Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaart Fasering & Economische aspecten Datum 9-9-2013 Ruud...

Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaartFasering & Economische aspectenDatum 9-9-2013Ruud Verbeek, Norbert Ligterink, Jorrit Harmsen, Pim van Mensch

Ondersteund door: Gemeente Amsterdam & Europese commissie (EFRO)

Inhoud

Doelstelling Amsterdam

Rondvaart vloot en vaarprofiel

Leverbaarheid schone motoren

Alternatieve aandrijflijnopties voor intensieve rondvaart

• Milieuvoordelen

• Business case berekening

• Kosten

Fasering

Discussie

Conclusies en aanbevelingen

Schone aandrijving Amsterdamse


tot 2015

Nieuwe (maritieme) motoren dienen te voldoen aan limietwaarden

vergelijkbaar met de Fase IIIb norm:

NOx: 3,3 g/kWh

PM: 0,025 g/kWh

Na 2015

Fase 4 maritiem

Transitie naar zero emission


Rondvaart Amsterdam in cijfers

In totaal ca 100 geregistreerde rondvaartboten, ca 50 salonboten en

ca 80 sloepen (mei 2011):


Rondvaartboot salonboot sloep

Elektrisch 5 18 74

Fase IIIb 4

Diesel-elektrisch 3

CNG 12

CCR2 25 13

CCR1/geen + GTL 28

CCR1 3 4 2

Geen norm 16 12 4

Vaarprofiel rondvaartboot

Op basis van meting op schip van Blue Boot Company en brandstofverbruik gegevens:

Gemiddeld ca.10 kW (6-15 kW) vermogen: motor wordt laag belast

50% van de tijd stationair draaien bij sommige ritten

meestal lage uitlaatgastemperatuur

Consequenties van deze lage temperaturen (<200°):

Katalitische NOx reductie technologie (SCR) functioneert meestal niet

EGR kan goed functioneren bij lage belasting

Roetfilter regeneratie is lastig. Kunstmatige belastingverhoging + katalytische verbranding is

nodig om het roetfilter te regenereren.

Belastingspatroon doorgaans geen probleem voor gasmotoren

Hoge belasting tijdens manoeuvreren

Cateringvermogen??


Inhoud





• Milieuvoordelen


• Kosten

Fasering

Discussie



Maritiem Non-road (bijv. Generator sets en bouwmachines)

Affabriek schone dieselmotoren voor maritiem pas leverbaar vanaf 2017*


Non-Road Year Stage Power

kW NOx g/kWh

PM g/kWh

2006 III A 130 - 560 4.0* 0.2 2007 75 - 130 4.0* 0.3 2008 37 - 75 4.7* 0.4 2007 19 - 37 7.5* 0.6 2011 III B 130 - 560 2.0 0,025 2012 56 - 130 3,3 0,025 2013 37 – 56 4.7* 0.025 2014 IV 56 - 560 0.4 0,025 < 56 not implemented

* Geplande datum, mogelijk enkele jaren later

Maritiem Year Stage Power

kW NOx g/kWh

PM g/kWh

2003 CCR 1 75 – 130 9.2 0.70 37 – 75 9.2 0.85 2007 CCR 2 75 – 130 6.0 0.3 37 – 75 7.0 0.4 18 - 37 8.0 0.8 2017* Stage

4(b) >75 kW 1.2 0.02

* Nog niet formeel geïmplementeerd

Schone dieselmotorCCR2 motor in combinatie met EGR (<NOx) en roetfilter:

+ Voldoet aan Fase IIIB limietwaarden

+ Direct leverbaar voor enkele motoren (behoud fabrieksgarantie mogelijk)

- Kans op interne vervuiling

- Regeneratie van het roetfilter vereist extra actie

- Maatwerk per motortype

+ Proef bij Canal Company geeft evenwel positief beeld

Fase 4 maritiem motor:

+ OEM product (af-fabriek)

