Uitlaatgassen

Klimaatneutraal varen op stookolie met CO2-scrubber

Een systeem voor afvang- en opslag van CO2 uit de uitlaatgassen van grote zeeschepen kan een essentiële schakel worden om de maritieme keten zo snel mogelijk klimaatneutraal te krijgen. Met zo’n systeem kunnen schepen stookolie en LNG blijven gebruiken met een minimale CO2-uitstoot. 

(Geen abonnee en u wilt dit artikel toch lezen? Klik dan hier.)

Het SBCC-systeem. Het uitlaatgas wordt eerst in een SOx-scrubber van zwavel en roet ontdaan. Daarna stroomt het de CO2-scrubber in. Daar wordt de CO2 met behulp van amine uit het uitlaatgas verwijderd. Het schone uitlaatgas stroomt vervolgens naar buiten. Amine en CO2 worden in een stripper weer van elkaar gescheiden, waarna de CO2 in een vervloeiings- of liquefaction unit vloeibaar wordt gemaakt, zodat het bij een temperatuur van -28 graden onder een druk van 15 bar kan worden opgeslagen in druktanks. (Illustraties VDL AEC Maritime)   
Het SBCC-systeem. Het uitlaatgas wordt eerst in een SOx-scrubber van zwavel en roet ontdaan. Daarna stroomt het de CO2-scrubber in. Daar wordt de CO2 met behulp van amine uit het uitlaatgas verwijderd. Het schone uitlaatgas stroomt vervolgens naar buiten. Amine en CO2 worden in een stripper weer van elkaar gescheiden, waarna de CO2 in een vervloeiings- of liquefaction unit vloeibaar wordt gemaakt, zodat het bij een temperatuur van -28 graden onder een druk van 15 bar kan worden opgeslagen in druktanks. (Illustraties VDL AEC Maritime)   
  • Techniek van VDL ‘ecologisch én economisch interessant’

De Eindhovense scrubberbouwer VDL AEC Maritime ontwikkelt voor dit doel het zogenoemde Ship Based Carbon Capture (SBCC) systeem. Dat kan tot 90% van de CO2 uit de uitlaatgassen spoelen en in vloeibare vorm opslaan aan boord. In een haven kan het worden afgegeven voor ondergrondse opslag of gebruik als grondstof bij de productie van e-fuels in combinatie met groene waterstof. 

VDL AEC verwacht dat SBCC vanaf 2025 niet alleen ecologisch, maar ook economisch interessant is. Omdat een zwavelscrubber deel uitmaakt van de installatie, kunnen schepen op goedkope stookolie blijven varen en daarbij de klimaatdoelen van de IMO en andere overheden overeind houden.   

Tot 2050 vooruit

‘We zien het SBCC-systeem, net als onze zwavelscrubbers, als een tussenstap op weg naar emissieloze aandrijvingen’, zegt René Veldman van VDL AEC Maritime, dat deel uitmaakt van de VDL Groep. ‘Met dit systeem kunnen op stookolie-, diesel- of LNG varende schepen tot 2050 vooruit en zo nodig langer. Reders vragen steeds vaker hoever we hiermee zijn. De meesten verwachten het IMO-doel voor 2030 (40% minder CO2-emissies – red.) nog te halen door efficiëntieverbeteringen in combinatie met langzamer varen. Vier knopen minder maakt al veel uit. Maar na 2030 moeten de emissies nog veel verder omlaag. Dan komt dit systeem ook economisch gezien echt in beeld. Met SBCC kun je dan sneller varen zonder CO2-heffingen te hoeven betalen, als die de komende jaren worden ingevoerd.’

René Veldman van VDL AEC Maritime uit Eindhoven.
René Veldman van VDL AEC Maritime uit Eindhoven.

CO2-heffing

‘Verwachting is dat schepen per ton CO2-uitstoot een heffing gaan betalen’, zegt Rick van Kasteren van VDL AEC Maritime. ‘Dan wordt CO2-afvang ook economisch interessant. Het systeem is schaalbaar en kan de CO2-emissies tot 90% verminderen. Per ton verstookte stook- of gasolie komt drie ton CO2 vrij. Voor een bulkcarrier, die ruim 40 ton stookolie per dag verstookt kan het bedrag aan besparing op de CO2-heffing dan snel oplopen. Omdat hij bovendien op zwavelrijke stookolie kan blijven varen, wordt aanzienlijk bespaard op brandstofkosten. Onder die omstandigheden is een SBCC-systeem snel terugverdiend.’

