Battery used Battery charging

LOW←TECH MAGAZINE

Hoe ontwerp je een zeilschip voor de 21ste eeuw?

Het is verrassend moeilijk om een klimaatneutraal zeilschip te bouwen. Dat is zeker zo in onze tijd, omdat onze eisen op het vlak van veiligheid, gezondheid, hygiëne, comfort en gemak veel hoger liggen dan honderd jaar geleden.

image

Aan boord van het schip Garthsnaid. Foto: Allan C. Green, circa 1920.

Het zeilschip is een schoolvoorbeeld van duurzaamheid. Gedurende 4.000 jaar hebben zeilschepen passagiers en vracht over zeeën en oceanen vervoerd zonder een druppel fossiele brandstoffen te verbruiken. Als we wereldwijd willen blijven reizen en handel voeren in een koolstofarme samenleving, zijn zeilschepen het evidente alternatief voor containerschepen, bulkschepen en vliegtuigen.

Het zeilschip is echter geen klimaatneutrale technologie per definitie. Gedurende het grootste deel van de geschiedenis werden zeilschepen uit hout gebouwd, maar daar werden vaak volledige wouden voor omgehakt, en die kregen niet altijd de kans om zich te herstellen. In de late negentiende en vroege twintigste eeuw werden zeilschepen steeds vaker uit staal gebouwd, en daar hoort ook een aanzienlijke ecologische voetafdruk bij.

De koolstofneutraliteit van zeilen in de 21ste eeuw is nog minder vanzelfsprekend. Dat komt omdat wij grondig veranderd zijn sinds de hoogdagen van de zeilvaart. In vergelijking met onze voorouders stellen we veel hogere eisen op het vlak van veiligheid, comfort, gemak en netheid. Deze hogere standaarden zijn moeilijk te bereiken als een zeilschip geen dieselmotor aan boord heeft.

Heropleving van de zeilvaart

Het zeilschip staat sinds een jaar of tien weer in de belangstelling, voornamelijk voor het transport van goederen. In 2009 begon het Nederlandse bedrijf Fairtransport met het vervoer van vracht tussen Europa en Amerika met de Tres Hombres, een zeilschip dat gebouwd werd in 1943. Het bedrijf is nog steeds actief en heeft sinds 2015 een tweede schip in dienst, de Nordlys (gebouwd in 1873).

Sindsdien hebben andere bedrijven zich op de zeilvracht geworpen. In 2016 begon het Duitse bedrijf Timbercoast met het vervoer van vracht met de Avontuur, een schip gebouwd in 1920. 1 In 2017 startte de Franse Blue Schooner Company met het transport van vracht met de Gallant, een zeilschip uit 1916. 2 Al deze zeilschepen werden gebouwd in de negentiende of twintigste eeuw, en werden later gerestaureerd. Maar als we terug op grote schaal zeilschepen in willen zetten, dan zullen we ook nieuwe schepen moeten bouwen. 3

image

De Noach, gebouwd in 1857.

Momenteel worden er tenminste twee geheel nieuwe zeilschepen ontwikkeld: de Ceiba en de EcoClipper500. Het eerste schip wordt gebouwd in Costa Rica door het bedrijf Sailcargo. Het schip wordt gebouwd uit hout en is geïnspireerd door een Fins schip uit de twintigste eeuw. Het tweede schip wordt gebouwd door het bedrijf EcoClipper, dat geleid wordt door één van de stichters van het Nederlandse FairtTransport, Jorne Langelaan. Hun EcoClipper500 is een stalen replica van een Nederlands clipperschip uit 1857: de Noach.

Een historisch ontwerp is niet noodzakelijk beter”, zegt Jorne Langelaan, “maar je weet wel zeker dat het werkt. Een nieuw design is meer een gok. Bovendien is de ontwikkeling van zeilschepen in de 20ste en 21ste eeuw vooral gericht op snelle zeiljachten, wat een heel ander verhaal is vergeleken met schepen die vracht moeten kunnen vervoeren. ”

Deze twee schepen – één in aanbouw en één in de ontwerpfase – hebben het potentieel om het vrachtvervoer per zeilschip een stuk goedkoper te maken. Dat komt omdat ze een veel grotere laadcapaciteit hebben dan de zeilschepen die nu worden ingezet. Naarmate een schip langer wordt, neemt de laadcapaciteit meer dan evenredig toe.

image

De EcoClipper500 is een replica van de Noach.

De 46 meter lange Ceiba wordt aangedreven door 580 m2 zeiloppervlak en kan 250 ton vracht meenemen. De 60 meter lange EcoClipper500 wordt aangedreven door bijna 1.000 m2 zeiloppervlak en kan 500 ton vracht meenemen. Ter vergelijking, de Tres Hombres is met haar lengte van 32 meter niet zo veel korter, maar kan slechts 40 ton vracht meenemen — twaalf keer minder dan de EcoClipper500. Een groter schip is ook sneller en heeft in verhouding minder manschappen nodig. De Tres Hombres vaart met een bemanning van 7 personen, terwijl de EcoClipper500 slechts een iets grotere bemanning van 12 personen heeft.

