– Een gesprek met Christoph Thiem en Martin Köpke – aanlevering van Hapag-Lloyd – vertaling.
In het kader van een speciale studie voor onderzoek en ontwikkeling evalueert men momenteel bij Hapag Lloyd het potentieel van windenergie als een mogelijke decarbonisatiemaatregel voor onze toekomstige vloot.
Christoph Thiem, Director Strategic Assets Projects, en Martin Köpke, Manager Regulatory Affairs & Sustainability, hebben het over hun werk aan een concept om windondersteunde voortstuwing te gebruiken op containerschepen, de bijbehorende uitdagingen, de voor- en nadelen van het gebruik van dit soort systemen en de verschillende manieren waarop ze zouden kunnen worden ingezet.
Onderzoek en ontwikkeling (R&D) voor Hapag-Lloyd?
Christoph Thiem: R&D is niets nieuws bij Hapag-Lloyd. In de afgelopen decennia heeft het bedrijf veel gedaan op dit gebied en we zijn altijd een innovatieve rederij geweest. De druk om te innoveren is de laatste jaren aanzienlijk toegenomen en daarmee ook het aantal medewerkers dat zich bezighoudt met innovatiegerelateerde zaken. Er zijn ook steeds meer mogelijkheden, zoals met brandstoffen. De afgelopen jaren was het spectrum daar nogal smal en ging het meer om het zo efficiënt mogelijk verbranden van brandstof. Momenteel onderzoeken we verschillende brandstoffen en alternatieve technologieën aan boord van onze schepen, zoals het gebruik van windenergie.
Martin Köpke: Terwijl onze industrie streeft naar netto nul in 2050, hebben we ons hier bij Hapag-Lloyd ten doel gesteld om dat in 2045 te doen. De uitdaging op dit moment is de beschikbaarheid van brandstof, en we kunnen deze uitdaging niet aangaan zonder R&D. Wat ons de komende jaren zal drijven, zijn nieuwe alternatieve brandstoffen. Deze zijn nog niet beschikbaar in de benodigde hoeveelheden en zullen in het begin erg duur zijn. Daarom zijn energie-efficiëntie en alternatieve technologieën, zoals het gebruik van windenergie om het brandstofverbruik te verminderen, belangrijk. Als we onze korte- en middellangetermijndoelstellingen tegen 2030 willen halen, is het van cruciaal belang dat we hierin slagen.
Vóór de motorisering was wind eeuwenlang het standaardvoortstuwingsmiddel in de scheepvaart.
Heeft Hapag-Lloyd dit concept herontdekt?
Christoph Thiem: Hapag Lloyd werkt al enige tijd aan de kwestie van door de wind ondersteunde scheepsvoortstuwing en hoe dit technisch gerealiseerd zou kunnen worden. Maar omdat deze technologie nog niet klaar is voor de markt, vinden we het belangrijk om onze studies hiernaar uit te breiden. We hebben een geschikte partner gevonden in de zeiler Boris Herrmann en zijn Team Malizia, en aan het begin van het jaar hebben we een conceptstudie gelanceerd voor een schip van 4.500 TEU met een state-of-the-art windondersteund voortstuwingssysteem.
In mei hebben we de eerste fase van de conceptstudie afgerond. Dit heeft ons een eerste indruk gegeven van hoe een dergelijk schip eruit zou kunnen zien. In de zomer zijn we begonnen met fase twee, die nog steeds loopt. We gebruiken computersimulaties om te bestuderen hoe dit soort schip zich zou gedragen onder realistische weersomstandigheden in een vaargebied en hoeveel energie we daar zouden kunnen besparen met behulp van een zeilsysteem. Als onderdeel hiervan kijken we ook naar de mogelijkheden van routeoptimalisatie op basis van weersomstandigheden. Bovendien worden er gevoeligheidsanalyses uitgevoerd. We laten het schip bijvoorbeeld veel langzamer varen in de simulatie en kijken dan hoeveel energie we hebben bespaard. We variëren ook de diepgang en kijken hoe het schip zich gedraagt als het niet volledig geladen is. En we onderzoeken ook wat er gebeurt als bijvoorbeeld een zeil beschadigd raakt of niet gebruikt kan worden.
Meer details geven over het concept
Christoph Thiem: Ons concept is een potentiële nieuwbouw van een schip met een capaciteit van 4.500 TEU. Het huidige ontwerp voorziet in acht zeilen met een totaal zeiloppervlak van 3.000 vierkante meter. De zes achterste zeilen zijn uitschuifbaar, de twee voorste intrekbaar. Dit helpt om de vrachtactiviteiten in de haven niet te hinderen en om het zeilsysteem te beschermen tegen schade en om beperkingen als gevolg van zaken als bruggen te voorkomen.
Het containerschip zal voornamelijk worden voortgestuwd door de motor en het zeilsysteem zal alleen worden gebruikt om de voortstuwing te ondersteunen. Hoeveel ondersteuning het zeilsysteem kan bieden, hangt af van een aantal factoren, zoals de snelheid van het schip en de windcondities. Bij lage snelheden van 8 tot 10 knopen (15 tot 20 km/u) en bij de juiste windcondities kan het schip ook worden voortgestuwd met alleen het zeilsysteem.
Op dit moment werken we met historische weergegevens voor de Conosur-dienst, die rond Zuid-Amerika vaart. Vervolgens gaan we kijken naar andere vaarroutes om erachter te komen hoe we meer voordelen kunnen realiseren op andere routes met behulp van zo’n vaarsysteem.
Samenwerking!
