Duurzaamheid en maatschappelijk verantwoord ondernemen zijn modewoorden die vaak voor alle mogelijke reclamedoeleinden misbruikt wordt. Bij Teus Vlot zijn ze de aanleiding geweest tot een nieuwe manier van denken. Willen wij duurzaam omgaan met onze planeet en die goed kunnen overdragen aan onze kinderen, dan zal er een oplossing moeten komen voor de hoeveelheid fossiele brandstoffen die worden verbruikt. Vooral bij de voortstuwing van motorschepen is een slag te maken. Die oplossing heet bij Teus Vlot ‘Ecosolve’.
In 2010, bij de bouw van het motorbeunschip Nicole voor waterbouw en zandhandel Brandt NV uit het Belgische Baasrode, kwam er een nieuwe uitdaging op de bureaus van Teus Vlot Diesel & Marine B.V. terecht. De opdrachtgever wilde een rivierhopperzuiger met dieselelektrische aandrijving. In het geval van de Nicole werd de opgewekte elektriciteit ook gebruikt voor het hoppergedeelte. Het hele schip werd door de mensen van Teus Vlot zelf ontworpen en afgebouwd. De ontwikkelaars ontdekten al gauw dat voor een dieselelektrische aandrijving een hogere investering nodig was. Die laat zich niet altijd gemakkelijk terug verdienen door brandstofbesparing als de elektrische componenten alleen voor de voortstuwing nodig zijn.
Maatwerk
De binnenvaartsector raakt steeds meer vertrouwd met het dieselelektrisch varen. De aanvankelijke scepsis ten opzichte van die systemen, maakt steeds meer plaats voor acceptatie. Met dat gegeven en de ervaringen van de Nicole in de hand werd er verder ontwikkeld. Gezocht werd naar een systeem dat de voordelen kent van het dieselelektrisch varen, en toch een minder hoge investering met zich mee zou brengen. Zo kwam al gauw een hybride voortstuwing als alternatief in de gedachten. Niet elk schip benut het geïnstalleerde voortstuwingsvermogen volledig, gedurende de hele vaartijd. Dat maakt het ook moeilijk een standaard installatie in de markt te zetten en die als dé oplossing te presenteren. Elk schip en elke vaarroute kent een eigen vaarprofiel. Bij het uitrusten van een schip met de hybride aandrijving van Ecosolve is onder andere kennis van het vaarprofiel belangrijk; maar ook het bestaande geïnstalleerd vermogen van generatorsets en hoofdmotor is van belang. Al die factoren worden door Ecosolve meegenomen in een advies over de inbouw van hun hybride systeem. Bij het zoeken naar de oplossing wordt de totale vermogensbalans van de scheepsinstallatie meegenomen. Hoeveel energie er op welk moment nodig is en door welke energiebron die geleverd kan worden. Wanneer de hoofdmotor van een schip vervangen dient te worden, kan er bijvoorbeeld voor gekozen worden die te vervangen door een motor met minder vermogen. Voor elke aanvraag is een maatoplossing te vinden die zowel de ecologie ten gunste komt als wel economisch is.
Best of both worlds
In de basis is de hybride voortstuwing eigenlijk heel eenvoudig. Het bestaat voornamelijk uit componenten of elementen die reeds hun diensten en betrouwbaarheid in de binnenvaart hebben bewezen. Waar nodig, maken de ontwikkelaars van Ecosolve gebruik van innovatieve technologieën. De hybride voortstuwing kan worden toegepast op een gewone schroefas tussen de motor en de schroef die hij aandrijft. In de as komt een koppeling waarop in 90 graden op de hoofdas een tweede aandrijfas is toegevoegd. Op de hoofdas staat de diesel-directe aandrijving, op de tweede as staat een compacte standaard elektromotor, zoals die ook in boegschroefunits en andere elektrische voorstuwingen wordt toegepast. Ten behoeve van de diesel-directe aandrijving wordt de bestaande hoofdmotor gebruikt als die nog niet aan vervanging toe is. Voor wat betreft het elektrische gedeelte wordt gebruik gemaakt van standaard diesel generatorsets. Het systeem is ook geschikt om de elektromotor via batterijen aan te drijven. Als over een aantal jaar de batterijen gunstiger worden in prijs/capaciteit, dan kan ook deze direct op elektromotor worden aangesloten, zodat men zonder draaiende motoren zou kunnen varen. Bovendien bestaat de mogelijkheid alle motoren te voorzien van nageschakelde technieken (katalysatoren), zodat de emissies nog verder kunnen worden verlaagd. Doordat er gekozen kan worden tussen aandrijving via de diesel- of de elektromotor, afhankelijk van het belastingsprofiel, biedt Ecosolve met de hybride voortstuwing een optimale oplossing voor talloze vaarprofielen. Het biedt alle voordelen van een diesel-elektrische aandrijving gecombineerd met de voordelen van diesel-directe aandrijving.