Hoe het werkt

In het SBCC-systeem stromen rookgassen eerst naar de zwavelscrubber, een ruim 10 meter hoge ketel, waarin continu druppeltjes zeewater worden gesproeid. Het uitlaatgas stroomt van onder naar boven en komt in contact met de dalende druppeltjes. Het uitlaatgas koelt daardoor af en krimpt in volume, wat voor extra trek zorgt, zodat de tegendruk vermindert. Zwaveloxiden en roetdeeltjes hechten zich aan de druppeltjes en zakken met het water naar de bodem van de ketel. Het zwaveloxide bindt zich daarbij aan natuurlijke mineralen uit het zeewater tot een onschadelijk zout. Dit water verzamelt zich onder in de ketel en stroomt door naar een separator, die olie en roetdeeltjes afvoert naar een sludgetank. Daarna stroomt het spoelwater terug in zee. 

De rookgassen stromen intussen, afgekoeld tot 40 graden, naar de ketel van de CO2-scrubber. Hier komen ze in contact met fijn verstoven aminedruppeltjes (ethylamine). De CO2 uit de opstijgende rookgassen hecht zich aan de amine (C2H7N) en wordt zo afgevoerd. Het gereinigde uitlaatgas stroomt door naar buiten. 

De met CO2 verzadigde amine stroomt naar de CO2-stripper om te worden verhit tot 130 graden Celsius. ‘Door die verwarming reageert de CO2 als koolzuur in een fles warme cola die je opentrekt’, zegt Veldman. ‘Die komt vrij en bubbelt als gas omhoog. De vloeibare amine stroomt in een gesloten systeem verder en keert gekoeld terug naar de CO2-scrubber om nieuwe CO2 op te nemen.’ 

Het CO2 gas stroomt vervolgens de ‘liquefaction plant’ in. Daar wordt het onder een druk van 15 bar gebracht en gekoeld tot 28 graden onder nul. ‘Bij die temperatuur en druk wordt CO2 vloeibaar, waarna het in druktanks kan worden opgeslagen’, zegt Veldman.  

SBCC en LNG 

Een schip dat op LNG vaart kan toe met een eenvoudiger systeem. ‘LNG bevat geen zwavel en bij verbranding komt vrijwel geen roet vrij’, zegt Veldman. ‘Dan heb je geen grote zwavelscrubber nodig en een eenvoudiger roetfilter. Het koelen van de CO2 gebeurt dan met kou die vrijkomt bij het opwarmen van LNG (-165 graden), opdat het als aardgas de motor instroomt. Koelen kost dan minder energie. Met LNG kan je de CO2 ook een stuk verder koelen. Dan is minder druk nodig voor de vloeibare opslag.’ 

Dat maakt de installatie circa 15% goedkoper. Omdat minder CO2 vrijkomt bij verbranding van LNG is ook minder ruimte nodig voor opslag. Daar staat tegenover dat een LNG-motor duurder is dan een dieselmotor. LNG is ook duurder dan stookolie.    

Ruimtebeslag 

Bij verbranding van een kuub stookolie komt drie kuub CO2 vrij. De CO2-opslag aan boord vereist dus flinke opslagtanks. Volgens Van Kasteren valt dat in verhouding tot de grootte van een schip echter wel mee. ‘Het is ook afhankelijk van het vaarprofiel. Voor een op het Midden-Oosten varende Suezmax-tanker, met een laadvermogen van 150.000 tot 200.000 kuub, zou dat 3000 kuub (met een gewicht van 3000 ton) zijn. Dat klinkt veel, maar afgezet tegen het laadvermogen is het ruimteverlies beperkt. Bovendien komt de CO2 er pas in als de brandstof eruit gaat. Dus op het gewicht heeft het minder invloed. Maar het kost een stukje volumecapaciteit. Het wordt interessant wanneer je moet kiezen tussen langzaam varen en emissierechten kopen versus een CO2-scrubber plaatsen, geen CO2-rechten hoeven kopen en sneller blijven varen.’

Nederlands consortium

Voor de ontwikkeling van maritieme CO2-afvang en opslag werkt VDL AEC Maritime samen met diverse partijen, waaronder Anthony Veder, Heerema, TNO en Conoship. De overheid steunt de ontwikkeling met een subsidie.  

VDL AEC bouwt sinds 2014 zwavelscrubbers en heeft die wereldwijd geleverd. De scrubbers worden gebouwd bij VDL KTI, in het net over de grens liggende Vlaamse Arendonk.  

Dit artikel is mede mogelijk gemaakt door het Steunfonds Freelance Journalisten.

