNG 2009
Position paper LNG kwaliteit 2011


Het verschil tussen LPG en LNG
LPG (Liquefied Petroleum Gas / vloeibaar petroleum gas) wordt vaak verward met LNG en andersom. Hoewel het beide gasvormige brandstoffen betreft, zijn er veel verschillen. LPG of autogas is geen aardgas, maar een mengsel van gassen dat als restproduct bij olieraffinage ontstaat. LPG bestaat hoofdzakelijk uit propaan en butaan, en wordt vooral gebruikt voor huishoudelijke en commerciële toepassingen (ook autoverkeer). LPG wordt vloeibaar gehouden door het onder verhoogde druk te houden. Dit in tegenstelling tot LNG dat vloeibaar is onder atmosferische druk bij zeer lage temperatuur (ca - 162 C). De eigenschappen van LPG zijn ook geheel anders dan die van LNG: aardgas is lichter dan lucht en verspreidt en verdunt dan ook snel in tegenstelling tot de LPG componenten die zwaarder zijn dan lucht. De opslag van LPG onder druk in tegenstelling tot de opslag van LNG bij zeer lage temperatuur, resulteert in de toepassing van heel andere materialen (andere materiaaleigenschappen, dikten, isolaties) en normen. In vergelijking met LPG is de uitstoot van vervuilende stoffen bij CNG, LNG en groen gas lager Daarnaast is er geen biologisch geproduceerde variant van LPG of "bio-LPG".

 

 

Meer over gassen:

 
Biogas
Biogas wordt vooral geproduceerd door vergisting van onder meer gewasresten en vloeibare (organische) reststromen, vaak in combinatie met dierlijke mest. Het wordt ook gewonnen bij rioolwaterzuiveringsinstallaties en als stortgas bij vuilstortplaatsen. Biogas heeft een methaaninhoud van 55-65% en een CO2-gehalte van 35-45%. Bij opwaardering naar groen gas wordt de meeste CO2 verwijderd, om op het kwaliteitsniveau van Nederlands aardgas te komen. Ook wordt het gas gereinigd van onder meer zwavel en organisch actief materiaal.

Groen gas
Groen gas is een verzamelterm voor opgewaardeerd biogas. Het methaangehalte is ca. 88%.

Biomethaan
Opwaarderen van biogas/groen gas tot een methaaninhoud van meer dan 97% is ook mogelijk. Bijna zuiver methaan op basis van biomassa noemen we biomethaan.

CNG
Staat voor Compressed Natural Gas (gecomprimeerd aardgas) is aardgas dat onder druk is gebracht tot ca. 200 bar. CNG blijft gedurende dit volledige proces van drukverhoging zijn gasvorm behouden. CNG kan in verschillende kwaliteiten worden aangeboden, waarbij onderscheid wordt gemaakt naar methaangehalte. Hoe hoger het methaangehalte, hoe groter de actieradius van een vervoermiddel auto bij eenzelfde hoeveelheid CNG.

 

Bio-CNG
Bio-CNG is groen gas of biomethaan dat onder druk (tot 200 bar) is gebracht, analoog aan CNG. Daarmee is het geschikt om in CNG-voertuigen te gebruiken. Methaangehaltes ligt tussen 88 en 97% methaan. Bio-CNG uit biomethaan, met een methaangehalte > 97%, wordt ook wel CBM genoemd.

Seminar Milieuregelgeving, brandstof en techniek 2011
Betreft korte samenvatting. Het gehele artikel, geschreven door Hans Heiligers, kunt lezen in de Binnenvaartkrant van 11 oktober op bladzijde 13 en 15.

 

In het najaar organiseerde Hoogendijk Sliedrecht en Wartsila het seminar ‘Milieuregelgeving, brandstof en techniek'. Gedurende het seminar wees CBRB directeur Robert Tieman op de verplichtingen die binnenvaart brancheorganisaties met het Ministerie van Verkeer en Waterstaat zijn aangegaan via een duurzaamheidsakkoord. De afspraken behelzen ondermeer het terugdringen van emissies door CO2 (koolstofdioxide) NOx (verzamelnaam voor stikstofoxiden) en PM (fijnstof).

Gebruik van aardgas als brandstof
Voor LNG als alternatieve brandstof ziet Tieman een breed toekomstperspectief. LNG kan worden toegepast bij nieuwe technieken zoals de dual fuelmotor die naast diesel tot wel 98 procent op LNG kan draaien.
Dan Veen van Wärtsilä ziet aardgas als toekomst voor de scheepvaart. Grootschalig zal dat niet morgen of volgend jaar gebeuren. Met gas voldoe je aan CCR-III en wellicht ook nog eens aan CCR-IV zónder nabehandeling van katalysatoren etc. Immers: als je gas koud maakt, verdwijnt ruim 20% van de CO2 en maar liefst 80% van NOx. Ook fijnstof en roetdeeltjes zitten er niet in. Het aan boord benodigde gekoelde en gecomprimeerde LNG kan zowel beneden of bovendeks in tanks worden opgeslagen. Er zijn al LNG-tanks in een containerbehuizing: een beetje afgekeken van de oude butagasfles. Je plaatst een of twee van die containers aan boord die je kunt ‘aanslaan' en na gebruik simpelweg weer inwisselt voor een volle.

Dual Fuel projecten
Wärtsilä heeft een samenwerkingsverband voor het ontwerp en (om)bouw van een groen en duurzaam binnenschip. Samen met Combi International, Reederei Deymann en TeamCo werkt het onder de naam EcoFlow aan dit project. Ook werkt Wärtsilä aan verdere ontwikkeling van nieuwe voorstuwingsconcepten voor het ‘Europese Binnenvaartschip van de toekomst'. Voor de ontwikkeling daarvan is er een testprogramma van drie binnenvaartschepen: een nieuwbouw drogeladingschip met een Wärtsilä dual fuel W20motor, een installatie van een diesel/gaselektrische voortstuwing op een nieuwbouwschip en een dito installatie bij een ombouwproject op een bestaand schip.

Smering en viscositeit
Tevens gaf Henk Sneller van Wartsila aan dat niet alleen de smering van belang is maar ook de viscositeit van de brandstof. Als die te ver daalt kan via lekkage brandstof in de smeerolie komen. Met additieven in de brandstof kunnen de balans worden hersteld en problemen worden voorkomen.

Onderhoud
Arend Esser van Total sprak gedurende het seminar o.a. over onderhoud, bio-brandstoffen. Bij Total zien ze onderhoud als een uitdaging tot optimalisering voor maximale levensduur en prestatie bij minimale emissies. Anders gezegd: onderhoud vormt een onmisbaar onderdeel van de levenscyclus van een verbrandingsmotor. Het emissieniveau van motoren wordt gegarandeerd door een juiste afstelling en conditiebewaking van de brandstofsystemen en een optimaal functionerend nabehandelingssysteem.

Drie generaties biobrandstoffen
De eerste werd geproduceerd uit voedselgewassen zoals mais en soja. De tweede generatie komt voort uit resten van stro, rest olie, rest vetten en houtpallets en andere oorsprong dan voedselgewassen. Het CO2reductiepercentage ligt tussen de 80 en 90 procent. De derde generatie omvat brandstoffen die uitsluitend uit nietvoedselgewassen bestaan en dat kan per land verschillen. In ons land moet je vooral denken aan algen en biomassa.