Levenscyclusanalyse van een zeilschip

Hoewel de EcoClipper500 nog in de ontwerpfase zit, is het schip de focus van dit artikel. De reden daarvoor is dat het bedrijf een levenscyclusanalyse van het schip heeft uitgevoerd alvorens het te bouwen. 9 Voor zover ik weet, is dit de eerste levenscyclusanalyse van een zeilschip. Het onderzoek besluit dat het ongeveer 1.200 ton CO2 kost om het schip te bouwen.

De helft van die emissies wordt veroorzaakt tijdens de staalproductie, en ongeveer een derde ontstaat tijdens de werkzaamheden op de scheepswerf. Verf en elektrische en elektronische systemen zijn elk verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de uitstoot. De emissies die ontstaan bij de productie van de zeilen zijn niet inbegrepen omdat er geen wetenschappelijke data voorhanden zijn, maar een snelle berekening (voor zeilen op bases van aramide vezels) leert dat hun bijdrage tot de totale uitstoot erg klein is. 4

De EcoClipper500 heeft een CO2-voetafdruk van 2 gram CO2 per tonkilometer, vijf keer minder dan de CO2-voetafdruk van een containerschip.

Als deze 1.200 ton emissies worden uitgespreid over een verwachte levensduur van 50 jaar, dan heeft de EcoClipper500 een CO2-voetafrduk van ongeveer 2 gram CO2 per ton-kilometer vracht, besluit onderzoeker Andrew Simons, die de levenscyclusanalyse uitvoerde. Dat is ongeveer vijf keer minder dan de CO2-voetafdruk van een containerschip (10 gram CO2/ton-km) en drie keer minder dan een die van een bulkschip (6 gram CO2/ton-km). 5

image

Aan boord van de ‘Parma’. Alan Villiers, 1932-33. Het werk van Villiers documenteert de zeilvaart in het begin van de twintigste eeuw, vlak voor ze verdween.

Het vervoer van 1 ton vracht over een afstand van 8.000 km (ruwweg de afstand tussen de Caribische eilanden en Nederland) zou met de EcoClipper500 16 kg CO2 kosten. Met een containerschip wordt dat 80 kg en met een bulkschip 48 kg. De verhoudingen zijn gelijkaardig voor andere milieu-factoren, zoals aantasting van de ozonlaag, ecotoxiciteit, luchtverontreiniging, enzovoort.

Hoewel het zeilschip een overtuigend voordeel behaalt, is het niet zo groot als je zou verwachten. Ten eerste, zoals Simons uitlegt, is er het verschil in schaalgrootte. Een containerschip of bulkschip geniet ten opzichte van de EcoClipper500 dezelfde voordelen als de EcoClipper500 geniet ten opzichte van de Tres Hombres. Het kan veel meer vracht vervoeren — gemiddeld 50.000 ton in plaats van 500 ton — en heeft slechts een iets grotere bemanning van 20-25 mensen nodig. 6

Ten tweede zijn schepen op fossiele brandstoffen sneller dan zeilschepen, wat betekent dat er minder schepen nodig zijn om een bepaalde hoeveelheid vracht over een bepaalde tijdspanne te vervoeren. Het oorspronkelijke schip waarop de EcoClipper500 is gebaseerd, legde de afstand tussen Nederland en Indonesië af in 65 tot 78 dagen, terwijl een containerschip het vandaag in ongeveer de helft van de tijd doet (via een kortere weg door het Suezkanaal).

Een vloot van zeilschepen

Er zijn twee manieren om de CO2-uitstoot van een zeilschip verder te verlagen. De eerste manier is het schip uit hout te bouwen, zoals de Ceiba. Als het bos de kans krijgt om zich te herstellen (wat de bouwers van de Ceiba hebben beloofd), dan kan zo’n schip zelfs CO2 uit de atmosfeer halen. Er is echter een goede reden waarom de EcoClipper500 uit staal wordt gebouwd: het bedrijf wil niet 1 zeilschip bouwen, maar een hele vloot zeilschepen. Jorne Langelaan: “Er zijn tegenwoordig maar weinig scheepswerven die houten schepen kunnen bouwen. Staal maakt het makkelijker om in een kortere periode een vloot op te bouwen. ”

Een mogelijk compromis zou een composietconstructie zijn, waarbij een stalen skelet is bekleed met een houten kiel, planken en dek. Andrew Simons: “Dit zou de ecologische voetafdruk van de bouw met ongeveer de helft verminderen. Het zou ook haalbaar kunnen zijn om de bovenbouw en sommige mastsecties en andere delen van het tuigage te maken van hout in plaats van staal.”

image

Op het dek van de ‘Parma’ tijdens een storm. Alan Villiers, 1932-33.

