Maritiem Masterplan: Toelichting op de vijf energielijnen
0. Het Maritiem Masterplan als kader.
Het ontwikkelen en toepassen van nieuwe technologieën is nodig om ervoor te zorgen
dat schepen op korte termijn hun broeikasgas uitstoot significant reduceren en uiteindelijk
klimaatneutraal kunnen gaan varen. De technische uitdagingen om de duurzaamheidsdoelen
te halen zijn groot. Daarnaast maakt de diversiteit aan schepen, vaarroutes, en verschillende
werkzaamheden die met de schepen worden uitgevoerd dat er geen sprake is van één oplossing
voor de gewenste duurzaamheidstransitie. Daarom wordt er binnen de kaders van het
Maritiem Masterplan gekeken naar vijf energielijnen: waterstof, methanol en Carbon
Capture gekoppeld aan een methanol of LNG aandrijflijn, zowel voor nieuw te bouwen
schepen als voor verbouw en hergebruik van bestaande schepen (retrofit). Ammoniak
en bio-ethanol zijn een uitbreiding ten opzichte van de Tijdelijke subsidieregeling Maritiem Masterplan en komt de wens vanuit de sector tegemoet.
Het doel van het Maritiem Masterplan is om binnen een cyclische Nederlandse maritieme
innovatieketen betrouwbare, concurrerende en modulaire klimaatneutrale schepen te
ontwikkelen, te bouwen en te gebruiken. Binnen het Maritiem Masterplan ligt de focus
op onderzoek en demonstratie. Het is de bedoeling de komende jaren circa 30 schepen
te bouwen dan wel te retrofitten waarmee wordt gedemonstreerd dat er een verduurzamingsslag
te maken valt, met klimaatneutrale schepen als uiteindelijk doel. De demonstratieschepen
in de vijf energielijnen worden ondersteund door de digitale samenwerking (de programmalijn
Digitaal Samenwerken – Joint Maritime Digital Platform, DS-JMDP) en een Human Capital
programmalijn.
1. Energielijn Waterstof
Waterstof lijkt een van de belangrijke bouwstenen in een hernieuwbare energie-infrastructuur,
omdat het middels elektrolyse relatief eenvoudig geproduceerd kan worden uit hernieuwbare
elektriciteit en water. Het is een essentiële pijler voor een schoon en duurzaam energiesysteem.
Hernieuwbare waterstof lijkt een kansrijke brandstof om zo laag mogelijke broeikasgasemissies
in de keten te realiseren, met name voor maritieme toepassingen met een beperkte energiebehoefte
en een relatief korte operatieduur. Waterstof als alternatieve brandstof voor schepen
is vooral relevant voor kust- en binnenvaart en complexe werkschepen.
Waterstof kan worden omgezet naar voortstuwingsenergie op een schip door middel van
een verbrandingsmotor die waterstof als brandstof gebruikt, maar het kan ook middels
een brandstofcel die waterstof direct omzet in elektrische energie. Deze laatste variant
heeft onder andere als voordeel dat er sprake is van een hogere efficiëntie.
Waterstof kan op verschillende manieren worden opgeslagen. De energielijn waterstof
is open voor de verschillende beschikbare opslagvormen van waterstof, waaronder gecomprimeerd
(gasvormig), cryogeen (vloeibaar), gebonden aan een vaste stof (bijvoorbeeld natriumboorhydride)
of een vloeistof (LOHC).
Ammoniak als waterstofdrager:
Indien ammoniak als waterstofdrager wordt ingezet dient de bunkering ervan in de zeehaven
en zo ver mogelijk van bewoond gebied plaats te vinden. Vanwege de veiligheidsrisico’s
voor de omgeving in de binnenvaart, heeft het gebruik van ammoniak als waterstofdrager
slechts betrekking op projecten voor de zeevaart. Bij gecombineerde vormen van aandrijving
wordt uitsluitend de primaire aandrijving op waterstof gesubsidieerd. Daarnaast moet
de aanvrager aantonen dat het project past binnen de kaders gesteld in de kabinetsvisie
op waterstofdragers1.
Doelstellingen energielijn waterstof:
-
1. Technologie verder ontwikkelen tot Technology Readiness Level (hierna: TRL) en System
Readiness Level (hierna: SRL) 8 van motor- en brandstofceltechnologie, voor alle vereiste
vermogens in een (modulair) energiesysteem;
-
2. Onderzoek doorlopen om te leren wat nodig is in het ontwerp van de schepen om de technologieën
op een veilige manier te integreren – dit maakt de weg vrij voor meer schepen in de
toekomst, doordat duidelijk wordt hoe deze schepen veilig gebouwd moeten worden en
wat de mogelijkheden zijn; en
-
3. Technologieën demonstreren aan boord van schepen tijdens de daadwerkelijke vaart en
operatie om aan te tonen dat waterstof veilig kan worden ingezet en commercieel worden
gebruikt. Hierbij wordt rekening gehouden met de verschillende eindmarkten, vanwege
de verschillende operationele en economische eisen en verschillende regels en risico’s
omtrent certificering.
