Uitlaatgassen nabehandelingssytemen Emigreen gaan al 50.000 uur mee

In de nabije toekomst mogen in de binnenvaart alleen nog IWW EU Stage-V gecertificeerde motoren worden geplaatst. Alle dieselmotoren met vermogens boven de 300 kW hebben dan een uitlaatgassen nabehandelingssysteem met roetfilter en SCR-katalysator nodig.

Salesmanager Jelle Westerhof van Emigreen en schipper/eigenaar Jacob Verdonk van het ms Anda in de machinekamer van de Anda.
Salesmanager Jelle Westerhof van Emigreen en schipper/eigenaar Jacob Verdonk van het ms Anda in de machinekamer van de Anda.
  • Schipper heeft na 12 jaar nog geen dag spijt van aanschaf

Voor de Stage-V certificering en type goedkeuring van een motorenfamilie moet een pilotexemplaar uitgebreid en langdurig worden getest (2.500 uur) om aan te tonen dat de emissies ook na 10.000 uur nog aan de Stage V norm voldoen. Een dure en pittige test, maar motoren in de binnenvaart gaan makkelijk 50.000 uur mee en na een revisie vaak nog eens 30.000 uur. Een logische vraag is dan of de roetfilters en SCR-katalysatoren het ook zo lang volhouden en wat er aan onderhoud om de hoek komt kijken.

Ervaringsdeskundige

Om hierover meer duidelijkheid te krijgen stapte maritiem-technisch journalist Hans Heynen aan boord bij Jacob Verdonk, schipper/eigenaar van het ms Anda (135 x 11,45 meter). Verdonk kan er uit eigen ervaring inmiddels het nodige over vertellen. Zijn in 2009 nieuw in de vaart gekomen schip voer van meet af aan met 2 roetfilters en 2 SCR-katalysatoren van Emigreen op de Rijn en in het ARA gebied. De motoren hebben inmiddels 50.500 uur op de teller staan.

Twee nabehandelingssystemen van Emigreen reinigen op de Anda de uitlaatgassen van twee door De Groot geleverde 1200 pk Cummins QSK 38 hoofdmotoren. ‘Ze hoorden in 2009 tot de eerste CCR 2 motoren van Cummins’, zegt Verdonk. ‘Na 12 jaar en 50.500 draaiuren zitten de originele blokken nog steeds in de behuizingen van de roetfilters en de katalysatoren. De techniek was in 2009 nog erg nieuw. dus in het begin waren er wat dingetjes, maar die werden allemaal goed opgelost. Ik heb er nog geen dag spijt van gehad, deze techniek is zo mooi en goed.’

De achter het roetfilter geplaatste SCR-Katalysator van de BB Hoofdmotor.
De achter het roetfilter geplaatste SCR-Katalysator van de BB Hoofdmotor.

Dat de installatie zo lang probleemloos mee zou gaan had destijds niemand verwacht. ‘Met de kennis van toen werd gezegd dat je het heel goed had gedaan wanneer de katalytische coating op de keramische blokken van de roetfilters de 15.000 uur zou halen. Dan zouden de blokken wel op zijn. Maar inmiddels zitten we op ruim 50.000 uur en ze doen het nog steeds.’
Verkoopmanager Jelle Westerhof van Emigreen tekent hierbij aan dat de emissies van de motoren met dit systeem in 2009 al op EU stage-V niveau lagen. ‘Ze zijn alleen niet Stage-V gecertificeerd.’

Onderscheidend systeem

De Anda hoorde in 2009 tot de laatste schepen van de nieuwbouwgolf en Verdonk wilde iets extra’s doen om zich te onderscheiden met zijn nieuwe schip in een op dat moment overvolle markt. Met emissiespecialist Niko Dalpis van Emigreen raakte hij in gesprek over de aanschaf van een nabehandelingssysteem. ‘Hij wist en weet er heel veel van en het klikte meteen’, zegt Verdonk. ‘Hij heeft vier uur zitten vertellen. Zijn kennis op emissiegebied is gigantisch. Hij weet tot op de molecuul hoe elk systeem werkt.’
Via Dalpis kwam Verdonk in contact met het Interregionaal Overleg Drechtsteden (IOD). ‘De discussie over emissies op de 2e Maasvlakte speelde toen en zij wilden in het kader van het Programma Schone Motoren drie schepen uitrusten met uitlaatgassenreinigers. Het IOD heeft daarvoor toen mensen en bedrijven bij elkaar gebracht.’
In Brussel ging het later tijdens de discussies over wat uiteindelijk Stage V werd, regelmatig over de ‘Anda norm’. ‘Nu wordt die werkelijkheid’, zegt Verdonk. ‘Al is de papierwinkel die er bij hoort te gek voor woorden. Na 12 jaar is het toch een bewezen technologie.’