Naar de toekomst toe is er een tweede mogelijkheid om de emissies van een zeilschip verder te verlagen: nog grotere schepen bouwen. Terwijl de EcoClipper500 een veel grotere laadcapaciteit heeft dan de zeilschepen die nu worden gebruikt, gaat het zeker niet om het grootste zeilschip dat ooit werd gebouwd. Historische schepen zoals de Great Republic (5.000 ton laadvermogen), de Parma (5.300 ton), de France II (7.300 ton), en de Preussen (7.800 ton), waren meer dan 100 meter lang en konden meer dan tien keer zoveel vracht meenemen als de EcoClipper500. Langelaan droomt al van een EcoClipper3000.

Passagiers

De meeste zeilende vrachtschepen die tegenwoordig over de oceanen reizen, kunnen ook een aantal passagiers vervoeren. Als de EcoClipper500 volledig is geladen met vracht biedt het schip plaats aan 12 bemanningsleden, 12 passagiers en 8 stagiaires (passagiers die leren zeilen). Indien het bovendek niet voor vracht wordt gebruikt, kunnen nog 28 stagiaires mee, zodat het schip tot 60 mensen aan boord kan hebben (met een kleiner laadvolume: 480 m3 in plaats van 880 m3).

De CO2-voetafdruk voor passagiers bedraagt 10 g per passagierskilometer, vergeleken met ongeveer 100 g per passagierskilometer in een vliegtuig.

Bijgevolg, en aangezien oceaanstomers zijn verdwenen, wordt de EcoClipper500 ook een alternatief voor het vliegtuig. Volgens de resultaten van de levenscyclusanalyse bedraagt de CO2-voetafdruk voor passagiers op de EcoClipper500 10 gram per passagierskilometer, vergeleken met ongeveer 100 gram per passagierskilometer in een vliegtuig. Het vervoeren van één passagier levert dus evenveel CO2-uitstoot op als het vervoeren van 1 ton vracht.

Wel of geen motor?

Belangrijk is dat de levenscyclusanalyse van de EcoClipper500 ervan uitgaat dat er geen dieselmotor aan boord is. Op een zeilschip kan een dieselmotor twee doelen dienen, die kunnen worden gecombineerd. Ten eerste kan het schip worden voortbewogen als er geen wind is of als de zeilen niet kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld bij het verlaten of binnengaan van een haven. Ten tweede kan een dieselmotor in combinatie met een generator elektriciteit produceren voor het dagelijks leven aan boord van het schip.

Tijdens het grootste deel van de geschiedenis was het energieverbruik aan boord van een zeilschip niet al te problematisch. Er was brandhout om te koken en te verwarmen, en er waren kaarsen en olielampen als verlichting. Er waren geen koelkasten voor voedselopslag, geen douches of wasmachines om te wassen en schoon te maken, geen elektronische instrumenten voor navigatie en communicatie, geen elektrische pompen in geval van lekkage of brand.

In deze tijd hebben we echter hogere normen op het gebied van veiligheid, gezondheid, hygiëne, thermisch comfort en gemak. Het probleem is dat deze hogere normen moeilijk haalbaar zijn als het schip geen motor heeft die op fossiele brandstoffen draait. Moderne verwarmingssystemen, kooktoestellen, warmwaterketels, koelkasten, diepvriezers, verlichting, veiligheidsapparatuur en elektronische instrumenten hebben allemaal energie nodig om te werken.

image

Bemanningslid van de ‘Parma’ met een model van het schip. Alan Villiers, 1932-33.

Moderne zeilschepen gebruiken vaak een dieselmotor om die energie te leveren (en indien nodig het schip voort te bewegen). Een voorbeeld is de Avontuur van Timbercoast, die een motor van 300 pk, een generator van 20 kW en een brandstoftank van 2.330 liter heeft. Grote zeilende opleidingsschepen en cruiseschepen hebben meerdere motoren en generatoren aan boord. De 48 meter lange Brig Morningster heeft bijvoorbeeld een motor van 450 pk en drie generatoren met een totaal vermogen van 100 kW, terwijl de 56 meter lange Bark Europa twee motoren van 365 pk en drie generatoren heeft — en honderden liters olie per dag verstookt.

Afhankelijk van de levensstijl van de mensen aan boord, kan de uitstoot per passagierskilometer stijgen tot of zelfs hoger liggen dan die van een vliegtuig.

Bij het berekenen van de ecologische voetafdruk van een zeiltocht moet uiteraard ook rekening worden gehouden met de emissies en andere vervuilende stoffen van deze motoren. Afhankelijk van de levensstijl van de mensen aan boord, kan de uitstoot per passagierskilometer stijgen tot of zelfs hoger liggen dan die van een vliegtuig. In mindere mate verhoogt het elektriciteitsverbruik aan boord ook de uitstoot van vrachtvervoer.

