Motoren Copenhagen hangen onder water

Voor het eerst in de Nederlandse geschiedenis is een binnenvaartschip uitgerust met elektrische pod-propellers. Het is de volledig bij De Kaap in Meppel gebouwde binnenvaarttanker Copenhagen (110 x 11,45 meter, 3150 ton, 3800 kuub). Ze is in opdracht van de Verenigde Tankrederij (VT) gebouwd en werd vorige week in Meppel gedoopt.

Thessa Menssen, COO van het Havenbedrijf Rotterdam doopt de Copenhagen in Meppel. (Foto Hans Heynen)

1/3

Gerelateerd nieuws

Veerhaven III is groene vervanger

Eerste hybride sleepboot in Rotterdam

Urker met Enkhuizer roots op P-224 Miranda van Jaczon

Nieuw type vissersschip komt er

Meer over

Actueel

Door Hans Heynen
Werf en rederij verwachten dat dit voortstuwingssysteem een brandstofbesparing oplevert van zo'n 30%. Een pod-propeller is, net als en mechanische roerpropeller, naar alle kanten draaibaar, wat een apart roer overbodig maakt. Belangrijkste verschil met de roerpropeller is dat de elektromotor die de schroef aandrijft in de onderkast of gondel zit, waar de propeller direct achter hangt. De motor staat dus niet in het schip, zoals bij roerpropellers gebruikelijk is. Voordeel is dat geen tandwielen met haakse overbrengingen naar de schroefas nodig zijn. De elektromotor of elektromotoren zijn direct rond de schroefas gebouwd, wat de efficiëntie van de overbrenging aanzienlijk verhoogd.

Eigen pod
‘Het nadeel van pods was altijd dat ze zo extreem duur waren', zegt directeur Thecla Bodewes van Scheepswerf De Kaap. ‘Daarom hebben we met ons nieuwe bedrijf, Maritima Green Technology (MGT), zelf een pod ontwikkeld.'

Werktuigkundig ingenieursbureau WE-engineering uit Lichtenvoorde en Advanced Electromagnetics uit Sprang-Capelle, speelden een belangrijke rol bij de ontwikkeling van de pod-thruster. Zij ontwierpen en bouwden de compacte elektrische aandrijving. Gekozen is voor twee 375 kW permanente-magneet elektromotoren per pod. De motoren kunnen samen, maar ook apart worden ingeschakeld, wat de betrouwbaarheid vergroot. Wanneer een elektromotor uitvalt, kan de schroef immers op de andere motor doordraaien. De elektromotoren maken maximaal 435 toeren per minuut. 'We hebben eigen simulatiemogelijkheden waarmee we op de rand van de techniek te kunnen werken', zegt Johan Paulides van Advanced Electromagnetics. ‘Dat maakte het mogelijk een slanke pod met hoog koppel en rendement te ontwikkelen.'

Het elektrische vermogen op de Copenhagen wordt geleverd door vier Caterpillar C18 generatoren, twee in het voorschip en twee achterin. De generatoren leveren 465 kW bij 1800 toeren (440 Volt, 60 Hertz). In veel gevallen zullen twee generatoren voldoende vermogen leveren voor de voortstuwing. Op de kanalen zal één generator vaak al volstaan. De generatoren voorzien tijdens de vaart het boordnet van stroom en drijven ook ladingpompen en elektrische boegschroef aan. 

Waterdicht
De beide elektromotoren in de gelaste behuizing van de pod zijn lucht- en oliegekoeld. De olie wordt gekoeld via de wand van de pod.

Een mechanische afdichting rond de schroefas voorkomt dat water via de oliegesmeerde schroefaslagers de pod in loopt en olie in het water. ‘Dit type afdichting wordt al jaren in de baggerindustrie gebruikt', zegt ingenieur Roel Mellink van WE Engineering. ‘Mocht er door een calamiteit toch wat water in de pod lopen, dan heeft dat geen effect op de werking van de elektromotoren. De permanente magneten op de rotoren zijn beschermd door een waterdichte coating en de windingen op de statoren van de motoren zijn helemaal in kunsthars gegoten. Wanneer de pod volloopt gaat er natuurlijk een alarm, maar de motoren kunnen gewoon blijven draaien en het schip kan er rustig mee naar een haven varen voor controle.'

