Presentaties Symposium schoner varen, 5 november 2014

5 november, half 12 – half 6
Symposium schoner varen
Operatie Boeggolf
Hier wordt geïnvesteerd in uw toekomst.
Dit project wordt mede mogelijk gemaakt door het
Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling
van de Europese Unie.
Programma afrondend symposium Operatie Boeggolf
5 november 2014, Bimhuis, Amsterdam
Dagvoorzitter: Maarten Voster
11.30 - 12.30 Inloop (koffie, lunch)
12.30 - 13.50 Plenaire presentaties deel 1

Opening door Roelof Kruize, directeur Waternet

Rondvaartboot van de toekomst (TU Delft)

Business case rondvaart revisited (TNO)
13.50– 14.50 Pauze (café is geopend)

Bezichtiging verschoonde en schone vaartuigen in de Zouthaven (vijf Waternetvaartuigen,
één elektrische rondvaartboot van Blue Boat)

Te bezoeken stands*
14.50– 15.50 Plenaire presentaties deel 2

Elektrisch varen: Hoe creëren we draagvlak? (TU Delft)

De mogelijkheden voor snelladen van accu’s (Blue Boat)

Afronding/samenvatting/blik naar de toekomst (TU Delft/TNO)
15.50– 17.30 Borrel

De stands* kunnen tijdens de borrel ook weer bezocht worden.
*Stands in café, zie ommezijde voor plattegrond:
1. Ebusco
2. Seijsener
3. EV-NL
4. New Electric
5. Posthuma Electric
6. M2Power
7. TU Delft
8. TNO
9. TU Delft + Damen
10. ESTechnologies
11. Arka
Hier wordt geïnvesteerd in uw toekomst. Dit project wordt mede
mogelijk gemaakt door het Europees Fonds voor Regionale
Ontwikkeling van de Europese Unie.
Wifi netwerk: Boeggolf
Wachtwoord: Boeggolf2014
Standindeling
Wifi netwerk: Boeggolf
Wachtwoord: Boeggolf2014
Hier wordt geïnvesteerd in uw toekomst. Dit project wordt mede
mogelijk gemaakt door het Europees Fonds voor Regionale
Ontwikkeling van de Europese Unie.
Operatie Boeggolf
Voor een schoner Amsterdam
5 november 2014
The result: a princess swimming in the
Amsterdam canals
Foto aansluiten woonboten
Niet alleen verbetering van de
Waterkwaliteit ook van de
Luchtkwaliteit
• 20 april 2006 Actieplan
luchtkwaliteit; actie 17 verminderen
emissie eigen voertuigen van de
gemeente
Foto handhavingsboot
Naast eigen vloot van de
gemeente ook een schonere
rondvaart
• 20 mei 2009 besluit B&W dat de
uitstootnorm CCR3 is voor nieuwe
motoren in rondvaartboten per
1-1-2015
Fusie BBA en Waternet per
1-1-2011
• Regie Boeggolf naar Waternet
• Subsidieaanvraag EFRO voor
verschoning van de vloot (5
voorbeeldprojecten) wordt in najaar
2011 goedgekeurd
Foto kraanboot of baggerboot
Monitoring effecten
• Samenwerking met TNO en TU-Delft
Pilot met 5 verschillende
boten
•
•
•
•
•
Patrouilleboot Handhaving
Kraanboot
Drijfvuil collector
Drijfvuil visboot
Sleepboot
Monitoring richt zich op:
• Milieuprestatie
• Toepasbaarheid van de oplossing
• Kosten effectiviteit
Voortschrijdend inzicht
• Nota Varen Amsterdam; rondvaart
emissie vrij in 2020
(rondvaart die in 2015 voldoet aan
fase 3 B norm uitstel tot 2025)
• Nieuwe Technologische
ontwikkelingen (rondvaartboot van
de toekomst)
• Markt neemt zelf al veel initiatief
Business Case
• Alle aanleiding tot herziening van de
business case
Hier wordt geïnvesteerd in uw
toekomst. Dit project wordt mede
mogelijk gemaakt door het
Europees Fonds voor Regionale