+ NOx ca 65% lager dan Fase IIIB

- Leverbaar vanaf 2017, mogelijk enkele jaren vertraging

- Emissies bij rondvaart inzetprofiel mogelijk niet optimaal

Fase IIIB non-road en Euro V niet toegestaan door scheepvaartinspectie


Pilot Canal Company:Fase IIIb emissieniveau met EGR+roetfilter (Volvo-STT)


NOx PM NOx PM NOx PM

E3 g/kWh 3,13 0,007 2,52 0,007

E5 g/kWh 3,38 0,008 3,06 0,006

Motor 1 Motor 2 Fase IIIB limiet

3,3 0,025

Test cycle

Waarschijnlijk lage emissies bij Amsterdams vaarprofiel

Pilots Blue Boot Company

Twee volledig elektrische schepen in 20m klasse (sinds 2007/2008):

•Accucapaciteit: 250 kWh, lood-loodoxide, voldoende voor ca 8 uur

•Elektrisch 50 kW: keuren voor max 10 km/uur i.p.v. 13 km/uur

Aandachtspunten:

•Gewichtspenalty van accu’s

•12 uur autonomie alleen haalbaar met Li-ion accu’s

•Slechts 2 laadpunten met 3x80 Ampère, 380 V beschikbaar

•In 2012 uit bedrijf vanwege wat technische problemen

Pilots in voorbereiding voor Fase IIIb diesel:

•EGR met roetfilter

•EGR met roetfilter met elektrische regeneratie


Overige opties voor schone aandrijving:

CNG

+ Fase 4 maritiem NOx en PM niveau nu al leverbaar

+ Lage brandstofkosten

- Infrastructuur is beperkt

- Actieradius is minder goed dan met diesel dagelijks tanken

Aanbeveling: controle emissies in de praktijk

Conventionele motor met GTL (Gas To Liquid) als brandstof

+ Emissiereductie 10 – 20%

+ Direct leverbaar en makkelijk te implementeren

- Hogere brandstofkosten dan diesel

- Fase IIIb norm wordt niet gehaald met GTL


Inhoud





• Milieuvoordelen


• Kosten

Fasering

Discussie



Alternatieve aandrijflijn opties

Aandrijving Max vermogen verbr. motor

Zero emissie range

Business case uitgevoerd

Direct schroefaandrijving* 90 kW 0% ** Ja (diesel)

Diesel of gas-elektrisch 90 kW 0% Nee***

Accu / parallel hybride* 20 – 40 kW 0% Nee***

Accu / serie hybride continu* 20 – 40 kW 0% Nee***

Accu / serie hybride on-off* 50 – 90 kW ca 75% Ja (diesel)

Accu / serie hybride on-off, plug-in* 20 – 50 kW50 – 90 kW

ca 75%ca 90%

Nee***Ja (diesel)

Volledig elektrisch 0 100% Ja


* diesel of gasmotor** extra emissies en geluid vanwege roetfilter regeneratie*** Business case niet doorgerekend

Grote emissiereductie met alternatieve aandrijflijn configuraties


NOx en PM: ‘tank to propeller’ CO2: ‘well to propeller’

Investeringen voor alternatieve aandrijvingen zijn hoog, ook na kostenverlaging componenten

(intensieve rondvaart)


Excl. laadinfrastructuur

Integratie &

goedkopere

componenten

Kosten afhankelijk van boottype en inbouwmogelijkheden

Alternatieve aandrijflijn opties

De (plug-in) hybride en elektrische aandrijving hebben hoge

investeringskosten

Hier tegenover staan enkele baten:

Lagere brandstofkosten

Minder uitstoot van CO2

Verbetering van de luchtkwaliteit


De alternatieve aandrijvingstechnieken zijn echter niet financieel rendabel

Vanuit het perspectief van de ondernemer zijn de opties niet rendabel

(reeds uitgegaande van ca 30% kostenverlaging vanaf 2020)

De hogere investeringen wegen niet op tegen de lagere

brandstofkosten.

