MIIP19.009 IJzer als brandstof voor schepen

IJzervlamDe Wereld staat voor de gigantische uitdaging om de opwarming van de Aarde halverwege deze eeuw tot staan te brengen. Hierbij is het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen en met name van CO2- een eerste vereiste. De scheepvaart moet hier ook aan bijdragen: In IMO verband is recent 50% minder CO2 uitstoot in 2050 afgesproken, ’s Werelds grootste rederij, Maersk, wil in 2050 zelfs geheel emissie-loos kunnen varen.
En sowieso moeten ook nu al de bijkomende vervuilende emissies (SO2, NOx en fijnstof) tot praktisch nul gereduceerd worden.

Er zijn inmiddels diverse studies uitgevoerd naar alternatieve brandstoffen die kunnen helpen genoemde klimaat- en milieudoelen te realiseren, Ook zijn er al enkele schepen die op b.v. LNG varen, maar daarmee slechts een beperkte CO2-reductie realiseren.
Om bovenstaande uitdagingen echt aan te kunnen gaan is doorbraak-technologie nodig. IJzerpoeder zou als alternatieve brandstof zo’n doorbraaktechnologie kunnen zijn. Bij de verbranding van ijzer komt n.l. totaal geen CO2 vrij en ook geen andere schadelijke stoffen zoals NOx.

Bovendien kan het afvalproduct in de vorm van roestpoeder weer met waterstof gerecycled worden tot ijzerpoeder.
Door dit waterstofijzer kringloop te produceren met groene elektriciteit ontstaat een 100% groene brandstof. Hoewel bij de bereiding van ijzer uit ijzererst in het agemen nog steeds veel CO2 nodig is, wordt dit bezwaar na elke ijzer-roest-kringloop kleinr!

IJzer als brandstof wordt momenteel onderzocht bij TU Eindhoven, waar het studenten-Team Solid in een prototype (zie foto links-boven) heeft aangetoond dat het werkt. Momenteel wordt dit verbrandingsproces bij TU/e verder ontwikkeld voor industriële toepassing.

Er is echter nog een weg te gaan voordat maritieme toepassing commercieel beschikbaar is. Deze weg, allereerst naar een varend prototype, zal in dit project aan de hand van een referentieschip nader verkend worden.

Momenteel wordt er gedacht aan stoom als middel om warmte om te zetten in bewegingsenergie voor het aandrijven van de scheepsschroef en voor de opwekking van elektriciteit. Helaas is stoom al een tijd uit beeld in de Nederlandse maritieme sector en zal deze kennis met hulp van Nederlandse ketelbouwers, werven en toeleveranciers weer opgebouwd moeten worden.

Doelstelling

Het project heeft tot doel inzicht in de technische en economische haalbaarheid van ijzerpoeder als recyclebare energievoorziening van diverse typen schepen.
Tevens heeft het project tot doel een inventarisatie van de ontwikkelstappen die nodig zijn om tot een varend prototype te komen en van de kennisvragen die als voeding van dit traject eerst beantwoord moeten worden.
In een beoogde vervolgtraject, waarvoor in het project ook een eerste opzet wordt gemaakt, zal een consortium van wetenschappelijk instituten en van (maritieme) bedrijven en organisaties een aantal onderzoeksprojecten (doen) uitvoeren, ter beantwoording van de gestelde kennisvragen. Uiteindelijk doel van dat traject is een varend prototype vaartuig, dat al op middelkorte termijn de maritieme sector de meeste kansen biedt door te ontwikkelen voor toepassing in de praktijk.

Aanpak

De volgende activiteiten worden binnen het project uitgevoerd.

  1. WP1. Systeemanalyse voor de toepassing van ijzer als (recyclebare) energiebron, omgezet in rotatie-energie, voor de voortstuwing en verdere energievoorziening van schepen en offshore-werktuigen, inclusief de bijbehorende brandstofsystemen, zowel aan boord als op de wal, mede in relatie tot scheepstype specifieke vermogens en vaarafstanden.
  2. WP2. Inventarisatie van de benodigde en beschikbare deelsystemen, resp. van de kennis en kennistekorten benodigd voor verdere, resp. aanvullende systeemontwikkelingen.
  3. WP3. Economie: inschatting van de TCO (CAPEX en OPEX) en van de kritische kostenfactoren daarbij (in vergelijking met thans gebruikelijk systemen), resulterend in een aanvullende lijst met benodigde deeloptimalisaties (om e.a. concurrerend te maken t.o.v. de huidige systematiek).
  4. WP4. Beschrijving van de brandstofsystemen: ijzerpoeder en ijzeroxide (verbrandingsproduct) en (dubbele) bunkersystemen aan boord en de benodigde walinstallaties.
  5. WP5. Specificatie van en consortiumvorming voor een of meerdere wetenschappelijk onderzoekprojecten voor het invullen van de kennisleemten die nodig zijn voor de ontwikkelingen van scheeps- en walsystemensystemen voor de toepassing van ijzer als energiebron voor schepen. In het verlengde hiervan worden ook de subsidiemogelijkheden onderzocht.
  6. WP6. ‘Roadmap-opzet’ naar een varend prototype (incl. te bepalen scheepstype, capaciteit, vaargebied en brandstoflogistiek), ontwikkeltraject op basis van de resultaten van WP5.
  7. WP7. Eindrapportage en publicatie.

Resultaten

a. Beschrijvingen energiesysteem op basis van ijzerpoederverbranding
b. Beschrijving logistieksysteem, zowel aan boord als op de wal
c. Overzicht voor verdere systeemontwikkelingen nog benodigde kennis
d. Overzicht van beschikbare en nog verder of totaal nieuw te ontwikkelen deelsystemen.
e. Kostprijsindicatie en ontwikkelbehoefte ter beperking daarvan
f.  Onderzoeksplan op hoofdlijnen
g. Onderzoeksconsortium
h. Roadmap ontwikkeltraject prototype schip
i.  Eindrapport + samenvatting, publicatie SWZ en presentatie MKC-MT, NML-IC e.d..

Samenwerking

Het project wordt uitgevoerd door het Maritiem Kennis Centrum MKC i.s.m. TU Eindhoven (inclusief ‘Team Solid’), NLDA-KIM en Prof.(em.) Ir. D. Stapersma. Daarnaast zijn / worden ook andere partners voor het onderzoeksvoorstel uitgenodigd aan te sluiten: reders, maritieme dienstverleners, werven, systeemleveranciers en kennisinstellingen.

Taakverdeling

De taken worden uitgevoerd door MKC, TU Eindhoven (incl. Team Solid), NLDA-KIM en Prof.(em.) Ir. D. Stapersma. Enige industriële en wetenschappelijke partners functioneren als klankbordgroep en zullen input geven en relevantie van het onderzoek toetsen.
Het Maritiem Kennis Centrum MKC functioneert daarbij als penvoerder / projectleider.

Contact

Maritiem Kennis Centrum (MKC) – Caspar Kramers - +31 651890452 – casparkramers@innovaart.nl


Besloten projectpagina (Projectteam IJzer)

© Copyright MKC - 2019