Ontwikkeling van de Europese
Unie
Challenge the future
1
Ontwerp van een zero emissie
rondvaartboot van de toekomst
Operationeel profiel, optimalisatie en energie in de
Amsterdamse grachten
Wednesday, 12 November 2014
Frank Jacobs
Challenge the future
2
Introductie
Probleem:
• Zero emissie eis >2025
Oplossing:
• De rondvaartboot van de toekomst
Deze presentatie:
• Roadmap naar een zero emissie concept
Challenge the future
3
Roadmap naar een zero emissie concept
1.
Operationeel
profiel
5. Milieu
prestatie
indicatoren
3.
Hulpvermogen
2.
Voortstuwing
en energie
4.
Concept
Challenge the future
4
Methode
• Wat verbruikt een rondvaartboot?
• Wat is het gevraagde vermogen?
• Waar kan het beter?
?
• Energie minimaliseren
• Vermogen minimaliseren
• Vergelijking diesel en elektrisch
!
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
5
1. Operationeel profiel
• Meten
• Analyseren
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
6
2. Voortstuwingsvermogen
50
• Geinstalleerd
vermogen:
80 [kW]
• Max geleverd
vermogen:
57 [kW], in de
bochten
Percentage of time [%]
45
7.5 km/h varen
40
35
30
25
20
90 graden bochten
15
10
5
0
0
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60
Power [kW]
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
7
2. Voortstuwingsenergie
1 dag = 8 uur varen
Energiegebruik per blok
50
50
45
45
Normal
Total energy
per day
Optimized
40
40
35
35
140
30
30
25
25
130
20
20
15
15
120
10
10
55
110
11%
Energy
reduction
100
00
Manoeuvres Medium
Medium
Manoeuvres
speed
speed
90⁰ turns
turns
90⁰
Normal
Nominal
Nominal
speed
speed
Maximum
Maximum
speed
speed
Normal
Optimized
25% reductie in maximaal vermogen
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
8
3. Hulpsystemen: verwarming
• Geen emissies meer toegestaan
• Huidig vermogen 20 [kW]
Opties:
• Stoelverwarming
• Warmtepomp, ‘omgekeerde koelkast’
Warmtepomp:
• Vermogen 7 [kW]
• Max. 54 [kWh] per dag, worst case
• Verwarming: Max 30% totale energie
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
9
4. Opstellen van zero emissie concept(en)
Energieopslag
• Energieopslag Batterijcapaciteit benodigd bij 80% DOD*
300
• Keuze batterij heeft invloed op capaciteit
250 • Energie afhankelijk van verwarmingsvraag
• Tussenladen
[kWh]
200
150
100
50
0
PB-S
Li-ion
Li-ion TL
100% verwarming
LiTi TL
0% verwarming
*Referentie: huidige elektrische boot 250 [kWh] capaciteit zonder verwarming
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
10
4. Opstellen van zero emissie concept(en)
Energieopslag
Vergelijking volume:
Volume [m3]
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
PB-S
1
2
3
4
Li-ion
5
6
Li-ion TL
LiTi TL
Challenge the future
Tesla (x5)
11
4. Opstellen van zero emissie concept(en)
Netwerk
• Conceptueel
gelijkstroom
netwerk
Typisch wisselstroom
netwerk
Batterij
Batterij
ES
Motor
Motor
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
Omzetting
M
Motor
Motor
Omzetting
Omzetting
BT
Omzetting
Omzetting
Noodbatterij
Noodbatterij
Walaansluiting
Walaansluiting
SS
Hotel
Hotel load
load
ES
Omzetting
Omzetting
H
Hotel
Hotel load
load
(heat
pump)
(heat pump)
H
Omzetting
Omzetting
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