2. Energielijn Methanol
Methanol is als brandstof vooral geschikt voor schepen met een lange operatieduur
en bijhorende actieradius. Het is een efficiënt en duurzaam te produceren vloeibare
hernieuwbare brandstof. De energiedichtheid per liter is relatief hoog in vergelijking
met andere alternatieve brandstoffen: ongeveer de helft van dieselolie en bijna het
zesvoudige van waterstof. Bovendien zijn de bunkerprocedures nagenoeg gelijk aan het
bunkeren van dieselolie.
Hoewel de eerste motoren al omgebouwd zijn voor operatie op methanol, en methanol
brandstofcelsystemen worden ontwikkeld, is deze technologie en de markt voor methanol
toepassing nog sterk in ontwikkeling.
Een belangrijke focus van de energielijn methanol is om verbrandingsmotoren en brandstofcelsystemen
verder te ontwikkelen voor alle vereiste vermogens en deze op een veilige manier te
gaan gebruiken in het energiesysteem, en om de operatie van complexe energiesystemen
op methanol te demonstreren in een operationele omgeving.
Een veilig en betrouwbaar ontwerp van de methanol aandrijflijn is essentieel voor
sector acceptatie. Het is tevens belangrijk om de betrouwbaarheid en concurrerende
exploitatie van schepen op methanol tijdens de operatie van de demonstratieschepen
aan te tonen.
Voor een succesvolle uitrol van een methanol demonstratieproject zal de ontwikkeling
van de supply chain zoals het vervoer van methanol over land en de vergunningen voor
bunkeren meegenomen moeten worden in het projectplan. Om de sector inzage te geven
in de uitstoot van het methanol energiesysteem wordt het meten en rapporteren over
broeikasgassen, waaronder koolstofdioxide (CO2), stikstofoxides (NOx), onverbrande koolwaterstoffen (UHC) en fijnstof (PM), meegenomen in het projectplan.
Doelstellingen energielijn methanol:
-
1. Technologie verder ontwikkelen tot TRL en SRL 8 van motor- en brandstofceltechnologie,
voor alle vereiste vermogens in een (modulair) energiesysteem;
-
2. Demonstreren van een veilig en betrouwbaar ontwerp van het brandstof- en veiligheidssysteem
(onder andere bunkers, kofferdam, leidingen, ontluchting en besturingssysteem);
-
3. Aantonen van betrouwbare en concurrerende exploitatie van schepen op methanol, onder
andere gericht op technische en veiligheidsaspecten en op financiële haalbaarheid;
en
-
4. Het verder ontwikkelen van de wijze waarop toelevering van methanol aan het schip
geregeld is.
3. Energielijn Onboard Carbon Capture and Storage (OCCS)
Deze energielijn is gericht op het ontwikkelen van technologieën en strategieën om
de eigen CO2 uitstoot van methanol en LNG-aangedreven schepen significant te verminderen. Carbon
Capture houdt in dat CO2-emissies worden opgevangen voordat ze in de atmosfeer worden uitgestoten. De technologie
van veilige opslag aan boord is naast de afvang een belangrijk aandachtspunt. Door
een combinatie van deze technologieën en strategieën kan de toepassing van methanol
en LNG nagenoeg vrij van broeikasgasemissies worden. De huidige stand van de Carbon
Capture technologie realiseert 70% CO2 afvang. In deze regeling is 70% afvang dan ook het uitgangspunt voor verdere uitstootreductie.
Doelstellingen energielijn onboard Carbon Capture and Storage:
-
1. Technologie verder ontwikkelen tot TRL en SRL 8 van CO2 afvang- en opslagtechnologie, voor alle vereiste vermogens in een (modulair) energiesysteem;
-
2. Demonstreren van een veilig en betrouwbaar ontwerp van de CO2 afvang- en opslagtechnologie (onder andere uitlaatintegratie, opslag, optimalisatie
van amines, leidingen en besturingssysteem); en
-
3. Aantonen van betrouwbare en concurrerende exploitatie van schepen met een onboard
Carbon Capture and Storage-installatie, onder andere gericht op technische en veiligheidsaspecten
en op financiële haalbaarheid.
4. Energielijn Ammoniak
Het gebruik van ammoniak is in de zeevaart in opkomst als duurzaam alternatief (indien
het uit hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd) voor de energietransitie. Het gebruik
ervan krijgt steeds meer momentum en ammoniak wordt breder toegepast.
Een belangrijke eigenschap van ammoniak is dat de verbranding geen directe CO2-uitstoot genereert. Wel vragen de mogelijke emissies van NOx en lachgas (N2O) bijzondere aandacht, net als de toxiciteit van de brandstof zelf. Hierdoor ligt
de nadruk op veilige omgang met ammoniak en het verder ontwikkelen van motor- en brandstofcelsystemen
die deze emissies minimaliseren en gecontroleerd kunnen inzetten in het maritieme
energiesysteem.