Energieverbruik aan boord van een zeilschip

De EcoClipper500 heeft geen dieselmotor aan boord, wat een tweede reden is om ons op dit schip te concentreren. Het is duidelijk dat een zeilschip zonder motor haar reis niet kan voortzetten als er geen wind is. Dit is eenvoudig op de ouderwetse manier op te lossen: de EcoClipper500 blijft waar ze is totdat de wind terugkeert. Een schip zonder motor heeft ook sleepboten nodig — die meestal op fossiele brandstoffen werken — om havens in en uit te varen. Voor de EcoClipper500 zijn deze sleepdiensten goed voor 0,3 g/tkm van de totale CO2-voetafdruk van 2 g/tkm.

Zonder dieselmotor moet het schip ook alle energieverbruik aan boord opwekken uit lokale energiebronnen, en dat is de grootste uitdaging. Hernieuwbare energie is niet altijd beschikbaar en heeft een lage vermogensdichtheid in vergelijking met fossiele brandstoffen, wat betekent dat er meer ruimte nodig is om een bepaalde hoeveelheid stroom op te wekken. Dat is op zee nog problematischer dan op land.

image

Onderhoudswerken aan boord van de ‘Parma’. Alan Villiers, 1932-33.

Om de EcoClipper500 zelfvoorzienend te maken in termen van energieverbruik, besliste EcoClipper om niet al het energieverbruik elektrisch te maken. Dat is vooral belangrijk voor de productie van hoge temperaturen, die niet kunnen worden geleverd door elektrische warmtepompen. Het schip zal een pelletkachel aan boord hebben om de ruimte te verwarmen, evenals een biovergister — nooit eerder op een schip gebruikt — om afval om te zetten in gas om te koken. Thermische isolatie van het schip is een andere prioriteit.

Niettemin, zelfs met pelletkachel en biovergister (die zelf elektriciteit nodig hebben om te werken), en met thermische isolatie, kan het energieverbruik op het schip oplopen tot 50 kilowattuur elektriciteit per dag (een vermogen van gemiddeld 2 kW). Het betreft een “worst case normale operatie” scenario, waarbij het schip bij koud weer vaart, met 60 mensen aan boord. Het stroomverbruik zal lager zijn bij warmer weer en/of wanneer er minder mensen worden meegenomen. Tijdens een noodsituatie kan de vermogensbehoefte oplopen tot 8 kW, terwijl er in slechts drie uur tijd meer dan 24 kWh aan energie nodig kan zijn.

Hydrogeneratoren

Hoe kan deze energie lokaal worden geproduceerd? Zonnepanelen en windturbines zijn maar een klein deel van de oplossing. Voor het produceren van 50 kWh energie per dag zou minimaal 100 vierkante meter aan zonnepanelen nodig zijn, waarvoor op een 60 meter lang zeilschip weinig ruimte is. Kwetsbaarheid en beschaduwing door de zeilen zorgen voor extra problemen. Windturbines kunnen in het tuigage worden bevestigd, maar hun vermogen is ook beperkt. Het lage potentieel van zonne- en windenergie wordt gedemonstreerd door het eerder genoemde zeilschip Avontuur. Dat heeft een generator van 20 kW, aangedreven door de dieselmotor, maar slechts 2,1 kW aan zonnepanelen en 0,8 kW aan windturbines.

De hydrogenerator is de enige hernieuwbare lokale energiebron die een groot zeilschip van voldoende energie kan voorzien voor het gebruik van moderne technologie aan boord.

De hydrogenerator is de enige hernieuwbare lokale energiebron die een groot zeilschip van voldoende energie kan voorzien voor het gebruik van moderne technologie aan boord. Hydrogeneratoren worden onder de romp bevestigd en werken als een omgekeerde scheepspropeller. In plaats van dat de propeller het schip aandrijft, drijft het schip de propeller aan, die een generator laat draaien die elektriciteit produceert. Ondanks naam en uiterlijk is de hydrogenerator eigenlijk een vorm van windenergie: de zeilen drijven de propellers aan. Dit werkt natuurlijk alleen maar als het schip snel genoeg vaart.

image

Aan boord van de Parma. Alan Villiers, 1932-33.

De EcoClipper500 zal worden uitgerust met twee grote hydrogeneratoren, waarvoor Simons het vermogen bij verschillende snelheden heeft berekend, rekening houdend met het feit dat de extra weerstand die ze produceren het schip enigszins vertraagt. Hij concludeert dat de EcoClipper500 met een snelheid van minimaal 7,5 knopen moet varen om voldoende elektriciteit op te wekken. Bij die snelheid produceren de hydrogeneratoren ongeveer 2.000 watt aan vermogen, wat neerkomt op ongeveer 50 kWu elektriciteit per dag (24 uur varen).

Bij een lagere snelheid van 4,75 knopen produceren de generatoren 350 watt, wat neerkomt op 8,4 kWu energie over een periode van 24 uur — slechts 1/6 van de maximaal benodigde energie. Langs de andere kant produceren de hydrogeneratoren bij hogere snelheden meer energie dan nodig is. Met een snelheid van bijna 10 knopen leveren ze 120 kWhu/dag, bij een snelheid van 12 knopen wordt dit 182 kWu/dag — 3,5 keer meer dan nodig is.