Weinig onderhoud

De blokken van de roetfilters op de Anda zijn er in 12 jaar tijd vier keer uit geweest om schoon te maken. De eerste drie keer gingen ze, na aan boord schoon gezogen te zijn, verpakt in folie naar Emigreen.

‘Daar bakken we de elementen, zodat de laatste roetrestjes ook verbranden tot as, waarna we die met perslucht en een stofzuiger uit de blokken blazen en opzuigen’, zegt Salesmanager Jelle Westerhof van Emigreen. ‘De laatste keer heeft Jacob Verdonk ze aan boord zelf alleen schoongemaakt met de stofzuiger, waar een speciaal fijnfilter op zit om het fijne stof vast te houden.’

In elk roetfilter van de Anda zitten 20 elementen van 20 kilo. ‘Wanneer je die er allemaal uit haalt hoef je dus niet meer te fitnessen’, zegt Verdonk. ‘Er zit overigens geen roet in de filterblokken. Een ingebouwde brander regenereert het roetfilter periodiek tijdens het varen en verbrand alle roetdeeltjes. Dan blijft er alleen wat droge as over, zonder vettigheid. Die is met een geschikte stofzuiger goed op te zuigen.’

Na 50.000 draaiuren is het staal van de behuizingen van de roetfilterblokken nog steeds schoon stelt Verdonk. ‘Dat staal gaat nog wel 50 jaar mee. Je merkt wel dat de blokken nu langzaam verouderen. De tijd tussen de regeneraties is korter geworden en dat wijst op slijtage. Je haalt niet 100% van de as uit de blokken. Elke 4000 draaiuren raak je wel een procentje kwijt. Omdat de pakkingen tussen behuizing en roetfilterelementen aan vervanging toe zijn begint één uitlaat nu een heel klein beetje zwart te worden, al is het niet te vergelijken met de hoeveelheid roet rond de uitlaat van de generator in het voorschip.’

Naast het periodiek reinigen van de roetfilters zijn de branders een keer vernieuwd en zijn de ureumpompen een keer gerepareerd en later nog een keer vernieuwd. Op verzoek en kosten van Emigreen zijn er nieuw ontwikkelde regelkasten ingezet, zodat Emigreen ze in de praktijk kon testen. ‘Verder heb ik om de anderhalf jaar de NOx sensoren vervangen. Dat kan je eenvoudig zelf doen. Wartel losmaken, oude sensor eruit en de nieuwe sensor erin. Het systeem blijft overigens ook functioneren zonder NOx sensor.’

Na 12 jaar naderen de blokken van de roetfilters volgens Westerhof het einde van hun levensduur. ‘Maar ze zijn eenvoudig te vervangen en dan is het systeem weer als nieuw.’

De blokken van de SCR-katalysatoren lijken nog lang niet aan vervanging toe te zijn.
‘De katalysatoren staan achter de roetfilters en blijven schoon. Daar merk je niets aan’, zegt Verdonk. ‘Ik ben er zelfs nog nooit aan geweest. Er zitten inspectieluikjes op en ik denk dat die na 12 jaar heel vast zitten.’

De stuurboordmotor is na ruim 50.000 uur volgens de verzekering wel aan een revisie toe. ‘Al hij draait nog prima’, zegt Verdonk. Het olieverbruik is nog net zo laag als in het begin. maar de verzekering dringt er op aan en je wil geen risico lopen op de rivier.’ De bakboordmotor is na 12.000 uur al eens volledig overhaald, na schade veroorzaakt door een in elkaar gedraaide brandstofpomp. ‘Die is daardoor pas over 2,5 jaar aan de beurt.’