De energielijn Ammoniak richt zich op het ontwikkelen en demonstreren van betrouwbare
en veilige verbrandingsmotoren en brandstofcelsystemen voor alle vereiste vermogens,
zodat de sector ervaring opdoet met deze technologie. Omdat ammoniak een toxische
en potentieel risicovolle stof is, moet het ontwerp van de aandrijflijn – inclusief
bunkers, leidingen, ventilatie, detectiesystemen en noodvoorzieningen – aantoonbaar
veilig zijn voor zowel de fysieke omgeving als voor het aquatisch milieu. Vanwege
de veiligheidsrisico’s voor de omgeving in de binnenvaart, heeft deze energielijn
slechts betrekking op projecten die zien op het gebruik van ammoniak als bunkerbrandstof
voor de zeevaart. Bij de aanvraag wordt een risicoanalyse gericht op veilige toepassing
bijgevoegd. Daarnaast moet de aanvrager aantonen dat het project past binnen de kaders
gesteld in de kabinetsvisie op waterstofdragers2. Bij gecombineerde vormen van aandrijving wordt uitsluitend de primaire aandrijving
op ammoniak gesubsidieerd.
Doelstellingen ammoniak programmalijn:
-
1. Technologie verder ontwikkelen tot TRL en SRL 8 voor verbrandingsmotoren en brandstofcelsystemen
op ammoniak;
-
2. Demonstreren van een veilig en betrouwbaar ontwerp van het brandstof- en veiligheidssysteem
(o.a. bunkers, leidingen, ventilatie, detectie- en besturingssystemen);
-
3. Aantonen van betrouwbare en concurrerende exploitatie van schepen op ammoniak, inclusief
evaluatie van technische prestaties, veiligheidsaspecten en economische haalbaarheid;
en
-
4. Inzicht geven in de milieuprestaties door het meten en rapporteren van emissies van
ammoniak-aandrijfsystemen, inclusief NOx, N2O en overige emissiecomponenten.
5. Energielijn bio-Ethanol
Bio-ethanol is vooral geschikt voor schepen met een korte tot middellange operatieduur.
Het is een vloeibare, duurzaam te produceren brandstof uit biogene grondstoffen. De
energiedichtheid per liter is lager dan die van diesel maar hoger dan die van methanol
en waterstof. Bio-ethanol is goed mengbaar met water, biologisch afbreekbaar en kan
worden geproduceerd uit uiteenlopende biomassastromen.
Omdat bio-ethanol van de eerste generatie de voedselketen beïnvloedt, valt dit niet
binnen deze energielijn. De tweede generatie (en hoger), geproduceerd uit niet-voedselrijke
biomassa zoals houtafval en stro, geldt als duurzame oplossing en valt wel binnen
deze energielijn. Daarnaast moet de gebruikte brandstof voldoen aan de eisen zoals
gesteld in de RED III3 en FuelEU Maritime4.
Ethanol kan eenvoudig worden opgeslagen en gebunkerd met grotendeels de bestaande
infrastructuur, vergelijkbaar met methanol of conventionele brandstoffen. Hoewel ethanolmotoren
in andere sectoren al bestaan, is verdere ontwikkeling en demonstratie in de maritieme
omgeving noodzakelijk. Zowel aanpassingen aan verbrandingsmotoren als de toepassing
van ethanol-brandstofcellen vragen aandacht om te voldoen aan maritieme eisen voor
vermogen, veiligheid en betrouwbaarheid.
De energielijn richt zich op het ontwikkelen, testen en demonstreren van ethanol-energiesystemen
voor alle relevante vermogensklassen. Voor sectoracceptatie is een veilig en betrouwbaar
ontwerp cruciaal, met voorzieningen voor opslag, leidingen, ventilatie en veiligheidssystemen.
Demonstraties moeten aantonen dat concurrerende exploitatie mogelijk is, met duidelijke
emissiereducties (CO2, NOx, PM en UHC).
Tot slot vormt de supply chain – van duurzame productie en transport tot bunkeren
– een integraal onderdeel van de energielijn, inclusief vergunningverlening, logistiek,
certificering van herkomst en borging van duurzaamheidscriteria.
Doelstellingen bio-Ethanol programmalijn:
-
1. Technologie verder ontwikkelen tot TRL en SRL 8 voor ethanol-verbrandingsmotoren en
brandstofcelsystemen, geschikt voor de vereiste vermogensklassen in modulaire energiesystemen;
-
2. Demonstreren van een veilig en betrouwbaar ontwerp van het ethanol-brandstof- en veiligheidssysteem
(onder andere bunkers, kofferdam, leidingen, ventilatie, detectie en besturing);
-
3. Aantonen van betrouwbare en concurrerende exploitatie van schepen op bio-ethanol,
met nadruk op technische prestaties, veiligheid, brandstofkosten en operationele haalbaarheid;
en
-
4. Inzicht geven in de milieuprestaties door het meten en rapporteren van emissies van
ethanol-energiesystemen (CO2e, NOx, UHC en PM).