Brandstofbesparing
Een dieselmotor die niet op het optimale rendement draait, verbruikt een hoeveelheid onnodige brandstof zonder dat in vermogen om te zetten. Een dieselmotor die bijvoorbeeld op kwart vermogen draait, gebruikt meer dan een kwart aan brandstof ten opzichte van het optimale vermogen. Elke binnenvaartondernemer weet dat het langdurig draaien op kwart tot half vermogen leidt tot vervuiling van de motor. Dat leidt weer tot extra onderhoud aan verstuivers en blowers en kortere standtijden van de olie. Uit onderzoek blijkt dat de gemiddelde belasting van een (soms deels) beladen schip opvarend tussen de 50 en 60 procent ligt. Opmerkelijk is dat slechts een klein deel van de vaartijd de voortstuwingmotor optimaal wordt benut. De 100 procent belasting komt vrijwel nooit in de grafieken voor. Een diesel-directe scheepsaandrijving die optimaal benut wordt - dat wil zeggen met het juiste motortype/vermogen in de juiste beladingsgraad in de opvaart – kan nauwelijks door een diesel-elektrische aandrijving worden overtroffen in het geleverde rendement.
Dat zou een verklaring kunnen zijn voor een beperkte toepassing van diesel-elektrische aandrijving in de binnenvaart. In de praktijk blijkt dat dit over het algemeen slechts voor een beperkt deel van de totale vaartijd geldt. Als het vaarprofiel het toelaat, kan met de hybride aandrijving de hoofdmotor buiten bedrijf blijven. De elektromotor neemt de aandrijving dan over. Dat komt de levensduur van de hoofdmotor ten goede en zal ook een gunstig effect hebben op de onderhoudsintervallen. Bovendien wordt de motor van de generatorset die de elektriciteit levert voor de voortstuwende elektromotor, wel optimaal belast. Daardoor ontstaat een beter rendement van de verbruikte brandstof. Bovendien is de koppelkromme van een dieselmotor in de lagere toerentallen zeer ongunstig in vergelijking met de koppelkromme van een elektromotor in dat gebied, hetgeen een-op-een is te vertalen in brandstofbesparing en/of manoeuvreerkracht. Wanneer straks accupakketten gunstiger uitvallen in de prijs ten opzichte van gewicht en vermogen, zal men zelfs zonder draaiende motoren kunnen varen. dan hoeft er helemaal geen brandstof gebruikt te worden tijdens het varen. Een bijkomend groot voordeel is dat de elektromotor ook als generator gebruikt kan worden. Wanneer er gevaren wordt in de diesel-directe modus en niet het maximum vermogen nodig is, (en dat is dus veel het geval) dan is er vermogensruimte over om de elektromotor in de functie van schroefasgenerator te gebruiken waarbij dit nauwelijks extra brandstof kost. Deze elektrische energie kan dan worden gebruikt voor het boordnetgebruik. In dat geval kan de generatorset worden uitgezet. Een juiste configuratie kan leiden tot een over-all brandtofbesparing van wel 35%, en een besparing van 25% op de onderhoudskosten.
Powermanagement
Voor het juist verdelen van de gevraagde vermogens, wordt gebruik gemaakt van de Ecosolve Control Unit. Dat is een powermanagementsysteem dat het vermogen verdeelt over de vragers. De Control Unit zorgt ervoor dat het geleverde vermogen overeenstemt met de vraag naar vermogen. Het regelt de toerengeregelde generator afhankelijk van de vraag naar vermogen. Het zal adviseren in welke modus (diesel-elektrisch of diesel-direct) het beste gevaren kan worden. Als de omgeschakelde voortstuwingselektromotor als asgenerator voldoende vermogen afgeeft zal de Control Unit adviseren de generatorset uit te schakelen en eventueel stroom af te geven voor het opladen van de tractiebatterijen; kortom het zorgt ervoor dat altijd de meest optimale configuratie wordt geadviseerd, die het beste rendement geeft van de verbruikte brandstof.
Project ODV
Op 11 mei is op de beurs Construction and Shipping Industry een intentieverklaring getekend tussen Teus Vlot Diesel & Marine en SwetsODV. Met deze intentieverklaring willen de beide firma’s de mogelijkheden gaan onderzoeken om het Ecosolve hybride systeem te gaan inbouwen in een van de patrouille vaartuigen van SwetsODV. Met het Ecosolve hybride systeem wil men er voor zorgen dat schadelijke CO2 uitstoot wordt verminderd en tegelijkertijd op brandstof en onderhoud wordt bespaart.
Redundantie
Het begrip redundantie werd ook al vele malen in De Scheepvaartkrant besproken. Het zal duidelijk zijn dat een hybride voortstuwing in hoge mate redundant is. Het gebruik van twee soorten aandrijvingen, dieselmotor en/of bedrijfszekere elektromotor, die op hun beurt weer door één of twee generatoren worden aangestuurd biedt optimale bedrijfszekerheid en continuïteit
Modules
