Hoe ontwerp je een zeilschip voor de 21e eeuw?

wouter van dusseldorp mei 6, 2023mei 6, 2023

In Jeune Marine stond onlangs een al wat ouder artikel wat nader inging op de levenscyclusanalyse van een nieuw te bouwen zeilend vrachtschip. Het is namelijk verrassend moeilijk om een klimaatneutraal zeilschip te bouwen. Dit is des te meer nu onze normen op het gebied van veiligheid, gezondheid, hygiëne, comfort en voorzieningen ingrijpend zijn veranderd sinds het zeiltijdperk. Het zeilschip is per definitie geen koolstofneutrale technologie. Gedurende het grootste deel van de geschiedenis werden zeilschepen van hout gebouwd, maar toen werden hele bossen gekapt voor de scheepsbouw, en die bomen groeiden vaak niet meer terug. Aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw werden zeilschepen steeds meer van staal gemaakt, wat ook een aanzienlijke ecologische voetafdruk heeft.

Het idee van klimaatneutraal varen in de 21e eeuw staat nog meer ter discussie. Dit komt omdat we grondig zijn veranderd sinds het zeiltijdperk. In vergelijking met onze voorouders stellen we hogere eisen op het gebied van veiligheid, comfort, voorzieningen en netheid. Deze hogere normen zijn moeilijk te halen tenzij het schip ook een dieselmotor en generator aan boord heeft.

De wedergeboorte van het zeilschip
Het zeilschip beleefde de afgelopen tien jaar een bescheiden renaissance, vooral voor vrachtvervoer. In 2009 begon het Nederlandse bedrijf FairTransport met het verschepen van vracht tussen Europa en Amerika met de Tres Hombres , een zeilschip gebouwd in 1943. Het bedrijf blijft actief en heeft sinds 2015 een tweede schip in de vaart, de Nordlys (gebouwd in 1873). Momenteel zijn er naast verschillende nieuwbouw schepen in Frankrijk ook twee meertraditionele zeilschepen in ontwikkeling die vanaf de grond af worden opgebouwd: de Ceiba en de EcoClipper500 . De eerste wordt gebouwd in Costa Rica door een bedrijf genaamd Sailcargo. Het is gemaakt van hout en geïnspireerd op een Fins schip uit de 20e eeuw. De tweede is ontworpen door een bedrijf genaamd , dat wordt gerund door een van de oprichters van Dutch FairTransport, Jorne Langelaan. Hun EcoClipper500 is een stalen replica van een Nederlandse klipper uit 1857: de Noach .

“Oude modellen zijn niet per se de beste”, zegt Jorne Langelaan, maar wanneer een bewezen ontwerp wordt gebruikt, kun je zeker zijn van de prestaties. Een nieuw ontwerp is meer een gok. Ook is in de 20e en 21e eeuw navigatietechnologie ontwikkeld voor snelvarende schepen, wat een heel ander verhaal is dan schepen die vracht moeten kunnen vervoeren.

Zuiniger zeilschepen
Beide schepen – de een in aanbouw en de ander in de ontwerpfase – hebben de potentie om varend transport veel zuiniger te maken dan nu het geval is. Dit komt omdat ze een veel grotere laadcapaciteit hebben dan zeilschepen die momenteel in de vaart zijn. Naarmate een schip langer wordt, neemt de laadcapaciteit meer dan evenredig toe. De Ceiba (46 meter lang), wordt voortgestuwd door 580 m2 zeilen en vervoert 250 ton vracht. De EcoClipper500 (60 meter) wordt voortgestuwd door bijna 1.000 m2 zeilen en vervoert 500 ton goederen. Ter vergelijking: de Tres Hombres is met 32 meter niet veel korter, maar hij vaart met slechts 40 ton vracht – twaalf keer minder dan de EcoClipper500 . Een groter schip is ook sneller en arbeidsbesparend. De Tres Hombres heeft zeven bemanningsleden nodig, terwijl de EcoClipper500 slechts een iets grotere bemanning van twaalf heeft.

Levenscyclusanalyse van een zeilschip
Hoewel de EcoClipper500 zich nog in de ontwerpfase bevindt, staat dit schip in het artikel centraal. Dit omdat het bedrijf een levenscyclusanalyse van het schip heeft uitgevoerd alvorens te gaan bouwen. Uit de studie blijkt dat er ongeveer 1200 ton koolstof nodig is om het schip te bouwen. De helft van deze emissies wordt gegenereerd tijdens de staalproductie en ongeveer een derde door staalvormingsprocessen en andere scheepswerfactiviteiten. Oplosmiddelhoudende verven en elektrische en elektronische systemen zijn elk verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de uitstoot. Emissies geproduceerd tijdens de fabricage van zeilen zijn niet meegenomen omdat er geen wetenschappelijke gegevens beschikbaar zijn, maar een snelle tabelhoekberekening (voor zeilen op basis van aramidevezels) geeft aan dat hun bijdrage aan de totale koolstofvoetafdruk zeer laag is. De EcoClipper500 heeft hiermee een ecologische voetafdruk van 2g CO2 per tonkilometer, vijf keer lager dan die van een containerschip.