Zoutwaterbatterijen

De EcoClipper500 kan een topsnelheid behalen van iets meer dan 16 knopen — het dubbele van de minimumsnelheid die nodig is om voldoende vermogen te genereren. Deze topsnelheid zal maar zelden behaald worden, omdat ze een kalme zee en een harde wind uit de goede richting vereist. Desalniettemin vaart het schip bij goede windcondities gemakkelijk snel genoeg om alle elektriciteit voor gebruik aan boord te produceren.

Goede windcondities kunnen dagen duren, vooral op zee, waar de wind krachtiger en voorspelbaarder is dan op het land. Ze zijn echter niet gegarandeerd, en het schip zal bij momenten ook met een lagere snelheid varen, of zich in een windstilte bevinden — en dan zijn hydrogeneratoren net zo nutteloos als zonnepanelen in het midden van de nacht.

Als er geen wind is, heeft de EcoClipper500 een dubbel probleem: het schip kan de reis niet voortzetten én heeft geen energie om het leven aan boord te onderhouden.

Als er geen wind is, heeft de EcoClipper500 een dubbel probleem: het schip kan de reis niet voortzetten én heeft geen energie om het leven aan boord te onderhouden. Het eerste probleem is eenvoudig op te lossen, maar het tweede is dat niet. Het leven aan boord gaat door, en dus is er een voortdurende behoefte aan stroom. Om hierin te voorzien heeft het schip energieopslag nodig.

Om genoeg energie te hebben tijdens drie dagen windstilte bij koud weer zou een energieopslag van 150 kilowattuur nodig zijn, zonder rekening te houden met laad- en ontladingsverliezen. Voor vijf of zeven dagen energieverbruik aan boord is 250 tot 350 kilowattuur opslag nodig. Voor noodgebruik is nog eens 25 kilowattuur aan energieopslag nodig.

image

Onderhoud aan boord van de ‘Parma’. Alan Villiers, 1932-33.

Het ontbreken van een motor, generator en brandstoftank bespaart ruimte aan boord, maar dit voordeel kan snel weer verloren gaan wanneer men begint met het toevoegen van batterijen voor de hydrogeneratoren. Lithium-ionbatterijen zijn erg compact, maar kunnen niet als duurzaam worden beschouwd en brengen veiligheidsrisico’s met zich mee. Daarom zien Jorne Langelaan en Andrew Simons meer potentieel in — heel toepasselijk — zoutwaterbatterijen. Die zijn niet-ontvlambaar, niet-giftig, makkelijk te recyclen, en gaan meer dan 15 jaar mee. Net als de biovergister zijn ze nog nooit eerder op een zeilschip gebruikt.

In tegenstelling tot lithium-ionbatterijen zijn zoutwaterbatterijen groot en zwaar. Een zoutwaterbatterij met een energieopslag van één kilowattuur weegt 60 kilogram. Voor een energieopslag van 150 kilowattuur zijn dus 9 ton batterijen nodig, voor een energieopslag van 350 kilowattuur wordt dat 21 ton. Toch steekt dit gunstig af bij het totale laadvermogen (500 ton) en kunnen de accu’s als ballast dienen als ze in het onderste deel van de scheepsromp worden geplaatst. De benodigde ruimte is ook niet al te problematisch. Zelfs een energieopslag van 350 kilowattuur vereist slechts 29 m3 ruimte, wat beperkt is in vergelijking met het laadvolume van 880 m3.

De emissies die vrijkomen bij de fabricage van de hydrogeneratoren, biovergister en batterijen worden niet meegenomen in de levenscyclusanalyse van het schip, omdat er geen gegevens beschikbaar zijn. Deze emissies moeten echter relatief klein zijn. Hydrogeneratoren hebben een veel hogere vermogensdichtheid dan windturbines en zonnepanelen, en dus een relatief laag energieverbruik voor de productie. Een snelle berekening leert dat de CO2-voetafdruk van 350 kilowattuur zoutwaterbatterijen ongeveer 70 ton CO2 bedraagt (tegenover1.200 ton CO2 voor het volledige schip). 7

Menskracht

Er is nog een hernieuwbare energiebron en energieopslag aan boord van de EcoClipper500, en dat zijn de mensen zelf. Net als de pelletkachel en de biovergister kan het gebruik van menskracht de behoefte aan elektriciteit verminderen. Tegenwoordig hebben vrachtschepen en de meeste grote zeilschepen elektrische of hydraulische lieren, pompen en stuurinrichting, waardoor handarbeid wordt bespaard ten koste van een hoger energieverbruik. EcoClipper houdt daarentegen zoveel mogelijk vast aan een manuele bediening van het schip.

image

De bemanning van de Parma bedient de kaapstander voor het anker. Alan Villiers, 1932-33.

