Duitsers optimaliseren schip op toekomstige waterstanden

Wolf Rickert en Bernd Wassmann van Arbeits Gemeinschaft Tanker 2030, laten een binnenvaartschip bouwen dat optimaal presteert tijdens laagwaterperiodes, die frequent zullen voorkomen rond 2030. Het schip moet bovendien 25% zuiniger varen dan traditionele binnenvaartschepen en 10% zuiniger dan de meest geavanceerde schepen van dit moment. De zogenoemde Tanker 2030 (110 x 11,45 meter, 2900 ton), kan bij een diepgang van 1,20 meter nog 300 ton lading meenemen en 800 ton op 1,70 meter.

Joachim Zöllner, Wolf Rickert en Bernd Wassman bij het deelbare testmodel. (Foto Hans Heynen)

1/3

Gerelateerd nieuws

RWS opent woensdag de stuwen in Neder-Rijn en Lek

Sluis Eefde is er klaar voor

Kantonrechter legt zowel kapitein als loods boete op

Groter dan Eeborg worden ze niet bij Niestern Sander

Meer over

Techniek

Door Hans Heynen
Zuiniger varen en met een zeer geringe diepgang is mogelijk door gebruik te maken van de door Joachim Zöllner van het Entwicklungszentrum für Schiffstechnik (DST) in Duisburg, ontwikkelde klaptunnel. Een aanstroomtunnel met hydraulisch verstelbare zijwanden. De klaptunnel zorgt voor een betere aanstroming van het water naar de beide schroeven.

• Dieselelektrische Tanker 2030 uitgerust met klaptunnel

• Eerste schip voor zoon ontwikkelaar Rickert 

Als met minimale diepgang wordt gevaren gaat de klaptunnel dicht. De tunnelschorten worden dan helemaal omlaag geklapt, waarbij ze tegen de buitenkanten van de straalbuizen rusten. De schroeven, die een diameter van 1,60 meter hebben, en dan boven de waterlijn uitsteken, kunnen daardoor vrijwel geen lucht meer via de zijkanten aanzuigen. Zöllner ontwikkelt nog een systeem om twee driehoekige gaatjes, die open blijven wanneer de rechte tunnelschorten tegen de ronde buizen liggen, goed af te sluiten.

Als het schip diep is afgeladen, wordt de klaptunnel helemaal open gezet. De tunnelschorten liggen dan plat tegen het vlak. ‘Bij een geladen schip verstoort een tunnel de aanstroming van het water naar de schroef', zegt Zöllner. ‘Het wegklappen van de tunnel vergemakkelijkt de aanstroming van water via de zijkanten. Als een binnenvaartschip diep ligt, zit er vaak weinig water tussen het bodemvlak en de bodem van de rivier. Het water moet dan langs de zijkanten naar de buizen stromen, omdat onder het schip weinig water staat dat niet of nauwelijks naar achteren stroomt. Uit sleeptesten in de stromingstunnel blijkt dat, wanneer er één meter water onder het vlak staat, er bij het voorschip nog wel water naar achteren stroomt, maar bij een snelheid van 15 kilometer, vanaf het middenschip al niet meer. Dan zie je de draadjes rechtop staan en staat het water dus stil. Het loopt mee met het vlak. Met 40 centimeter water onder de kiel is er bij een snelheid van 8 kilometer al geen stroming meer.

Straalbuizen
‘Daarbij moet je niet vergeten dat, wanneer je stilliggend 1,50 meter onder de kiel hebt, daar bij 15 kilometer snelheid nog maar 1 meter van overblijft. De schroef moet dan bijna al het water via de zijkanten aanzuigen. Als dat niet goed kan, zuigt de buis water via de achterkant, om de straalbuis heen en krijg je een ongewenste watercirculatie. Met een weggeklapte tunnel heb je dat niet en dat vergoot de efficiëntie van de voortstuwing.'
De naar achteren toe schuin weglopende zijkanten vergemakkelijken daarbij de aanstroming naar de straalbuizen, die met de achterzijden iets naar binnen staan. De naar buiten gerichte voorzijden zuigen het, via de zijden aanstromende water, zo nog beter aan. Het achterschip loopt zo ver omhoog dat de spiegel, ook bij volledige belading, niet of nauwelijks door het water sleept.