Lees ook:

Wärtsilä kan scrubbers niet afzetten

Energy Observer en CMA CGM presenteren emissieloos koopvaardijschip

Klimaatneutraal varen op stookolie met CO2-scrubber | Schuttevaer.nl
Uitlaatgassen

Klimaatneutraal varen op stookolie met CO2-scrubber

Een systeem voor afvang- en opslag van CO2 uit de uitlaatgassen van grote zeeschepen kan een essentiële schakel worden om de maritieme keten zo snel mogelijk klimaatneutraal te krijgen. Met zo’n systeem kunnen schepen stookolie en LNG blijven gebruiken met een minimale CO2-uitstoot. 

(Geen abonnee en u wilt dit artikel toch lezen? Klik dan hier.)

Het SBCC-systeem. Het uitlaatgas wordt eerst in een SOx-scrubber van zwavel en roet ontdaan. Daarna stroomt het de CO2-scrubber in. Daar wordt de CO2 met behulp van amine uit het uitlaatgas verwijderd. Het schone uitlaatgas stroomt vervolgens naar buiten. Amine en CO2 worden in een stripper weer van elkaar gescheiden, waarna de CO2 in een vervloeiings- of liquefaction unit vloeibaar wordt gemaakt, zodat het bij een temperatuur van -28 graden onder een druk van 15 bar kan worden opgeslagen in druktanks. (Illustraties VDL AEC Maritime)   
Het SBCC-systeem. Het uitlaatgas wordt eerst in een SOx-scrubber van zwavel en roet ontdaan. Daarna stroomt het de CO2-scrubber in. Daar wordt de CO2 met behulp van amine uit het uitlaatgas verwijderd. Het schone uitlaatgas stroomt vervolgens naar buiten. Amine en CO2 worden in een stripper weer van elkaar gescheiden, waarna de CO2 in een vervloeiings- of liquefaction unit vloeibaar wordt gemaakt, zodat het bij een temperatuur van -28 graden onder een druk van 15 bar kan worden opgeslagen in druktanks. (Illustraties VDL AEC Maritime)   
  • Techniek van VDL ‘ecologisch én economisch interessant’

De Eindhovense scrubberbouwer VDL AEC Maritime ontwikkelt voor dit doel het zogenoemde Ship Based Carbon Capture (SBCC) systeem. Dat kan tot 90% van de CO2 uit de uitlaatgassen spoelen en in vloeibare vorm opslaan aan boord. In een haven kan het worden afgegeven voor ondergrondse opslag of gebruik als grondstof bij de productie van e-fuels in combinatie met groene waterstof. 

VDL AEC verwacht dat SBCC vanaf 2025 niet alleen ecologisch, maar ook economisch interessant is. Omdat een zwavelscrubber deel uitmaakt van de installatie, kunnen schepen op goedkope stookolie blijven varen en daarbij de klimaatdoelen van de IMO en andere overheden overeind houden.   

Tot 2050 vooruit

‘We zien het SBCC-systeem, net als onze zwavelscrubbers, als een tussenstap op weg naar emissieloze aandrijvingen’, zegt René Veldman van VDL AEC Maritime, dat deel uitmaakt van de VDL Groep. ‘Met dit systeem kunnen op stookolie-, diesel- of LNG varende schepen tot 2050 vooruit en zo nodig langer. Reders vragen steeds vaker hoever we hiermee zijn. De meesten verwachten het IMO-doel voor 2030 (40% minder CO2-emissies – red.) nog te halen door efficiëntieverbeteringen in combinatie met langzamer varen. Vier knopen minder maakt al veel uit. Maar na 2030 moeten de emissies nog veel verder omlaag. Dan komt dit systeem ook economisch gezien echt in beeld. Met SBCC kun je dan sneller varen zonder CO2-heffingen te hoeven betalen, als die de komende jaren worden ingevoerd.’

René Veldman van VDL AEC Maritime uit Eindhoven.
René Veldman van VDL AEC Maritime uit Eindhoven.

CO2-heffing

‘Verwachting is dat schepen per ton CO2-uitstoot een heffing gaan betalen’, zegt Rick van Kasteren van VDL AEC Maritime. ‘Dan wordt CO2-afvang ook economisch interessant. Het systeem is schaalbaar en kan de CO2-emissies tot 90% verminderen. Per ton verstookte stook- of gasolie komt drie ton CO2 vrij. Voor een bulkcarrier, die ruim 40 ton stookolie per dag verstookt kan het bedrag aan besparing op de CO2-heffing dan snel oplopen. Omdat hij bovendien op zwavelrijke stookolie kan blijven varen, wordt aanzienlijk bespaard op brandstofkosten. Onder die omstandigheden is een SBCC-systeem snel terugverdiend.’