Martin Köpke: Een aantal ngo’s – waaronder het Mærsk Mc-Kinney Møller Centre for Zero Carbon Shipping (MMMCZCS) in Kopenhagen, het Global Maritime Decarbonisation Center in Singapore en het Global Maritime Forum – bundelen hun expertise. Reders, leveranciers, energieleveranciers, andere NGO’s en overheidsinstanties werken samen om concrete oplossingen te ontwikkelen. Als het om technische oplossingen gaat, staat iedereen te popelen om ervaringen en ideeën uit te wisselen.
Zo zaten we onlangs met Cargill (https://www.cargill.com/2023/cargill-bar-technologies-wind-technology-sets-sail ) om de tafel bij de MMMCZCS. Onlangs hebben ze twee schepen uitgerust met grote zeilen. Dit zijn bulkcarriers die andere zeilen gebruiken dan wij omdat ze meer ruimte aan dek hebben. Maar we hebben wel van gedachten kunnen wisselen over het selectieproces. Op de een of andere manier helpen alle grote en middelgrote rederijen bij het vinden van oplossingen die ons dichter brengen bij de net-zero doel.
Duurzaamheid!
Martin Köpke: Ons belangrijkste doel is natuurlijk het bereiken van onze duurzaamheidsdoelstellingen. Elke ton CO2 die we besparen is een goede zaak. We vinden het belangrijk om windvoortstuwing te demystificeren. Om dit te doen, moeten we mensen informeren over de kostenbesparingen die ermee gemoeid zijn en de levensvatbaarheid van de technologie. Welke gevolgen heeft dit voor onze activiteiten? Hebben onze bemanningen extra training nodig? Welke voorschriften moeten in acht worden genomen of zelfs worden herschreven? In dit geval is ons doel om buikgevoelens te vervangen door feiten.
Christoph Thiem: In plaats van onze schepen aan te drijven met fossiele brandstoffen, willen we in de toekomst brandstoffen gebruiken die worden geproduceerd met behulp van elektriciteit die wordt opgewekt door hernieuwbare energiebronnen, zoals windenergie. Maar dit vereist een groot aantal faciliteiten en verwerkingsstappen wanneer de brandstof aan boord wordt geproduceerd en gebruikt. Het resultaat is dat 90% van de oorspronkelijke windenergie verloren gaat voordat deze zelfs maar bij de propeller komt. Een zeilsysteem zou ervoor zorgen dat de windenergie direct wordt benut en dat een deel van de brandstof wordt bespaard.
Uiteindelijk is dit een kwestie van kosteneffectiviteit. Als we meer uitgeven om het zeilsysteem te kopen en te onderhouden dan we besparen op brandstof, is er geen voordeel aan het hebben van een zeilsysteem. We weten niet zeker hoeveel deze systemen zullen kosten, maar ze zullen zeker niet goedkoop zijn. Een andere uitdaging is de fysieke ruimte die aan boord nodig is voor een zeilsysteem. Als we net zoveel containers met zeilen als zonder willen vervoeren, hebben we een langer schip nodig. En om een groter schip voort te stuwen, heb je meer energie nodig.
Bovendien moeten we nadenken over de flexibiliteit van de routes. Routes met weinig wind zouden bijvoorbeeld onaantrekkelijk zijn voor schepen met zeilen. Om efficiënt met zo’n systeem te kunnen varen, zouden ook de vaarschema’s en aankomsttijden flexibeler moeten worden, wat een nadeel zou zijn voor onze klanten.
Planning
Christoph Thiem: We zijn van plan om de conceptstudie in de komende maanden af te ronden, wat ons een basis zal geven voor de volgende stappen.
Martin Köpke: Ik krijg vaak de vraag van mensen die niet in onze sector zitten waarom containerschepen geen zeilen gebruiken. Ons project is erg belangrijk om een gedetailleerd inzicht te krijgen in dit soort voortstuwing. En mensen gaan er ook vaak van uit dat windondersteunde voortstuwing gratis energie is. Maar dat is niet het geval, want het kost veel geld. Er zijn redenen waarom er niet veel containerschepen zijn met windondersteunde voortstuwing. Met dit project verzamelen we nu kwantificeerbare data. Op dit moment gaan we ervan uit dat brandstoffen uit hernieuwbare energiebronnen duur zullen zijn. Maar over vijf jaar ziet het er misschien anders uit, en dan moeten we opnieuw beoordelen of het project de moeite waard is.
Over Christoph Thiem
Dr. Christoph Thiem, gepromoveerd in scheepswerktuigbouwkunde, werkt sinds april 2018 bij Hapag-Lloyd. Hij begon bij het bedrijf als projectingenieur en hield toezicht op een aantal retrofitprojecten, waaronder het project om onze Dortmund Express-klasse schepen uit te rusten met scrubbers. Op dit moment houdt hij toezicht op innovatiegerelateerde projecten bij Hapag-Lloyd, zoals het project “Wind-Assisted Propulsion”. Hij was plaatsvervangend hoofd van de Strategic Asset Projects Departement sinds 2021 en zal vanaf februari aan het hoofd staan van Fleet Innovation.
Over Martin Köpke
Martin Köpke werkt al 10 jaar bij Hapag-Lloyd en is momenteel Manager Sustainability. Hij startte op de afdeling Energy Efficiency van het Fleet Support Center, waar hij onder meer werkte aan performance management om de efficiëntie te verhogen. Hij is momenteel voor 80% uitgeleend aan het Mærsk Mc-Kinney Møller Centre for Zero Carbon Shipping (MMMCZCS) in Kopenhagen, waar hij werkt op de afdeling Energie-efficiëntie. Voordat hij bij Hapag-Lloyd in dienst trad, werkte hij op de R&D-afdeling van van het in Hamburg gevestigde classificatiebureau Germanischer Lloyd, gespecialiseerd in energie-efficiëntie. Hij studeerde werktuigbouwkunde en scheepsbouw aan de Universiteit van Rostock.