Daarbij overwegen Simons en Langelaan de toevoeging van enkele roeimachines, gekoppeld aan generatoren, om op die manier noodstroom te produceren. Twee roeimachines kunnen ongeveer 400 watt aan vermogen leveren. Als ze de klok rond in ploegen worden bediend, zouden ze het schip kunnen voorzien van 9,6 kilowattuur energie per dag (energieverliezen buiten beschouwing gelaten) — een vijfde van het totale maximale elektriciteitsverbruik.

Ik vertel Simons en Langelaan dat tien roeimachines die continu in ploegendienst worden bediend evenveel vermogen leveren als de hydrogeneratoren met een snelheid van 7,5 knopen. En als er 60 mensen aan boord zijn en iedereen zou minder dan een uur per dag stroom opwekken, dan zijn er helemaal geen hydrogeneratoren en batterijen meer nodig. “Een heel interessante gedachte”, antwoordt Simons, “maar welke indruk maken we daarmee?”

Warme douches?

Zelfs met biovergister, hydrogeneratoren, accu’s en roeimachines zouden de passagiers en bemanning aan boord van de EcoClipper500 geen luxeleven leiden. Als bijvoorbeeld 60 mensen aan boord van het schip dagelijks een warme douche zouden nemen — waarvoor op land gemiddeld 2,1 kilowattuur energie en 76,5 liter water nodig is — dan zou het totale elektriciteitsverbruik per dag 126 kilowattuur bedragen, meer dan het dubbele van de energie die het schip produceert bij een snelheid van 7,5 knopen.

Het schip zou deze energie bij een hogere snelheid kunnen leveren, maar er zou ook 4.590 liter water per dag nodig zijn, een hoeveelheid die alleen uit zeewater geproduceerd zou kunnen worden — en dat is een proces dat veel energie vraagt. Zelfs een bemanning van 12 die dagelijks een warme douche neemt, zou 25,2 kilowattuur energie per dag nodig hebben, de helft van wat de hydrogeneratoren produceren bij een vaarsnelheid van 7,5 knopen. De Bark Europa is het enige in dit artikel genoemde zeilschip met warme douches in elke (gedeelde) kajuit, maar het is ook het schip met de grootste generatoren en het hoogste brandstofverbruik.

image

Uitrusten op de Parma. Alan Villiers, 1932-33.

Andrew Simons: “Op de EcoClipper500 moet er een compromis worden gezocht tussen energieverbruik en comfort. Het energieverbruik aan boord zal actief moeten worden gemanaged. Hulpbronnen zijn eindig, net als voor de planeet. In veel opzichten is een zeilschip een microkosmos van uitdagingen die de hele wereld moet aangaan en waar oplossingen voor moeten worden gevonden.”

Jorne Langelaan: “Op zee ben je in een andere wereld. Het maakt niet meer uit of je dagelijks kunt douchen of niet. Waar het om gaat zijn de mensen, de bewegingen van het schip en de uitgestrekte wildernis van de oceaan om je heen”.

De juiste dingen meten

Dit artikel heeft het zeilschip vergeleken met het gemiddelde containerschip, bulkschip en vliegtuig in termen van emissies per ton- of passagierskilometer. Deze waarden zijn echter abstracties die veel belangrijker informatie verdoezelen: de totale uitstoot die wordt geproduceerd door alle passagiers en alle vracht, over alle kilometers.

Het internationale vrachtvervoer per schip steeg van 4 miljard ton vracht in 1990 naar 11,2 miljard ton in 2019, wat resulteerde in meer dan 1 miljard ton CO2-uitstoot. Het aantal internationale vliegtuigpassagiers groeide van 1 miljard in 1990 tot 4,5 miljard in 2019, wat resulteerde in een CO2-uitstoot van 915 miljoen ton. Bijgevolg is het verlagen van de uitstoot per ton- en reizigerskilometer noch een noodzaak, noch een garantie voor een vermindering van de uitstoot.

Als we vijf keer minder vracht per schip zouden vervoeren, en tien keer minder passagiers per vliegtuig, dan zou de uitstoot van alle containerschepen en vliegtuigen lager zijn dan de uitstoot van alle zeilschepen die 11,2 miljard ton vracht en 4,5 miljard passagiers vervoeren. Omgekeerd, als we overstappen op zeilschepen, maar steeds meer vracht en passagiers over de planeet blijven vervoeren, zouden we uiteindelijk net zoveel uitstoot produceren als vandaag.

image

Aan boord van de ‘Grace Harwar’. Alan Villiers, 1932-33.

Dit zou natuurlijk nooit gebeuren. De hoeveelheid vracht die in 2019 over de oceanen werd getransporteerd, komt overeen met de vrachtcapaciteit van 22,4 miljoen EcoClippers. Als we ervan uitgaan dat de EcoClipper500 2-3 reizen per jaar kan maken, dan zouden we minstens 7,5 miljoen schepen moeten bouwen, met een totale bemanning van minstens 90 miljoen mensen. Die schepen zouden maar 0,5 miljard passagiers kunnen vervoeren (12 passagiers en 8 stagiaires per schip), dus hebben we nog eens miljoenen schepen en bemanningsleden nodig om het internationale luchtverkeer te vervangen.

