Lloyds Register bespreekt waterstofintegratie in de maritieme wereld
De afgelopen jaren zijn er op de markt overtuigende argumenten gekomen voor een aantal potentiële energiebronnen in de race om de maritieme reissector koolstofvrij te maken. Hieronder vallen biodiesel, HVO, ammoniak en groene methanol.
Nu steeds meer stemmen in de maritieme sector de voordelen ervan bepleiten, is waterstof een van de koplopers in de race naar CO2-neutrale cruises. Waterstof wordt al toegepast in verschillende sectoren, waaronder de landbouw, de autosport en de ruimtevaart, en is een van de schoonste en groenste brandstoffen die er zijn (afhankelijk van het productieproces).
Engel-Jan de Boer (DB), wereldwijd directeur van het jachtsegment voor Lloyd's Register (LR), is van mening dat de jachtsector zich op een 'omslagpunt' bevindt wat betreft de integratie van alternatieve brandstoffen en heeft de noodzaak benadrukt van uitgebreide richtlijnen om een veilige en effectieve invoering te garanderen.
Welke oplossingen moeten er worden gevonden om waterstof een bruikbare brandstof voor superjachten te maken?
DB: "Een van de belangrijkste knelpunten in de regelgeving zijn de veiligheidsnormen voor de opslag en verwerking van waterstof aan boord, die cruciaal zijn vanwege de hoge ontvlambaarheid en het explosiegevaar. De opslagsystemen voor waterstof vereisen specifieke voorschriften voor containment en isolatie. Er moet rekening worden gehouden met de compatibiliteit van materialen om waterstofbrosheid tegen te gaan, die bepaalde metalen en legeringen in opslagtanks en pijpleidingen kan verzwakken.
Infrastructuur en regelgeving voor het tanken vormen ook een aanzienlijke uitdaging. Normen voor het veilig bunkeren van waterstof in havens, inclusief tankprocessen, noodprotocollen en monitoringsystemen, zijn nog in ontwikkeling. LR heeft verschillende havens geholpen bij het ontwikkelen van waterstofbunkerprotocollen die door jachthavens kunnen worden aangepast, hoewel dit zich nog in een vroeg stadium bevindt.
Bovendien moeten operationele veiligheidsvoorschriften ervoor zorgen dat bemanningsteams die met waterstof omgaan, goed zijn opgeleid en gecertificeerd.
"Regelgeving moet de integratie van waterstofbrandstofcellen met conventionele dieselsystemen aanpakken, inclusief overgangskaders voor naleving. Er zijn ook normen nodig voor de koppeling van waterstofbrandstofcellen aan bestaande energiebeheersystemen van jachten."
Wat is de feedback van superjachteigenaren en -exploitanten?
DB: "We weten dat waterstof in vloeibare vorm te veel ruimte inneemt en verhoogde risico's met zich meebrengt. Bovendien is de beschikbaarheid van waterstof in jachthavens met de juiste bunkerprotocollen beperkt.
De industrie is daarom nog niet overtuigd van het gebruik van waterstof voor de voortstuwing van jachten. Er is echter wel potentie in het leveren van energie voor hotels in combinatie met methanol. Kleine jachten met een beperkte actieradius zouden in dit segment een grotere rol kunnen spelen in de toepassing van gecomprimeerde waterstof.
Hoe kunnen de risico's van waterstof op boten worden beperkt?
DB: "Het gebruik van geavanceerde materialen, zoals tanks van composiet of roestvrij staal om waterstofverbrossing te voorkomen. Meerlaagse isolatie en vacuümmantels voor cryogene waterstofopslag, en robuuste lekvrije afdichtingen en fittingen zijn ook essentieel.
“Er moeten zeer gevoelige waterstofdetectoren worden gebruikt om lekken snel te identificeren, en vlamdetectoren die de onzichtbare vlam van waterstof kunnen herkennen. Ook is voldoende ventilatie in de opslag- en motorruimten van cruciaal belang om de ophoping van waterstof in afgesloten ruimten te voorkomen.
Overdrukventielen kunnen in tanks worden gemonteerd om drukopbouw veilig te beheren en geavanceerde verdampingssystemen zijn nodig voor de opslag van vloeibare waterstof. Bemanningsleden moeten worden getraind in waterstofbehandeling, noodhulp en systeemonderhoud. Het is ook belangrijk om strikte tankprocedures te volgen, zoals aarding om statische ontlading te voorkomen, en om geautomatiseerde en gecontroleerde bunkersystemen te gebruiken om menselijke fouten te verminderen.
Hoe beoordeelt Lloyd's Register de schaalbaarheid van waterstofproductie in de maritieme sector?