Als deze 1.200 ton uitstoot zou worden uitgesmeerd over een geschatte levensduur van 50 jaar, dan zou de EcoClipper500 een koolstofvoetafdruk hebben van ongeveer 2 gram CO2 per tonkilometer vracht, concludeert onderzoeker Andrew Simons, die de levenscyclusanalyse van schepen maakte. Dit is ongeveer vijf keer minder dan de koolstofvoetafdruk van een containerschip (10 gram CO2/ton-km) en drie keer minder dan de koolstofvoetafdruk van een bulkcarrier (6 gram CO2/ton-km).

Het vervoeren van één ton vracht over een afstand van 8000 km (ongeveer de afstand tussen het Caribisch gebied en Nederland) levert met de EcoClipper500 dus 16 kg koolstof op, vergeleken met 80 kg op een containerschip en 48 kg op een bulkcarrier. De verhoudingen zijn vergelijkbaar voor andere omgevingsfactoren, zoals aantasting van de ozonlaag, ecotoxiciteit, luchtverontreiniging, enz.

Hoewel het zeilschip een overtuigend voordeel heeft, is dat misschien niet zo groot als men zich kan voorstellen. Ten eerste is er, zoals Simons uitlegt, een kwestie van schaal. Een containerschip of bulkcarrier geniet op de EcoClipper500 dezelfde voordelen als de EcoClipper500 op de Tres Hombres . Er kan veel meer vracht in – gemiddeld 50.000 ton in plaats van 500 ton – en er is maar een iets grotere bemanning van 20-25 man nodig. Ten tweede zijn schepen op fossiele brandstof sneller dan zeilschepen, wat betekent dat er minder schepen nodig zijn om een bepaalde hoeveelheid vracht in een bepaalde periode te vervoeren. Het oorspronkelijke schip waarop de EcoClipper500 is gestationeerd, zeilde in 65-78 dagen van Nederland naar Indonesië, terwijl een containerschip deze reis in ongeveer de helft van de tijd maakt (via de kortere weg door het Suezkanaal).

Bouw een vloot van zeilschepen
Er zijn twee manieren om de CO2-uitstoot van zeilschepen verder te verminderen ten opzichte van containerschepen en bulkcarriers. Een daarvan is om hout te gebruiken in plaats van staal om de schepen te bouwen, zoals bij de Ceiba . Als de gekapte bomen terug mogen groeien (wat de fabrikanten van de Ceiba hebben toegezegd), kan zo’n schip zelfs als een koolstofput worden beschouwd.

Er is echter een goede reden waarom de EcoClipper500 van staal zal worden gemaakt: het doel van het bedrijf is niet om slechts één schip te bouwen, maar een hele vloot. Jorne Langelaan: “Er zijn tegenwoordig maar weinig scheepswerven die houten schepen kunnen leveren. Staal maakt het gemakkelijker om in minder tijd een wagenpark op te bouwen. Een mogelijk compromis is een composietconstructie, waarbij een staalskelet wordt verbonden met een houten kiel, planken en een dek. Andrew Simons: “Het zou de ecologische voetafdruk van de bouw halveren. Het zou ook mogelijk kunnen zijn om bovenbouw en sommige mast- en rondhoutsecties van hout te maken in plaats van staal.

In de toekomst zou een andere mogelijkheid om de uitstoot per ton-km van een zeilschip verder te verminderen, zijn om hem nog groter te bouwen. Hoewel de EcoClipper500 een veel grotere laadcapaciteit heeft dan de vrachtzeilschepen die momenteel in de vaart zijn, is het verre lang niet het grootste zeilschip dat ooit is gebouwd. Historische schepen als de Grande République (5.000 ton), de Parme (5.300 ton), de France II (7.300 ton) en de Preussen (7.800 ton) zijn meer dan 100 meter lang en kunnen meer dan tien keer de capaciteit vervoeren. de EcoClipper500*. Langelaan droomt al van een EcoClipper3000 .

Het artikel gaat verder in op de vraag of er een motor of generator in het schip moet komen. Het varen met passagiers vraagt namelijk ook om comfort als electra en warmte. Hoe dit gerealiseerd kan worden is nog een heel andere opgave.

Lees het gehele artikel op de bron: Jeune Marine