12
4. Opstellen van zero emissie concept(en)
Netwerk en laden
• Gelijkstroom netwerk aan boord
• Efficienter
• Minder componenten
• Minder omzettingen
• Gelijkstroom laadsysteem van elektrische auto’s
• Gecertificeerd
• ‘Turn key’ oplossing
• Minder componenten aan boord
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
13
Methode
• Wat verbruikt een rondvaartboot?
• Wat is het gevraagde vermogen?
• Waar kan het beter?
?
• Vergelijking diesel en elektrisch
!
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
14
5. Milieu prestatie indicatoren
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑒
𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥 =
𝑂𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑒
𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥 =
𝑂𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡
• Hulpvermogen en deellast in Amsterdam belangrijk!
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
15
5. Milieu prestatie indicatoren
Energie index
(genormaliseerd naar diesel=1)
𝐸𝑡𝑎𝑛𝑘
1
[Wh/(kg·km)]
𝐸𝐼 =
𝑛
⋅
𝑤
⋅
𝑑
𝑝
𝑝
0,8
𝑬𝒕𝒂𝒏𝒌 per dag:
0,6
• Diesel
• Loodzuur
0,4
• Li-ion
400 [kWh]
280 [kWh]
240 [kWh]
0,2
Data
• 𝑛0𝑝
• 𝑤𝑝
•𝑑
per dag:
passagiers
Diesel & diesel
gem. gewicht
burner
afstand
1
2
600 [-]
Lead-acid & heat
80
pump[kg]
54 Heating
[km]
100%
0% Heating
3
6
4
5
Lithium Ion AC &
heat pump
Lithium Ion DC &
heat pump
Challenge the future
16
5. Milieu prestatie indicatoren
Emissie index
𝐸𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥 =
𝑊𝑒𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑑
𝑛𝑝 ⋅ 𝑤𝑝 ⋅ 𝑑
[g/(kg·km)]
Uitgestoten emissie 𝑊𝑒𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑑 in [g]
Rondvaartboot elektrisch*
Rondvaartboot diesel (CCRI)
Snelle veerboot diesel
*afhankelijk van manier van opwekken en definitie index-grens
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
17
6. Conclusies concept
• Aandrijving
• Hoofdmotor
• Boegschroef
Diesel
Elektrisch
80-100
5-10
50
Reductie
5-10
[kW]
[kW]
38-50 %
0
%
20
7
[kW]
65
400
40-280
[kWh]
30-90 %
• Hulpvermogen
• Verwarming
%
• Energieopslag
• Capaciteit (afh. van
soort en opladen)
• Infrastructuur
• Standaard autolader
• Gelijkstroom netwerk
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
18
6. Eindontwerp
1
2
3
4
5
6
Challenge the future
19
Hier wordt geïnvesteerd in uw
toekomst. Dit project wordt mede
mogelijk gemaakt door het
Europees Fonds voor Regionale
Ontwikkeling van de Europese
Unie
Ontwerp van een zero emissie
rondvaartboot van de toekomst
Operationeel profiel, optimalisatie en energie in de
Amsterdamse grachten
Wednesday, 12 November 2014
Frank Jacobs
Challenge the future
20
Nota varen in Amsterdam 2.1
Pag. 40/51:
• De zero-emissie eis in 2020 heeft voor bemande, gesloten vaartuigen
geen betrekking op de energiebron voor het verwarmen van het
vaartuig. (...) In 2025 moeten (...) ook alle voorzieningen aan boord
van bemande, gesloten vaartuigen* voldoen aan de zero-emissie eis.
• Voor alle overige segmenten geldt dat met zero-emissie wordt
bedoeld dat ook de voorzieningen aan boord aan de zero-emissie eis
moeten voldoen in het in bovenstaand schema genoemde jaartal.