Op de Anda staan roetfilters en katalysatoren in de uitlaatsystemen 1,5 meter van elkaar af. ‘De 1,5 meter is nodig voor een goede menging van het ingespoten ureum met de uitlaatgassen alvorens ze de SCR katalysatoren instromen’, zegt Westerhof. ‘En ze fungeren zo beter als geluiddempers. Elke unit dempt 35 dB(A).’
De tegendrukken in het systeem zijn na 12 jaar weinig veranderd. ‘We zien dat ze nog altijd keurig binnen de specificaties van de motoren vallen. Wanneer je deze vergelijkt met de units die we nu maken is het formaat ook niet veel veranderd.’

Opdrachtgever wil groen vervoer

De Anda heeft vast werk. ‘We vervoeren voor het Amerikaanse ICL-Ltd. containers tussen Koblenz en Antwerpen. Vanuit Antwerpen gaan ze dan over zee verder naar de Verenigde Staten. ICL-Ltd. wil groen vervoeren en vergoed ook de ureumkosten. Op papier verbruikt dit systeem 5% AdBlue per liter gasolie, maar in de praktijk zitten we daar onder. We verbruiken 800 tot 900 liter ureum per maand op rond 20.000 liter gasolie. We draaien stroomopwaarts meestal 1200 toeren. Dan is de motor op zijn efficiëntst. Met een belasting van 40% is de hoeveelheid NOx per kW vermogen dan vrij laag bij deze CCR 2 motor. De uitlaatemperatuur is dan 386 graden. Op de filterelementen zit een speciale coating met edelmetalen. Die coating zorgt bij die uitlaattemperatuur dat het roet zichzelf verbrand, zodat minder regeneratie van het roetfilter nodig is. Ik heb zelfs een jaar of vijf zonder branders gevaren en dat ging zonder problemen.’ De uitlaattemperatuur is stroomopwaarts ook hoog genoeg voor de SCR-katalysatoren.

Stroomafwaarts is de uitlaattemperatuur daar te laag voor, maar dan is de hoeveelheid NOx die de motor produceert ook erg laag. Voor het roetfilter betekent het dat de brander vaker en langer moet bijspringen om het roet te regenereren. De brander verhoogt de temperatuur van minder dan 280 graden naar meer dan 400 graden. Omdat de uitlaattemperatuur dan boven de 280 graden komt springt de katalysator automatisch ook bij. ‘Tegenwoordig springt de brander dan om de vier uur rond drie kwartier bij. Toen de roetfilters nieuw waren was dat om de acht uur.’

Het kan nog beter

Verdonk vindt het jammer dat hij de CCR 2 afstelling van zijn motor niet mag loslaten ‘We kregen het niet voor elkaar met de motorenfabrikant. Binnenvaartspecialist Leendert Korvink van de Inspectie Leefomgeving en Transport (IL en T) stelde vanaf dag 1 dat we een nieuw certificaat konden krijgen wanneer we de motor brandstof optimaal, dus CCR 0, zouden afstellen. Maar we kregen het niet rond met Cummins. Ze wilden niet dat de motor niet aan de laatste norm zou voldoen wanneer het systeem tijdelijk zou uitvallen.’
Een optimale afstelling zou qua brandstofverbruik ongeveer 15% schelen zegt Verdonk. ‘Dat is op jaarbasis veel brandstofbesparing en levert veel CO2 reductie op. De overheid kan dus heel makkelijk scoren wanneer alle CCR 2 motoren een nieuw certificaat krijgen bij aanschaf van een nabehandelingssysteem. Dan wordt het interessanter om te doen en maak je een dubbelslag. Minder roet, minder NOx en 15% minder CO2.’

Invoeringsdata Stage-V

Voor hermotorisering van bestaande schepen geldt dat na 1 oktober 2022 geen CCR II motoren met vermogens boven 300 kW meer mogen worden ingebouwd. Voor nieuwbouwschepen geldt dit al vanaf 1 januari 2022. Voor beide categorieën geldt dat de CCR 2 motoren voor 1 januari 2020 gebouwd en gecertificeerd moeten zijn. Dus alleen op voorraad staande CCR 2 motoren kunnen tot die tijd nog worden ingebouwd.