DB: "Het wereldwijde tekort aan waterstofbunkerfaciliteiten beperkt de operationele flexibiliteit van superjachten. Een snelle invoering hangt af van de aanleg van tankinfrastructuur in belangrijke luxejachtcentra.
De lage energiedichtheid van waterstof betekent dat opslagtanks meer ruimte innemen dan diesel, wat een uitdaging vormt voor luxe superjachtontwerpen waar ruimte schaars is. Daarom vormen de gevolgen voor volume, veiligheid en beschikbaarheid nog steeds een punt van zorg, waardoor de industrie niet sneller kan overstappen op waterstof.
Welke innovaties op het gebied van waterstofopslag zijn de komende vijf jaar het meest veelbelovend?
DB: "Waterstofopslag in vaste toestand, waarbij waterstof wordt opgeslagen in vaste materialen zoals metaalhydriden of poreuze materialen zoals metaalorganische roosters (MOF's), is een van de meest veelbelovende innovaties voor maritieme toepassingen in de komende vijf jaar. Deze methode biedt verschillende ontwikkelingen, waaronder de ontwikkeling van lichtgewicht hybride materialen met hoge capaciteit en verbeterde absorptie-/desorptiesnelheden voor efficiënte waterstofafgifte.
“De voordelen van vaste-toestandwaterstofopslag zijn aanzienlijk: het is veiliger en compacter dan gasvormige of vloeibare waterstofopslag en er zijn geen hogedruk- of cryogene systemen voor nodig.
Een andere ontwikkeling die we nauwlettend in de gaten moeten houden, is de introductie van waterstof (dubbele brandstof) verbrandingsmotoren, die de levensvatbaarheid van waterstof als alternatieve brandstof voor de maritieme industrie verder zouden kunnen vergroten.
Wat doet Lloyd's Register om de acceptatie van waterstof te bevorderen?
DB: “Door als brug te fungeren tussen vlaggenstaten, de IMO en de maritieme industrie, speelt LR een cruciale rol bij het vormgeven van het regelgevingslandschap voor waterstofbrandstof in maritieme toepassingen.
LR is betrokken bij diverse baanbrekende projecten met stakeholders om waterstofsystemen te testen en te demonstreren, risico's te identificeren en regelgevingskaders voor te stellen aan vlaggenstaten en de IMO. We moedigen vlaggenstaten ook aan om proactief beleid te voeren ter ondersteuning van de invoering van waterstof, inclusief stimuleringsmaatregelen voor groene waterstof.
LR's Fuel for Thought is een uitgebreide reeks rapporten en webinars over alternatieve brandstofbronnen voor schepen, waaronder waterstof.
Bestaan er klassenvoorschriften voor waterstofaangedreven vaartuigen?
DB: "In juni 2023 publiceerde LR 's werelds eerste maritieme regels voor waterstofbrandstof, ook voor superjachten. Deze zijn beschikbaar in de digitale compliance-oplossing Regs4ships, mogelijk gemaakt door OneOcean, onderdeel van de LR Group.
De regelgeving biedt zowel algemene als specifieke richtlijnen voor schepen die waterstof als brandstof gebruiken. Het doel van deze regelgeving is om de leemte in de IMO International Code of Safety for Ships Using Gases or Other Low-flashpoint Fuels (IFG-code) op te vullen, die nog geen richtlijnen biedt voor het veilige gebruik van waterstof.
De regels van LR voor waterstofbrandstof bouwen voort op bestaande normen voor brandstoffen met een laag vlampunt, maar zijn specifiek afgestemd op de eigenschappen van waterstof. Deze omvatten richtlijnen voor waterstofbunkerstations, risicogebaseerde explosieanalyses en eisen voor zowel gasvormige als vloeibare waterstofsystemen, en bieden een uitgebreid kader voor waterstofaangedreven vaartuigen.
Ik ben Lloyds Register dankbaar voor hun eerlijke beoordeling van de waterstofproblematiek. Hoewel het prijzenswaardig is dat er zoveel moeite wordt gestoken in de productie van "groenere" brandstoffen, missen we dan niet de kern van de zaak? De alomtegenwoordige verbrandingsmotor is in feite een gemoderniseerde 19e-eeuwse technologie. Wordt het niet tijd dat we allemaal verder gaan? De technologische evolutie gaat zo snel dat enkele van de talloze visionaire wereldwijde onderzoekers binnenkort alternatieve energiesystemen zullen perfectioneren. De duizelingwekkende kosten en voor de hand liggende risico's van waterstof zullen dan verdwijnen en een voetnoot worden in de geschiedenis van menselijke dwaasheid.