BeHydro, een joint venture van de technologieafdeling van Compagnie Maritime Belge (CMB) en de Gentse motorenbouwer ABC, ontwikkelt single-fuel en dual-fuel medium-speed waterstofmotoren. Ze zijn gebaseerd op de DZC-serie van ABC.

‘De eerste waterstofmotoren komen halverwege 2020 op de markt’, zegt directeur-eigenaar Alexander Saverys van CMB. Bedoeling is dat de BeHydro motoren in 6L-, 8L-, 12V- en 16V-versies op de markt komen in vermogens tussen 0,8 en 2,8 MW. De vermogens liggen daarmee wat lager dan van de dieselvariant.

BeHydro denkt de waterstofmotoren voor betaalbare prijzen op de markt te kunnen brengen. ‘Waterstofverbrandingsmotoren zijn veel goedkoper te bouwen dan brandstofcellen en gaan veel langer mee’, aldus Saverys. ‘We hopen zo de acceptatie van waterstof in de maritieme sector te vergroten.’

De eerste door CMB ontwikkelde dual fuel waterstofmotor komt waarschijnlijk in een Japanse veerboot te staan die CMB Technologies met Tsuneishi Facilities & Craft (TFC) in Onomichi bouwt. De veerboot moet in 2021 in de vaart komen. CMB en Tsuneishi willen hiermee een stap zetten richting CO2-vrije scheepvaart. De ontwikkeling sluit aan bij de doelstelling van Japan om in 2050 koploper te zijn op waterstofgebied.

Windcat

CMB Technologies ontwikkelt ondertussen met Windcat Workboats in IJmuiden een waterstof aangedreven crew transfer vessel (CTV) voor de offshore windmolenbouw. Windcat heeft met Vattenfall al een contract gesloten voor inzet van deze ‘HydroCat’ op de Noordzee bij de bouw van de 22 kilometer uit de kust geplande windturbineparken Hollandse Kust Zuid 1 & 2 (700 MW), die in 2022 operationeel moeten zijn. De ontwikkeling van de HydroCat moet in het derde kwartaal van 2020 rond zijn. Het moet straks 24 technici met een snelheid van 25 knopen van en naar de bouwlocatie varen.

De voortstuwing wordt dan verzorgd door twee 736 kW (1000 pk) dual-fuel waterstofmotoren. Gerekend wordt op een dagelijks waterstofverbruik van 150 tot 200 kilo. Net als in de Japanse veerboot zal de waterstof onder zeer hoge druk in cilindrische tanks wordt opgeslagen. ‘Voor kleinere schepen is dat de beste optie’, stelt Saverys. ‘In een later stadium gaan we ook andere opslagtechnieken gebruiken, zoals cryogene opslag van waterstof in vloeibare vorm.’

LNG lost niets op

De steeds strengere emissienormen zette CMB aan om in de waterstoftechniek te investeren. ‘De komende maanden en de jaren hierna worden de regels rond de uitstoot van SOx, NOx, fijnstof en CO2 steeds strenger’, zegt Saverys. ‘Dat bracht ons ertoe naar alternatieve brandstoffen te zoeken en heeft ons nu bij waterstof gebracht. Maar wie weet komen er de komende jaren nog andere innovaties op brandstofgebied. We geloven op de lange termijn niet in LNG, gezien de heel beperkte reductie in uitstoot van broeikasgassen die dat oplevert. Dat komt bij LNG met name door de uitstoot van onverbrand methaan, dat een 25 keer krachtiger broeikasgas is dan CO2, in de logistieke keten van bron tot propeller.’

Zoektocht

Saverys verwacht niet dat er binnen afzienbare termijn betaalbare brandstofcellen komen met voldoende vermogen om grote schepen aan te drijven of grote hulpmotoren te vervangen. ‘Dat zal nog heel lang duren. De vermogens die wij nodig hebben zijn van zo’n orde van grootte dat het moeilijk is daarin met brandstofcellen te voorzien, zowel qua kosten als levensduur. De ontwikkeling van op waterstof draaiende verbrandingsmotoren is een kwestie van jaren en niet van decennia.’

BeHydro kijkt ook naar andere hernieuwbare brandstoffen, zoals ethanol en ammoniak en naar hybride systemen met batterijen en hulpzeilen. ‘In onze zoektocht naar alternatieven mogen we niets uitsluiten.’

ABC heeft intussen een eencilinder dual-fuel testmotor, die voor 85% op waterstof of methanol kan draaien. Daarnaast is er een mono-brandstofmotor met vonkontsteking, die volledig op waterstof kan draaien.

Binnenvaart

De BeHydro motoren zijn straks geschikt als hoofdmotor voor binnenvaartschepen, slepers, werkschepen, megajachten en veerboten en als hulpmotor voor grote zeeschepen. Voor landtoepassingen valt te denken aan locomotieven en generatoren.

Algemeen directeur Tim Berckmoes van ABC wijst in een interview met Engineeringnet.be op de milieuvoordelen van de nieuwe motoren. ‘Een op waterstof draaiende motor produceert geen CO2 en fijnstof en nauwelijks NOx. Dan is er alleen nog de CO2 die vrijkomt bij de fabricage van de motor zelf.’

Volgens Berckmoes kost de waterstof-verbrandingsmotor straks per kW vermogen 2,5 keer minder dan een brandstofcel. ‘Bovendien zijn deze motoren niet kieskeurig wat de zuiverheid van waterstof betreft. Brandstofcellen vergen een zuiverheid van 99,99%.

Daar komt bij dat de waterstofmotoren, mits goed onderhouden, net als de ABC dieselmotoren, zo’n 150.000 draaiuren meegaan. Aanzienlijk langer dan de 20.000 uur van de huidige generatie brandstofcellen.

Berckmoes wijst erop dat de prijs van waterstof voorlopig nog wel een remmende factor is. ‘Een kilo waterstof kost nu circa negen euro. Op termijn kan dat halveren en een kilo waterstof bevat drie zoveel energie (39,448 kWh) als een kilo diesel (12,454 kWh). Maar nu is het toch of je drie euro voor een liter diesel moet betalen.’

Energiedichtheid

Bijkomend nadeel is, dat de energiedichtheid van het lichte waterstofgas veel lager is dan van dieselolie, waardoor opslag meer ruimte vergt. Het kan onder hoge druk (tot 750 bar) worden opgeslagen of vloeibaar bij een temperatuur van 253 graden onder nul. Maar er zijn ontwikkelingen om waterstof te binden aan een vaste stof en waterstof kan zich ook binden aan stikstof tot vloeibare ammoniak. Bij verbranding komt dan water en zuivere stikstof vrij.

Ook methanol ziet ABC als optie voor schone verbrandingsmotoren. ‘Methanol kent geen opslagproblemen, is minder milieuschadelijk dan stookolie. Wel is de calorische waarde de helft van die van diesel. Op termijn willen we dat elke motor multi-fuel is’, aldus Berckmoes in Engineeringnet.be. De belangstelling voor waterstof neemt volgens de ABC-topman serieuze vormen aan. ‘Er zijn concrete vragen van klanten uit Frankrijk, Nederland en België voor grote projecten.’

Bron: Schuttevaer
Tekst: Hans Heynen
Illustratie: CMB