*vaartuigen t/m 14 m. Rondvaartboten > 14 meter vallen dus in de ‘alle overige segmenten’
categorie
Challenge the future
21
Operationeel profiel
Discrete blokken
• 90⁰ bochten
• Wal
• Manoevreren
• Nominale snelheid
• Gemiddelde snelheid
• Maximale snelheid
• Noodstop
Challenge the future
22
Hoofdaandrijving
Brandstofcel
Batterijen
+Prototype (Nemo H2)
+Levensduur
±Oplaadtijd
- Regelmatig onderhoud
- Infrastructuur
- Regelgeving (goedkeuren)
- Batterijpack nodig (trage
reactietijd cell)
- Milieu*
+Prototype (BlueBoat)
+Infrastructuur
+Reactietijd
±Regelgeving (goedkeuren)
±Kosten
- Regelmatig onderhoud
- EMI
- Beperkte levensduur
- Oplaadtijd (afh. van techniek)
*70% elektrische efficientie,
bovenop energiecentrale efficientie
Challenge the future
23
Hulpaandrijving
Vliegwiel
Supercapacitor
+Oplaadtijd
+Levensduur
+Snelle reactietijd
- Grootte
- Kosten
- Gewicht
+Oplaadtijd
+Levensduur
- Kosten
- Lineair afnemend voltage
- Energiedichtheid
Voorbeeld:
•4
• 250
• 1100
• 1.2
• 60000,-
Voorbeeld:
•1
• 45
• 270
• 0.20
• 23000
[kWh]
[kW]
[kg]
[m³]
[€/kWh]
[kWh] (20 ‘caps)
[kW]
[kg]
[m³]
[€/kWh]
Challenge the future
24
Volume en maten, aandrijving
Propulsion
Pod
Diameter propeller
L
pod
H
strut
H
total, incl fin
No gearbox
Axial
flux
Motor
Diameter propeller
H
D
Gearbox
L
W
H
0.65 m
1m
0.34 m
0.67 m
0.65 m
0.11 m
0.35 m
0.4 m
0.3 m
0.3 m
0.036 m3
Challenge the future
25
Volume en maten, warmtepomp
Heater Outdoor unit
L
W
H
Volume
1.3 m
0.9 m
0.3 m
0.4 m3
Indoor unit
L
W
H
Volume
Total
0.2 m
1.6 m
0.7 m
0.2 m3
indoor+outdoor
0.6 m3
Challenge the future
26
EMI mbt energiecentrale emissies
Emission Index
0,0500
0,0400
0,0300
0,0200
0,0100
0,0000
Diesel engine
EMI NOx
Power plant (hard coal)
Power plant (gas)
EMI CO2 (scaled with 100)
• Bron: European Environment Agency, 2008
• Geen transportverliezen meegenomen
Challenge the future
27
Business case elektrisch varen
revisited
Amsterdam 5 november 2014
Ruud Verbeek, Pim van Mensch
Hier wordt geïnvesteerd in uw toekomst.
Dit project wordt mede mogelijk gemaakt
door het Europees fonds voor Regionale
Ontwikkeling van de Europese Unie.
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Inhoud
Inzetprofiel werkboot
Business case elektrische rondvaart
Conclusies
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Vaarprofiel werkboot
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Vaarprofiel werkboot
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Inhoud
Inzetprofiel werkboot
Business case elektrische rondvaart
Conclusies
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
2013: focus op elektrisch en hybride met diesel
Conclusie 2013:
Kortste terugverdientijd (11 jaar) voor
volledig elektrisch met overdag bijladen,
daarna voor Pb-S met alleen s’ nachts
bijladen.
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Business case, aanpassingen t.o.v. 2013
Alleen volledig elektrische opties
Energieverbruik wat verhoogd en inclusief verwarming
(n.a.v. metingen TU Delft en TNO)
Accuprijzen aangepast
Aandrijflijn-ombouw van ca 70 k-EUR naar 80-85 k-EUR (excl.accu)
Zelfde aannamen als 2013:
Bedrijfstijd:
3000 uur per jaar
Brandstofprijs:
€ 1.05/liter, 4% prijsstijging per jaar