Oorzaak is het relatief laag verbruik van rondvaart boten


Projectie ‘Net Present Value’ voor na 2020, t.o.v. standaard diesel motor

Baten-kosten ratio is <1


NPV 2020 - 2030 10 jaar afschrijving NPV 2020 - 2035 15 jaar afschrijving

Hybride on offHybride plug in Elektrisch Hybride on off

Hybride plug in Elektrisch

Investeringskosten -68.000 -94.000 -135.000 -68.000 -94.000 -135.000Onderhoudskosten -1.807 268 1.935 -2.493 369 2.669

BatenBrandstofbesparing 26.467 42.852 60.826 35.245 57.065 81.000

Saldo Financiëel kosten baten -43.341 -50.880 -72.239 -35.248 -36.566 -51.331Fin. Baten-Kostenratio 0,4 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6Fin. Rentevoet -14% -11% -10% -5% -2% -2%

Kosten over totale periode: t.o.v. standaard diesel Fase 3B niveau

Aannamen: Rentevoet 5.5%, diesel € 1.05/liter, elektr. € 0.10/kWh NOx: 9.8 €/kg, PM 632 €/kg, CO2: 40 €/kg: bron CE, 2008 Beschikbaarheid redelijk uitontwikkelde systemen + laadinfrastructuur

Vanuit het perspectief van de samenleving zijn kosten -baten voor

plug-in hybride en elektrische aandrijving vrijwel in evenwicht


NPV 2020 - 2030 10 jaar afschrijving NPV 2020 - 2035 15 jaar afschrijving

Hybride on offHybride plug in Elektrisch Hybride on off

Hybride plug in Elektrisch

Investeringskosten -68.000 -94.000 -135.000 -68.000 -94.000 -135.000Onderhoudskosten -1.807 268 1.935 -2.493 369 2.669

BatenBrandstofbesparing 26.467 42.852 60.826 35.245 57.065 81.000Milieubaten 12.349 25.007 35.064 16.444 33.301 46.693

Saldo Kosten baten -30.992 -25.873 -37.175 -18.804 -3.265 -4.638Baten-kostenratio 0,6 0,7 0,7 0,7 1,0 1,0Econ. Rentevoet -8% -2% -2% 0% 5% 5%

Kosten over totale periode: t.o.v. standaard diesel Fase 3B niveau

Aannamen: Rentevoet 5.5%, diesel € 1.05/liter, elektr. € 0.10/kWh NOx: 9.8 €/kg, PM 632 €/kg, CO2: 40 €/kg: bron CE, 2008 Beschikbaarheid redelijk uitontwikkelde systemen + laadinfrastructuur

bij een afschrijvingsperiode van 15 jaar

inclusief milieubaten

Inhoud





• Milieuvoordelen


• Kosten

Fasering

Discussie



Fasering naar volledig elektrisch


Intensieve rondvaart

vloot

Retrofit Fase 3B niveau

2015 2020 2025 2030 2035

CCR2, Fase 3B/4 (plug in) hybride

Volledig elektrisch

Volledig elektrisch

Pilots

Hybride en volledig elektrisch intensieve rondvaart

Ontwikkeling laad infrastructuur

Infrastructuur

Fase 4 Volledig elektrisch

Volledig elektrisch salon boten

Volledig elektrisch

Inhoud





• Milieuvoordelen


• Kosten

Fasering

Discussie



Op grote schaal investeren in nieuwe dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden

Retrofit:

Volledige levensduur voor ‘retrofit Fase 3B’ oplossingen moet nog

aangetoond worden. Daarom wordt verplichte, grootschalige invoering

per 2015 afgeraden.

Retrofit is maatwerk: wellicht niet geschikte voor alle boten

Gasmotoren bieden een schoner alternatief maar vergen extra

investeringen in schip en infrastructuur


Op grote schaal investeren in nieuwe dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden

Affabriek dieselmotoren

Fase 3B motoren worden niet toegelaten door de scheepvaartinspectie

Fase 4 maritiem motoren zijn waarschijnlijk leverbaar vanaf 2017-2023

Risico’s van hogere emissies en kortere levensduur (vanwege het zeer lage

belastingspatroon).

