Scheepvaart kijkt naar waterstof om stookolie te vervangen

Er is onenigheid over hoe we in het klimaatneutrale tijdperk grote schepen van energie kunnen voorzien. Waterstof lijkt het beste alternatief voor olie, maar in welke vorm?

De Compagnie Belge Maritime du Congo lanceerde in 1895 haar eerste stoomschip, de SS Leopold. Haar maidentrip voerde haar van Antwerpen naar Congo. Nu vervoert CMB, de opvolger van die groep uit het koloniale tijdperk, pendelaars tussen Antwerpen en het nabijgelegen Kruibeke met een veerboot die op waterstof vaart. “Dit is de vierde energierevolutie in de scheepvaart. Van roeiboten ging het naar zeilen, vervolgens naar de stoommachine, dan naar de dieselmotor, en nu veranderen we nog eens”, zegt Alexander Saverys, de CEO van CMB.

De scheepvaart veroorzaakt 3 procent van de mondiale uitstoot van broeikasgassen. Zonder maatregelen zal dat cijfer nog tientallen jaren toenemen, naarmate de wereldhandel groeit. De Internationale Maritieme Organisatie, het VN-agentschap dat die wereldwijde industrie reguleert, wil de impact van de scheepvaart tegen 2050 minstens halveren. Veel spelers uit de sector vestigen hun hoop op blauwe of groene waterstof (zie kader De kleuren van de waterstofregenboog) om de vervuilende stookolie te vervangen.

“Het staat buiten kijf dat waterstof in 2050 de energiedrager van de scheepvaart zal zijn”, zegt Lasse Kristoffersen, de CEO van het Noorse Torvald Klaveness. “De vraag is: hoe produceer je het en in welke vorm gebruik je het?” Andere bedrijfsleiders zijn sceptisch en betwijfelen dat waterstof meer dan een bescheiden rol kan spelen in de brandstoftransitie.

Proefprojecten zoals dat van CMB tonen aan dat de brandstof op kleine schaal levensvatbaar is, maar 85 procent van de uitstoot van de sector komt van bulkschepen, olietankers en containerschepen, blijkt uit een analyse van Royal Dutch Shell. Niets kan die schepen zo efficiënt en goedkoop aandrijven als fossiele brandstoffen.

“Dit wordt geen gemakkelijke sector om koolstofvrij te maken”, zegt Bud Darr, executive vice president bij Mediterranean Shipping Company, de tweede containerrederij van de wereld. “Schepen op zee vervoeren een grote hoeveelheid brandstof. We hebben alternatieve brandstoffen op grote schaal nodig. We onderzoeken alle mogelijke oplossingen.”

Ammoniak

Waterstof heeft een lage energiedichtheid in vergelijking met stookolie. Om het in vloeibare vorm bij -253 graden Celsius op te slaan, zijn zware tanks nodig, die kostbare ruimte in beslag nemen. Dat is voor grote vrachtschepen niet haalbaar. “Met de huidige technologie kunnen we waterstof niet gebruiken als brandstof voor onze schepen”, stelt Morten Bo Christiansen, hoofd decarbonisatie bij AP Moller-Maersk.

De industrie is steeds optimistischer over ammoniak, een verbinding van waterstof en stikstof, om de werkpaarden van de wereldhandel van brandstof te voorzien zonder broeikasgassen uit te stoten. Hoewel het stinkt en giftig is, is ammoniak gemakkelijk vloeibaar te maken, wordt het al op grote schaal wereldwijd vervoerd en heeft het bijna tweemaal de energiedichtheid van vloeibare waterstof. Motorfabrikanten geloven dat de technologie binnen handbereik is. Het Finse Wärtsilä claimt dat het tegen eind volgend jaar klaar zal zijn om motoren op ammoniak op te schalen. Het Duitse Man Energy Solutions wil in 2024 een door ammoniak aangedreven olietanker leveren.

Voor bijna alle 176 miljoen ton ammoniak die jaarlijks wordt geproduceerd, voornamelijk voor kunstmest, wordt momenteel grijze waterstof gebruikt. Die wordt gewonnen uit aardgas, in een energie-intensief proces dat CO2 uitstoot. Op grote schaal koolstofvrije ammoniak produceren is een uitdagende taak. Volgens een rapport van het katalysatorbedrijf Haldor Topsoe zou tegen 2050 ongeveer 150 miljoen ton nodig zijn, om aan 30 procent van de vraag naar brandstof in de scheepvaart te voldoen. Daarvoor zou 1500 terawattuur hernieuwbare energie nodig zijn, wat overeenkomt met de totale wereldwijde windenergieproductie van vorig jaar.

Emissierechten

Delen van de scheepvaartsector pleiten voor een wereldwijde koolstofheffing, om de productie en de toepassing van brandstoffen van de volgende generatie te versnellen. Met 174 lidstaten van de Internationale Maritieme Organisatie, waaronder olieproducenten en grondstoffenexporteurs, is het niet gemakkelijk om een akkoord over een koolstofprijs te bereiken. De Europese Unie zal in juni voorstellen doen, om de scheepvaart op te nemen in haar regeling voor de handel in emissierechten, maar leidinggevenden in de sector menen dat een wereldwijde koolstofheffing vele malen hoger zou moeten zijn dan de huidige prijs van meer dan 47 euro per ton, om brandstoffen op waterstof competitief te maken.

De inspanningen van de grootste rederijen om hun schepen op middellange termijn koolstofarmer te maken, zijn vooral gericht op synthetische brandstoffen met een lage koolstofuitstoot en op biobrandstoffen. Maersk, dat van plan is zijn eerste koolstofneutrale schip in 2023 in de vaart te nemen, steunt methanol – biomethanol uit afvalmateriaal zoals hout, of e-methanol dat wordt geproduceerd uit afgevangen CO2 en groene waterstof. Het Franse CMA CGM investeert in biomethaan. Beide zijn compatibel met bestaande motoren.

Tegenstanders zeggen dat de productie van de biomassabronnen die nodig zijn voor biomethanol kan leiden tot milieuproblemen, zoals ontbossing en waterverontreiniging. Zij wijzen ook op het feit dat synthetische brandstoffen weliswaar CO2 absorberen wanneer die worden geproduceerd, maar dat ze die CO2 weer uitstoten wanneer ze worden verbrand.

Voor velen is waterstof de kern van elke langetermijnvisie om de scheepvaart koolstofvrij te maken. Maar hoe snel kan dat gebeuren? “We verwachten dat de technische uitdagingen de komende jaren opgelost raken”, zegt Jan Dieleman, hoofd oceaantransport bij de Amerikaanse graanhandelaar Cargill. “De grootste uitdaging is het regelgevende kader, want zelfs een grootschalige productie van die brandstoffen zal altijd duurder zijn dan die van fossiele brandstoffen.”