De Neo Orbis wordt als pilotschip van het Europese programma H2Ships gebouwd in opdracht van Port of Amsterdam. Het is het eerste schip ter wereld dat elektrisch zal varen op waterstof in vaste vorm: natriumboorhydride.
Het grote voordeel van de nieuwe waterstofdrager natriumboorhydride is de hoge energiedichtheid. Daarnaast kan het veilig en op veel plekken worden gebunkerd.
Voor het Amsterdamse havenbedrijf gaat de Neo Orbis als nieuw vlaggenschip fungeren; Port of Amsterdam ontvangt er gasten op voor bezoeken aan zowel de haven als de stad. Het vervangt De Havenbeheer en moet als voorbeeld dienen voor de binnenvaart, shortsea, baggerij, offshore en mogelijk ook patrouilleschepen en marineschepen.
Alles valt op zijn plaats in de Amsterdamse haven; daar wordt ook een waterstofpoederfabriek ontwikkeld. Ook dat is de eerste ter wereld. De fabriek wordt gebouwd op de terminal van Zenith Energy. Koen Overtoom, CEO van Port of Amsterdam: “De komst van deze fabriek is een prachtig voorbeeld van de doorlopende energietransitie die plaatsvindt in onze haven, waarbij we toewerken naar het realiseren van een duurzame brandstofhub.”
Nieuwe waterstofdrager
De basis van de brandstof voor de Neo Orbis, dat ‘nieuwe wereld’ betekent, is waterstofpoeder dat bestaat uit natriumboorhydride (NaBH₄). In deze toepassing wordt de poeder gemengd met ultrapuur water. Daarna wordt de waterstof vrijgemaakt middels een katalysator. Deze katalysator kan langere tijd gebruikt worden. De waterstof is vervolgens geschikt voor de brandstofcel om elektriciteit te genereren waarmee de accu’s geladen worden. Die zijn in totaal 130 kWh en drijven vervolgens de elektromotor en daarmee de schroef aan.
Bij dit exotherm proces komt niet alleen de in het poeder opgeslagen waterstof vrij, maar tevens komt eenzelfde hoeveelheid waterstof uit het gebruikte zuivere water vrij, omdat zuurstof nodig is voor het degeneratieproces. De waterstof wordt op vraag aangemaakt en is volledig veilig ingesloten in de reactiekamer.
Reactiekamers
Dit alles gebeurt in de eerste reactiekamer. Het proces gaat verder in de tweede reactiekamer, die voor doorlopende levering van waterstof zorgt. Voor een kilo waterstof is 4,7 kilo natriumboorhydride nodig. Dat is goed voor 33 kilowattuur.
De vrijkomende waterstof wekt vervolgens in een brandstofcel energie op. In de brandstofcel ontstaat weer zuiver water. Het restproduct (spent fuel) wordt aan boord opgeslagen. Dat wordt aan wal tot nieuwe natriumboorhydride gerecycled op basis van groene stroom.
Vrachtschip
Hans te Siepe, directeur van H2 Circular Fuel (H2CiF), gehuisvest bij Plant One Rotterdam, is verheugd de aandrijving voor het pilotschip te mogen bouwen. H2CiF doet dat onder licentie. De natriumboorhydride-installatie valt onder intellectueel eigendom van H2 Fuel Systems. “Wij bewijzen hiermee dat het systeem echt werkt in de praktijk. Naast dit project bereiden wij een tweede proef voor met een binnenvaartschip.”
Dat vrachtschip zou één volcontinu werkende reactiekamer moeten krijgen om waterstof te produceren uit natriumboorhydride. “Wij zoeken op dit moment nog naar subsidie om dit project te kunnen starten. Er is veel geld voor nodig om de eerste in de praktijk te laten werken. Het vervolg op H2 Cargoship gaat verder met het continusysteem.”
“Met de pilot van de Neo Orbis tonen we aan dat het systeem werkt in de praktijk, maar het heeft nog even tijd nodig. De dieselmotor evalueerde in honderd jaar. Het is dus niet raar dat we even tijd nodig hebben voor de vervolgstappen.”
Veel mensen zijn huiverig voor de opslag van gas of vloeibare waterstof. Het grote voordeel van waterstofpoeder is dat de opgeslagen natriumboorhydride totaal niet gevaarlijk is in atmosferische omstandigheden. De reactie start immers pas na toevoeging van het water en de activator. Transport en opslag van waterstof kan zodoende een stuk veiliger geworden.
Onderzoek
Wijk Yacht Creation ontwierp het schip voor Port of Amsterdam. De installatie bleek veel te groot voor de boot. “De benodigde ruimte was eerst bijna de halve boot”, vertelt naval architect Arie-jan Kooij. “Na vele studies is gebleken dat het mogelijk moest zijn maar tot op het heden loopt de zoektocht om alles passend te krijgen.”
Een ander belangrijk aandachtspunt is de veiligheid, en de daarbij horende certificaten. Dat is bij nieuwe aandrijvingen altijd een flink onderzoekstraject. “Er bestaat altijd kans dat er waterstof ontsnapt tijdens het proces. De keurende instanties, in dit geval Lloyds, gaan ervan uit dat dit soort installaties zich in de open lucht bevinden.”
Maar op de Neo Orbis zit het apparaat in een afgesloten ruimte voorin het schip. De veiligheid wordt gegarandeerd door gasdetectie en veel ventileren. Dat paste niet paste in het gangbare idee van de keurende instanties – er wordt nu onderzoek naar gedaan. “Er zijn geen regels voor zaken die niet vaak voorkomen. Dit maakt dat een keurende instantie kijkt naar vergelijkbare zaken, maar deze zijn niet echt van toepassing.” Dit maakt dat veel van de regels niet duidelijk zijn; dat vraagt om veel afstemming met Lloyds.
Casco
Next Generation Shipyards startte begin dit jaar met de bouw van het casco. De kiellegging van de Neo Orbis was op 25 januari. Inclusief de traditie om een muntje op de kielbalk te lassen, wat voor voorspoed en geluk moet zorgen, voor schip en bemanning.
Zodra het schip klaar is, start H2 Circular Fuel met het installeren van de door hen nieuw ontwikkelde waterstofinstallatie. De verwachting is dat de Neo Orbis vanaf 2024 gaat varen in de haven van Amsterdam.
Door Evert Bruinekool