Aan de onderkant zijn de straalbuizen iets afgeplat. ‘Dat vermindert de efficiëntie van de buis 1%, maar daardoor kunnen we grotere, 6% efficiëntere schroeven gebruiken en winnen we 5%', zegt Zöllner.
Achter elke straalbuis hangt een spoiler. ‘Die verplaatst de turbulentie die normaal dicht achter de schroef ontstaat naar een punt achter de spiegel en dat verbetert de efficiëntie eveneens.'
DST heeft het achterschip geoptimaliseerd. ‘Eerst met numerieke berekeningen, vervolgens met een schaalmodel in de sleeptank', zegt Wassmann. ‘Uit de testen bleek onder meer dat de tunnelschorten langer moesten worden. Volgen Zöllner is het verder een eenvoudig achterschip met weinig gekromde vlakken. ‘Het is niet duurder dan andere achterschepen.'

Dieselelektrisch
De Tanker 2030 wordt volledig dieselelektrisch. Elektromotoren drijven schroeven, ladingpompen en boegschroef aan. In principe worden zes 250/300 kW generatoren geïnstalleerd. ‘Daar willen we gemariniseerde Euro 6 vrachtwagenmotoren voor gebruiken', zegt Rickert, wiens zoon op het eerste schip van dit type gaat varen. Achterin komen twee, door een middenschot van elkaar gescheiden, machinekamers. In het schot komt een automatisch sluitende water- en brandwerende verbindingsdeur. Voorin komt nog een derde machinekamer. ‘Met per schroef gescheiden machinekamers achter voldoen we ook zonder boegschroef aan alle eisen', zegt Rickert. In elke machinekamer komen twee generatoren te staan. ‘Stroomopwaarts wordt de voortstuwingsinstallatie voor 80% belast, stroomafwaarts voor 30% en op de kanalen voor 10%', zegt Zöllner. ‘Met dit systeem kunnen we het aantal generatoren dat meedraait afstemmen op het gevraagde vermogen. De dieselmotoren draaien dan zuiniger. Optimaal belast verbruikt een dieselmotor 200 gram brandstof per kilowattuur, bij 30% belasting 260 gram. Gemiddeld worden motoren in de binnenvaart maar 35% belast. Bij een dieselelektrisch systeem kan ik de motoren altijd optimaal belasten. De omzetting van dieselpower naar elektrisch vermogen geeft weliswaar een verlies van 5 tot 10%, maar dat wordt ruimschoots gecompenseerd door de besparing die optimale belasting oplevert.'

Omdat minder vermogen nodig is en lichtere motoren worden gebruikt, die per kW goedkoper zijn dan zware scheepsmotoren, verwacht Rickert dat de kosten niet veel hoger zullen uitvallen dan voor een normale tanker. ‘Maar wij besparen bij de huidige brandstofprijzen wel al 50.000 euro per jaar op de brandstof. In 20 jaar, de afschrijvingstijd, is dat één miljoen euro, een zesde van de kostprijs van het schip.
Het elektrische systeem wordt geleverd door Menzel Elektromotoren uit Berlijn.

Hard achteruit
Het schip vaart, geladen, ook opvallend snel achteruit ‘We hebben dat, zonder boegschroef, tot 13 kilometer per uur getest, maar het kan nog harder. Met de beide schroeven is het schip dan goed bestuurbaar, je hebt een sterk hefboomeffect.'
Het eerste schip wordt een drie-partijenschip met RVS ladingtanks, een stikstofinstallatie en een eigen reinigingssysteem voor de ladingtanks met een opslagtank voor het spoelwater. ‘We kunnen dan snel van lading wisselen. Gasolie naar boven en chemische producten naar beneden. We willen zo min mogelijk leeg varen.'

Belangstelling
Wassmann wil het schip liefst op een Oost-Duitse werf laten bouwen. ‘Dat is misschien duurder dan in China, maar ondersteuningsmaatregelen en een hogere kwaliteit maken het toch interessant. We vragen ook in andere Europese landen offertes aan, we zijn met verschillende werven in gesprek. Het is technisch geen ingewikkeld casco.'
Wassmann hoopt meer schepen van dit type bouwen. ‘De rompvorm is ook geschikt voor droge-ladingschepen. Op de onlangs gehouden presentatie van het systeem in Duisburg toonden diverse rederijen, waaronder Gefo en Jaegers, interesse in het nieuwe concept. Norbert Kuhlmann van Jaegers vond het een goed concept. ‘Geladen te berg varend spaar je brandstof door de tunnel weg te klappen en leeg verbeter je de prestaties door de tunnel ver omlaag te klappen.'