De pods kunnen eindeloos ronddraaien zonder dat de bekabeling in de knoop raakt. Sleepcontacten verzorgen de verbinding tussen de van het schip komende kabels en de kabels in de pod.

Vermogensgestuurd
De schroeven zijn speciaal voor de elektrische aandrijving ontworpen. Omdat een elektromotor ook bij lage toerentallen al het volle vermogen kan leveren hoeft bij zo'n ontwerp geen rekening te worden gehouden met lagere vermogens bij een lager toerental. Het powermanagement systeem van D&A Electric past daarbij het toerental automatisch aan het door de brug ingestelde of beschikbare vermogen aan. Het systeem is niet toerental- maar vermogensgestuurd. Wanneer minder vermogen wordt opgenomen dan beschikbaar is, verhoogt het managementsysteem het toerental tot het door de brug ingestelde vermogen weer volledig wordt opgenomen. Wanneer de snelheid voldoende is kan de stuurman ook vermogen terugnemen, zodat bijvoorbeeld een generator kan worden afgezet. De schroef zoekt dan een nieuw optimum voor het beschikbare vermogen.

Wanneer het schip in ondiep water meer weerstand ondervindt, zal het toerental automatisch wat dalen. De schipper kan dan langzamer blijven varen of ervoor kiezen meer vermogen beschikbaar te stellen en een extra generator bij te zetten.

De verdeling van de generatoren over twee machinekamers maakt het mogelijk in de toekomst deels over te stappen op Liquified Natural Gas (LNG) als brandstof door twee generatormotoren om te bouwen tot dualfuel-motoren om brandstofkosten en emissies verder te verlagen.

Geen woorden maar daden
Werfdirecteur Bodewes is overtuigd dat de Copenhagen met dit systeem de beoogde brandstofbesparing haalt. ‘Wij dachten zelf eerst dat de aandrijving 15 tot 20% zuiniger zou zijn, maar ervaringen met vier eerder gebouwde schepen met een D&A Eprop, een door D&A Electric ontwikkelde dieselelektrische aandrijving, halen veel hogere besparingen. Op de vorig jaar in de vaart gekomen ecotanker Amulet zijn besparingen gemeten van 35% tot 40% en het op de Seine varende passagiersschip Paris Etoile is 36% zuiniger dan haar conventioneel aangedreven zusterschip. We hebben alles uit ten treure getest en zijn er zeker van.'

Ook VT-directeur Niels Groenewold is overtuigd dat het brandstofverbruik rond 30% lager komt te liggen. ‘Dit is een voorbeeld van tastbare Nederlandse innovatiekracht, die het Rotterdamse gezegde "geen woorden, maar daden" echt eer aandoet. We gaan een stuk verder dan de wet voorschrijft en dat resulteert in een milieuvriendelijk en efficiënt schip. Het naar de klimaatconferentie in Kopenhagen vernoemde schip, het eerste van VT waarvan de naam niet begint met een V, ontving meteen na de doop een Green Award-certificaat, het maritieme keurmerk voor duurzaamheid dat sinds kort ook voor de binnenvaart beschikbaar is.

Kanalen en laag water
‘Het schip heeft 10 gecoate ladingtanks en wordt ingezet op de markt voor lichte chemicaliën', zegt Groenewold. Met een geballaste kruiphoogte van 3,60 meter is de tanker geschikt voor de vaart op de Duitse kanalen. ‘We kunnen 1700 ton ballast zetten', zegt kapitein De Vries, die met collega Grondsma als eerste op het nieuwe schip gaat varen. ‘Het stuurhuis kan heel ver zakken en Marflex heeft speciale lagere nazuigpompen gebouwd.'

De Vries denkt dat het nieuwe besturingssysteem geen problemen zal geven. ‘Er zijn gewoon twee hendels, een voor de stuurboordpod en een voor de bakboordpot. Je kunt ze apart besturen of gezamenlijk via de pilot.'

De relatief kleine schroefdiameter van 1,45 meter en de lichtere scheepsconstructie maken het schip ook efficiënt bij lage waterstanden. Met 3000 ton in heeft het schip een diepgang van 3,45 meter.