Electriciteitsprijs: € 0.12/kWh (0.30 voor snelladen), 2% prijsstijging/j
Rentevoet:
5%
Kosten ombouwtijd: 50.000 € (25.000 voor nieuw diesel)
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Business case, aanpassingen t.o.v. 2013
(EUR)
2013
2014
€ /kWh
2013
2023
€ /kWh
2014
2024
Li-ion
950
300
Li-ion, high energy
750
250
Pb-S:
130
130
Li-titanate
1100
350
Pb-S:
140
140
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Terugverdientijd volledig elektrisch aandrijflijn
• Inclusief heat-pump verwarming
• Li-ion accu vervanging
• Onderhoudskosten diesel en
elektrisch gelijk
Schone aandrijving Amsterdamse
2014
Bij latere ombouw worden Li-ion opties relatief gunstiger
2020
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Terugverdientijd volledig elektrisch aandrijflijn
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Optimalisatie energieverbruik
*
Accu capaciteit van 260  160 kWh
*
Gebruikt voor business case berekeningen
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Inhoud
Inzetprofiel werkboot
Business case elektrische rondvaart
Conclusies
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Conclusies
De elektrische aandrijving met Pb-zuur accu geeft momenteel de
kortste terugverdientijd (ca 12 jaar).
Als prijsdaling Li-ion zich doorzet, dan kan terugverdientijd terug naar
6 – 8 jaar in 2025
Verlaging van het energieverbruik door optimaal ontwerp en
(vaar)gedrag heeft een positief effect op de business case elektrisch
varen (terugverdientijd naar 8 – 10 jaar).
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Optie voor toekomstige ontwikkeling
2015
2020
2025
•
•
•
•
Pilots volledig elektrisch
2035
Aandrijflijn incl schroef
Verwarming / hotelfuncties
ICT – (vaar)gedrag – MPI / centraal monit.
Ontwerp tools
Living lab /
rondvaartboot van de toekomst
Ombouw volledige vloot
Infrastructuur
2030
Ontwikkeling laad
infrastructuur
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Contact
TNO Sustainable Transport and Logistics
Ruud Verbeek
Pim van Mensch
[email protected]
[email protected]
Phone: 08886 68394
088 866 33 20
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse
Elektrisch varen: Hoe creëren we draagvlak?
Sarah Bork
Boeggolf 5 November 2014
Mijn onderzoek
 Promotie onderzoek TU Delft & NHL
 Acceptatie van elektrisch varen
 Pleziervaart
 Rol van verschillende partijen
 Casestudy Amsterdam
Acceptatie van nieuwe technologie
Acceptatie van nieuwe technologie
 Nieuwe technologie heeft vaak (nog)
kinderziektes..
 Maar ook als technologie werkt, wil dat niet
zeggen dat mensen het ook willen
gebruiken..
Want ook de huidige techniek..
Wat “normaal” is verandert
Een e-boot alleen is niet genoeg
Geschikt vaarwater
Laad infrastructuur
Elektriciteit
Service verleners
Verwachtingen van de consument
Wetgeving
Acceptatie binnen organisaties
 Waternet stapt over op elektrisch varen
 [Binnen Zone 1]
 Dit heeft gevolgen voor de Schippers
 Hoe kan draagvlak voor elektrisch varen
gecreëerd worden?
Draagvlak creëren
 Kennis
 Vaardigheden
 Vertrouwdheid
 Relevantie
Case studie: Amsterdam
Het creëren van connecties
 De elektrische boot is onderdeel van
een groter systeem:





Infrastructuur
Wetgeving
Consumenten verwachtingen
Aanbod
…
 Voor acceptatie moeten e-boten en het
systeem op elkaar aansluiten
 Hier zijn veel verschillende partijen bij
betrokken
De puzzel passend maken:
Daar speelt u ook een rol bij!
 Hoe beïnvloed u de acceptatie van elektrische varen in
Amsterdam?
 Wat moet er nog veranderen?
[email protected]
Of je stopt de stekker er in….
Snelladen van
Rondvaartboten:
kleine stappen naar snel laden
Nota Varen in Amsterdam 2.1
beleidsdoelstelling:
Passagiersvaartuigen in het
segment Bemand Gesloten Groot
2020: boten die in 2015 niet aan de
Fase IIIb norm voldeden, dienen
zero emissie in uitstoot te zijn.
2025: alle boten in het segment
dienen zero emissie uitstoot te zijn.
Wat is Zero Emissie?
•
•
•
•
Elektrisch
Waterstof
Wind
En natuurlijk…
Electrisch dus
• Batterijen of passagiers?
Gewichtsprobleem speelt bij
boten geen rol, actieradius wel
Toekomst: meer
energieverbruikers aan boord:
•
•
•
•
Keukenfunctie
Flatscreens
Geluidsinstallatie
Mobiele telefoon opladers
Gaat allemaal af van actieradius.
Opladen duurt 10 uur per boot
Risico van uitval bij grotendeels of
volledig elektrische vloot door
falen bij opladen is groot.
Snelladen
kan dan een oplossing zijn
Begin 2014 op instigatie van APPM
contact tussen Allego/Alliander,
Heliox en Blue Boat Company.
Doel:
opzetten van netwerk van
snelladers voor rondvaartboten.
Uitgangspunten:
• 11 kWh laden in 10 minuten (= 1 rondje)
• Open laadprotocol
• Laadspanning van de boot tussen de
360 en de 800 Volt DC
• Snelladen ook mogelijk met
tractiebatterijen (lood-zuur)
Lader: 6 x 20 kW voor ‘s
nachtsladen of 120 kW voor
snelladen (=2kWh per minuut).
Toepassing gepland voor
streek/stadsbussen; tussentijds laden
via pantograaf of inductie op de
haltes
Beide mogelijkheden niet direct
toepasbaar voor vaartuigen.
Laden aan de steiger middels CCS
Mode 4 stekker. Uniform, toekomst
bestendig
Iedere
aanlegplek
op de
steiger krijgt
een eigen
laadpunt.
Waar staan we nu?
Rederijen met grote boten (Segment
Bemand Gesloten Groot) zijn druk bezig
met uitrollen van
elektrificatieprogramma’s. Daardoor
nog geen laadbehoefte voor een
stadsbreed programma; early adaptors
zullen de eerste stappen zetten.
Naar verwachting zal de eerste
laadpaal 2e helft van 2015 geplaatst
worden.
En dan begint de praktijk:
Hoe houden de batterijen zich?
In de aanloop van het project blijkt
er weinig tot geen ervaring met
snelladen met tractiebatterijen te
bestaan.
Testen geven aan dat met C=0,3
geladen kan worden maar dat dit
wel de levensduur van de batterij
negatief beïnvloedt.
Ion-Lithium is meer geschikt voor
snelladen maar is nog geen
bewezen kwaliteit. Wat kunnen we
leren van luchtvaart en
automotive?
Ruimtelijke aspecten:
een snellader is
Omgevingsvergunningsplichtig.
Maar stadsdelen
(of althans sommige)
zeggen toe mee te werken
aan het verlenen van een
omgevingsvergunning voor
het plaatsen van snellader.
In de komende jaren zal het
snelladen door zowel de
rederijen als de partijen Heliox
en Allego verder ontwikkeld
worden.
Amsterdamse rondvaartbranche
is, niet geheel vrijwillig, pionier in
elektrisch varen voor zware
toepassingen & snellaadtechniek.
We staan, kortom, aan het begin
van een nieuwe fase van
elektrisch varen.
Toekomstbeeld?
Vragen?
EFRO project
Schone aandrijving Amsterdamse

Download Report