Hoe het werkt

In het SBCC-systeem stromen rookgassen eerst naar de zwavelscrubber, een ruim 10 meter hoge ketel, waarin continu druppeltjes zeewater worden gesproeid. Het uitlaatgas stroomt van onder naar boven en komt in contact met de dalende druppeltjes. Het uitlaatgas koelt daardoor af en krimpt in volume, wat voor extra trek zorgt, zodat de tegendruk vermindert. Zwaveloxiden en roetdeeltjes hechten zich aan de druppeltjes en zakken met het water naar de bodem van de ketel. Het zwaveloxide bindt zich daarbij aan natuurlijke mineralen uit het zeewater tot een onschadelijk zout. Dit water verzamelt zich onder in de ketel en stroomt door naar een separator, die olie en roetdeeltjes afvoert naar een sludgetank. Daarna stroomt het spoelwater terug in zee. 

De rookgassen stromen intussen, afgekoeld tot 40 graden, naar de ketel van de CO2-scrubber. Hier komen ze in contact met fijn verstoven aminedruppeltjes (ethylamine). De CO2 uit de opstijgende rookgassen hecht zich aan de amine (C2H7N) en wordt zo afgevoerd. Het gereinigde uitlaatgas stroomt door naar buiten. 

De met CO2 verzadigde amine stroomt naar de CO2-stripper om te worden verhit tot 130 graden Celsius. ‘Door die verwarming reageert de CO2 als koolzuur in een fles warme cola die je opentrekt’, zegt Veldman. ‘Die komt vrij en bubbelt als gas omhoog. De vloeibare amine stroomt in een gesloten systeem verder en keert gekoeld terug naar de CO2-scrubber om nieuwe CO2 op te nemen.’ 

Het CO2 gas stroomt vervolgens de ‘liquefaction plant’ in. Daar wordt het onder een druk van 15 bar gebracht en gekoeld tot 28 graden onder nul. ‘Bij die temperatuur en druk wordt CO2 vloeibaar, waarna het in druktanks kan worden opgeslagen’, zegt Veldman.  

SBCC en LNG 

Een schip dat op LNG vaart kan toe met een eenvoudiger systeem. ‘LNG bevat geen zwavel en bij verbranding komt vrijwel geen roet vrij’, zegt Veldman. ‘Dan heb je geen grote zwavelscrubber nodig en een eenvoudiger roetfilter. Het koelen van de CO2 gebeurt dan met kou die vrijkomt bij het opwarmen van LNG (-165 graden), opdat het als aardgas de motor instroomt. Koelen kost dan minder energie. Met LNG kan je de CO2 ook een stuk verder koelen. Dan is minder druk nodig voor de vloeibare opslag.’ 

Dat maakt de installatie circa 15% goedkoper. Omdat minder CO2 vrijkomt bij verbranding van LNG is ook minder ruimte nodig voor opslag. Daar staat tegenover dat een LNG-motor duurder is dan een dieselmotor. LNG is ook duurder dan stookolie.    

Ruimtebeslag 

Bij verbranding van een kuub stookolie komt drie kuub CO2 vrij. De CO2-opslag aan boord vereist dus flinke opslagtanks. Volgens Van Kasteren valt dat in verhouding tot de grootte van een schip echter wel mee. ‘Het is ook afhankelijk van het vaarprofiel. Voor een op het Midden-Oosten varende Suezmax-tanker, met een laadvermogen van 150.000 tot 200.000 kuub, zou dat 3000 kuub (met een gewicht van 3000 ton) zijn. Dat klinkt veel, maar afgezet tegen het laadvermogen is het ruimteverlies beperkt. Bovendien komt de CO2 er pas in als de brandstof eruit gaat. Dus op het gewicht heeft het minder invloed. Maar het kost een stukje volumecapaciteit. Het wordt interessant wanneer je moet kiezen tussen langzaam varen en emissierechten kopen versus een CO2-scrubber plaatsen, geen CO2-rechten hoeven kopen en sneller blijven varen.’

Nederlands consortium

Voor de ontwikkeling van maritieme CO2-afvang en opslag werkt VDL AEC Maritime samen met diverse partijen, waaronder Anthony Veder, Heerema, TNO en Conoship. De overheid steunt de ontwikkeling met een subsidie.  

VDL AEC bouwt sinds 2014 zwavelscrubbers en heeft die wereldwijd geleverd. De scrubbers worden gebouwd bij VDL KTI, in het net over de grens liggende Vlaamse Arendonk.  

Dit artikel is mede mogelijk gemaakt door het Steunfonds Freelance Journalisten.

Lees ook:

Wärtsilä kan scrubbers niet afzetten

Energy Observer en CMA CGM presenteren emissieloos koopvaardijschip