We moeten ons niet laten misleiden door abstracte relatieve metingen, die alleen dienen om de focus op groei en efficiëntie te houden.

Dit alles is technisch mogelijk en, zoals we hebben gezien, zou het minder uitstoot opleveren dan de huidige alternatieven. Het is echter waarschijnlijker dat een overstap naar zeilschepen gepaard gaat met een afname van het vracht- en passagiersverkeer, en dat heeft veel te maken met schaalgrootte en snelheid. Veel vracht en passagiers zou niet onderweg zijn zonder de hoge snelheden en lage kosten van de huidige vliegtuigen en containerschepen.

Het zou weinig zin hebben om iPhones-onderdelen, Amazon-waren, sweatshopkleding of citytrippers met zeilschepen te vervoeren. Een zeilschip is meer dan een technisch vervoermiddel: het impliceert een andere kijk op consumptie, productie, tijd, ruimte, vrije tijd en reizen. Zo reist veel vracht nu voor elke volgende verwerkingsfase in verschillende richtingen voordat het als eindproduct wordt afgeleverd. Daarentegen nemen alle in dit artikel genoemde zeilvrachtbedrijven alleen vracht aan die niet lokaal geproduceerd kan worden, en die rechtstreeks van producent naar consument gaat. 8

Dit betekent ook dat als zeilschepen dieselmotoren aan boord hebben, ze nog altijd de totale uitstoot voor vracht- en passagiersverkeer aanzienlijk zouden verminderen, simpelweg omdat hun lagere snelheid en kleinere schaal het absolute aantal passagiers, vracht en kilometers zouden verminderen. We moeten ons niet laten misleiden door abstracte relatieve metingen, die alleen dienen om de focus op groei en efficiëntie te houden.

Kris De Decker

Meer over de EcoClipper500. De meeste beelden: Alan Villiers collection.

Comments

Wil je reageren op dit artikel? Stuur dan een mailtje naar solar (at) lowtechmagazine (dot) com. Je mailadres wordt niet voor andere doeleinden gebruikt. Wens je anoniem te blijven? Teken dan je reactie met alleen je voornaam of een pseudoniem.

Deze website wordt elke dag rond 17 uur geactualiseerd. Je moet de pagina verversen om de nieuwste reacties te bekijken.

Marieke

Dag Kris,

Weer een boeiend artikel waar ik als niet-techneut toch echt wel de grote lijnen van kon volgen, dank je wel!

Ik vroeg me af of de nieuwste technologieën voor het capteren van zonne-energie (zoals verven, vensters, gevels enz.) niet ook een deel kunnen opvangen van de elektriciteitsbehoefte? Allicht niet veel, maar alle beetjes helpen toch, of ben ik nu te naïef?

En overigens is elke dag een warme douche slecht voor je huid en je algehele gezondheid, dat weten we intussen toch ook al. Dus werken aan een mentaliteitsverandering, hé, en je gewoon verfrissen aan de lavabo in je kajuit… :-) Je zoudan recht hebben op één warme douche per week. Wil je er meer, dan je eigen ontzoute, warm water bij elkaar fietsen, dat is nog eens goed voor de conditie ook! ;-)

Lieve groet, Marieke

Geert

Dag Kris,

Puur technisch zeer interessant.

Maar voor het milieu toch weinig van nut, denk ik?

De huidige vloot zal immers niet verdwijnen.

Naar mijn mening moeten er 2 dingen gebeuren : - zeer strenge regels voor nieuwe boten - maximaal.verbeteren van de oude vloot.

(En de havens moeten de regels opleggen. Niet het land onder welke vlag het schip vaart)

Voor dat laatste herinner ik me al iets gelezen te hebben dat leek op kite-surfen? Kan dit niet zo aangepast worden om er bestaande schepen mee uit te rusten? (Stevigheid vh schip is nodig maar is zeker voldoende ter hoogte van het anker)

Technologische verbeteringen (zoals vermeld in je artikel) verplichten ( terug door havens)

Maar misschien ook motoren aanpassen zodat ze kunnen draaien op milieuvriendelijker alternatieven. Ik denk ook gelezen te hebben van ideeen voor waterstof?

Mvg Geert

Kris

Een lovenswaardig initiatief, zelfs al bouwen we maar 10000 schepen ipv 1000000!, evolutie is altijd beter en pijnlozerdan revolutie Het wordt tijd voor de eco-economie (eco2nomie). Fossiele brandstoffen zijn nog steeds te “goedkoop”. Vergelijk maar eens met drinkbaar water, oliijf- of maisolie !

Peter Hoefnagels

Beste Kris, Met veel interesse heb ik je artikel gelezen. Je hebt een prachtige combinatie van veel ingenieurschap en kennis van kengetallen voor snelle rekensommen.