Lage praktijk emissies (bij 0 tot 25% vermogen) meenemen in eisenpakket

Risico’s worden ondervangen met accu hybride systemen maar dat vergt etra

investeringen


Volledig elektrische en accu-hybride aandrijfsystemen voor intensieve rondvaart op lange termijn economisch rendabel mits de milieubaten meegerekend worden

Kostenverlaging noodzakelijk t.o.v. het huidige niveau

Te bereiken door goedkopere componenten en integratie van

componenten en regelingen.

Voldoende pilots zijn essensieel om voordelen aan te tonen en

kostenreductie te realiseren

(Hybride) elektrische aandrijfsystemen bieden naast (grotendeels)

‘zero emissies’, comfort voordelen zoals boord energie voor

catering/verwarming


Inhoud





• Milieuvoordelen


• Kosten

Fasering

Discussie



Conclusies intensieve rondvaart

Dieselmotoren in conventionele aandrijving wordt afgeraden vanwege

levensduur en emissierisico’s

Volledig elektrische en accu-hybride aandrijfsystemen zijn

waarschijnlijk op lange termijn economisch rendabel mits de

milieubaten meegerekend worden.

Deze aandrijfsystemen bieden naast (grotendeels) ‘zero emissies’,

comfort voordelen zoals meer energie voor catering/verwarming

Voldoende pilots zijn essensieel om voordelen aan te tonen en

kostenreductie te realiseren

Voor salonboten zijn elektrische of accu hybride aandrijfsystemen

waarschijnlijk op kortere termijn haalbaar vanwege de lagere accu

opslagcapaciteit


Aanbevelingen

Het aanbrengen van een fasering in het verschonen van de intensieve

rondvaart, waarbij per 2025/2035 een betaalbare, geheel uitstootvrije vloot

gerealiseerd wordt.

Organisatie van voldoende pilots met hybride en volledig elektrisch om

praktische toepasbaarheid aan te tonen en toeleveranciers te motiveren tot

het ontwikkelen van kosteneffectievere systemen

Ontwikkeling van efficiëntere hulpsystemen zoals warmtepomp verwarming

Evaluatie van de totale rondvaart vloot om inbouwmogelijkheden van

(hybride) elektrische systemen in kaart te brengen


Contact

TNO Sustainable Transport and Logistics

Ruud Verbeek Pim van Mensch

[email protected] [email protected]

Phone: 08886 68394 088 866 33 20

Met dank voor toegeleverde informatie:

Multronic

Blue Boot Company

Canal Companie

John Deere, Volvo, MAN

Floattech


Reserve / eerdere sheets


Toepasbaarheid en milieueffecten

NOx + PM

sloep salon rondvaart

autonomie - gebruiksduur

volledig elektrisch

GTL

Stage IIIB / CCR4 motor

Roetfilter (+EGR)

aardgas

hybride

brandstofcel - H2

Conventioneel diesel CCR

(kleinere)dieselmotor CCR2

diesel-electrisch


Focus van schone aandrijftechnologie

2012 2015 2020 2030

Nieuw schip

Rondvaart-

boot

Nieuw schip

Salon boot

Sloep

Bestaand schip / Retrofit

Bestaand schip / Retrofit

Nieuw + bestaand schip

Volledig electrisch

Stage IIIB CCR 4 /Stage IV

Roetfilter/actieve regen. (+EGR)

Volledig elektrisch

Stage IIIB diesel-elektr.

Stage IIIB CCR 4 /Stage IV

Stage IIIB diesel-elektr. CCR 4 /Stage IV d-el.

Volledig elektrisch

Roetfilter/actieve regen. (+EGR)


Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaart Fasering & Economische aspecten Datum 9-9-2013 Ruud...

Documents

Transcript of Schone aandrijving voor de Amsterdamse rondvaart Fasering & Economische aspecten Datum 9-9-2013 Ruud...