Wat reacties en verdiepingen: Mijn ervaring met hydro generatie: - de schroef/schroeven moeten kloppen.Ik heb zelf daarom 2 Autoprops, die automatisch de juist pitch regelen. - Of je met 4,,75 knoop al wat serieuze amperes haalt, betwijfel ik. Maar vanaf die snelheid gaat de lijn wel snel omhoog. Ik heb 5 knopen als norm en krijg dan 50-100 wat met een 41 cm Autoprop. zie verder https://fossilfreearoundtheworld.org/propelling-to-fossil-freedom-the-ideal-hydro-generation/

Koeling en Vrachtruimisolatie. Mijn eerste vraag: wil je daadwerkelijk groente en fruit gaan vervoeren? Wil je daar dan aan meewerken? Mag dat niet regionaal meer? Isolatie: de R-waarde van PIR is zo hoog dat met 15 cm isolatie elke koeling onwaarschijnlijk weinig gebruikt. Ik heb hier een koelkast van 35 liter en vrieskistje van 25 liter gecombineerd. Het compressortje vraagt 30 Watt en slaat 12 minuten per uur aan. Het is hier aan boord een kleinverbruikertje. zie onze ervaring in de winter op een met PIR geïsoleerd jacht, incl berekening: https://fossilfreearoundtheworld.org/miracle-of-insulation/

De roeiinstallatie is niet slechts een mooi idee denk ik. Het is veruit de meest betrouwbare noodstroomvoorziening, betrouwbaarder dan een dieselgenerator. En leuk dat je je hele energievoorziening ermee kan doen als ieder bij toerbeurt een uurtje roeit.

Douches/warmwater: Jorne heeft gelijk dat het leven op een schip zo anders is, maar ik vrees dat het gasten zal afschrikken, en sommigen zullen echt moeten wennen. Ik heb hier de zwarte (’solar’) douche zak en dat werkt al. Zie de eerste blog hierover: https://fossilfreearoundtheworld.org/sun-power-for-your-shower-1-3/ Voorstel: als je iedere passagier die naar een douche verlangt zo’n zak geeft, bied je een alternatief voor de dagelijkse douche en schift het zich vanzelf uit. De tweede en derde gaan in op warmtetechnieken die op de EcoClipper zouden kunnen: - spiraalverwarmer: https://fossilfreearoundtheworld.org/sun-power-for-your-shower-the-spiral-heater/
- heat pipe systeem met een totaal systeem van combinaties die elkaar kunnen aanvullen https://fossilfreearoundtheworld.org/sun-power-for-your-shower-the-heat-pipe-panel-and-a-multipurpose-system/

Geïnteresseerd? Zie de site FossilFreeAroundTheWorld.org, een initiatief van de Clean Wave Foundation, Rotterdam. Eerder begonnen we in het Nederlands zie www.duurzaamjacht.nl maar dat is ivm de reis en de buitenlandse interesse nu Engels en fossil free around the world geworden.


  1. Tussen 1978 en 2004 werd de Avontuur als zeilvrachtschip geëxploiteerd onder kapitein Paul Wahlen. De Apollonia, oorspronkelijk gebouwd in 1946, is een ander zeilend vrachtschip dat sinds 2014 in gebruik is. Het is 19,5 meter lang en kan 10 ton vracht vervoeren. 

  2. Zeer recent werd Grain de Sail gebouwd en gelanceerd voor de transatlantische verzending van wijn en cacao. Het is een modern zeilschip zonder motor, gebouwd van aluminium en kan 35 ton vracht vervoeren. 

  3. Andrew Simons: “Er zijn veel historische zeilschepen, maar ze zijn ofwel erg duur om in de vaart te worden genomen als een vrachtschip dat aan de regelgeving voldoet, ofwel worden ze nog steeds voor andere doeleinden worden gebruikt, ofwel ze zijn niet geschikt.” 

  4. Helaas raakte ik de berekening kwijt. 

  5. Bij de EcoClipper wordt de meeste uitstoot geproduceerd tijdens de bouw van het schip, terwijl deze bij bulkschepen en containerschepen vooral tijdens het varen en de brandstofproductie ontstaat. 

  6. De grootste containerschepen kunnen 190.000 ton vracht meenemen. 

  7. Er zijn niet veel gegevens beschikbaar over zoutwaterbatterijen, maar ze zijn minder energie-intensief om te bouwen dan veel andere soorten batterijen. De berekening is gebaseerd op een schatting van 66 kg CO2 / kWh opslagcapaciteit en drie generaties batterijen over een periode van 50 jaar. 

  8. Bijna een derde van alle vracht vervoerd door schepen zijn fossiele brandstoffen. 

  9. De studie kan worden gedownload wanneer u zich abonneert op de nieuwsbrief van EcoClipper. Het onderzoek is gebaseerd op een typische levenscyclusanalyse, maar het is geen peer-reviewed onderzoek. 

897.17KB