Als het om milieuvriendelijkheid gaat, hadden batterijen nooit een koorknaapjes-imago, vooral niet als het tijd werd om uitgezongen exemplaren af te voeren, maar sinds de klimaatrevolutie is de batterij zowaar zo’n beetje uitgegroeid tot het toverwoord. Installeer een batterij onder elke motorkap en het komt misschien toch nog goed met de aarde, zo lijkt het devies geworden. Minder makkelijk gaat dat echter in de grote containervaart, waar de batterij tot nu toe vooral een schurkenrol heeft en waar deze dekselse energiedrager de heldenstatus nog moet zien te bevechten.

Dé pionier als het om elektrische containerscheepvaart gaat, het Noorse schip ‘Yara Birkeland’ (120 teu), doet zijn werk veilig binnen de fjorden. Twee elektrische containerschepen van 700 teu die de Chinese rederij Cosco eind dit jaar in de vaart wil brengen, aangekondigd als grootste elektrische containerschepen ter wereld, gaan varen op de Yangtze-­rivier tussen Shanghai en Wuhan.

Elektrische containerschepen

Dat we na elektrische auto’s, e-trucks en batterij-binnenvaartschepen straks ook echt grote elektrische containerschepen op volle zee gaan zien, is een utopie, zo is steevast aangenomen door de kenners. De afstanden zijn veel te groot – waar zou je op de Indische of Stille Oceaan een laadpaal kunnen neerzetten? – om nog maar te zwijgen van de afmetingen van de schepen, die reusachtige batterijen zouden vergen die te veel gewicht in de schaal zouden leggen en aan boord te veel ruimte zouden afsnoepen ten kosten van de laadcapaciteit.

De genoemde rivierschepen van Cosco worden straks aangedreven door 36 batterijen die elk zo groot zijn als een twintigvoets zeecontainer. Wie met dat weetje in het achterhoofd gaat rekenen en in gedachten op de Maasvlakte met superlijm alle batterijen achter elkaar plakt die nodig zouden zijn om een aldaar afgemeerde containergigant van 24.000 teu van zijn plek te krijgen, ziet een batterijenbouwwerk voor zich dat zich uitstrekt tot aan het naaktstrand van Hoek van Holland.

Economisch haalbaar

Een mission impossible voor de batterij is de zeescheepvaart volgens de wetenschap evenwel misschien toch niet. Met name het dalen van de kostprijs van batterijen schept mogelijkheden voor elektrische containerscheepvaart, betoogden de onderzoekers Jessica Kersey, Natalie D. Popovich en Amol A. Phadke, werkzaam aan universiteiten in de Verenigde Staten, in de Britse wetenschappelijke publicatie Nature.

Haken en ogen zitten er zeker aan het elektrificeren van zeeschepen, zien de drie wetenschappers, maar interregionale containerscheepvaart tot aan een afstand van zo’n 1.500 kilometer wordt door het snel dalen van de prijzen van batterijen beslist economisch haalbaar en gaat nauwelijks ten koste van de laadcapaciteit, stellen ze. Een elektrische overtocht Rotterdam-Felixstowe (215 kilometer) zou volgens het trio zeker geen probleem vormen. En worden de milieukosten meegewogen in het kostenplaatje, dan wordt de batterij volgens de onderzoekers economisch haalbaar tot een vaarafstand van 5.000 kilometer, waardoor ook pakweg Genua (4850 kilometer) binnen batterijbereik komt. Zo zou nog dit decennium 40% van de wereldwijde containerscheepvaart geëlektrificeerd kunnen worden, betoogt het trio.

Dat batterijsystemen gewicht met zich meebrengen en ruimte innemen, hoeft volgens de wetenschappers niet altijd een onoverkomelijk probleem te zijn. Een kleiner containerschip met een reikwijde tot 5.000 kilometer moet uit de voeten kunnen met een LFP- ­(lithium-ijzerfosfaat-) batterij van vijf gigawatt-uur, aldus de onderzoekers. Zo’n batterij weegt naar schatting 20.000 ton en doet de diepgang van het schip met 1 meter toenemen, waarmee het schip ruim binnen de diepganglimiet kan blijven. Bij schepen die verder dan 5.000 kilometer moeten varen, zou de batterij wél tot te veel diepgang leiden.

Ballastsystemen

Aangaande het gewichts- en ruimtevraagstuk stellen de onderzoekers voorts, dat ze mogelijkheden zien om traditionele ballastsystemen (watertanks) te bedanken voor hun trouwe diensten en hun rol gedeeltelijk of zelfs helemaal te laten overnemen door de batterijsystemen, die volgens hem als voordeel hebben dat ze op strategische posities in het schip geplaatst kunnen worden zodat de laadcapaciteit er zo min mogelijk hinder van ondervindt.

En doordat je op een volledig op elektriciteit varend schip bovendien de motor en brandstoftanks kunt weglaten, zou het batterijsysteem op middelgrote containerschepen (van pakweg 7.500 teu) in theorie probleemloos kunnen laten varen op afstanden tot 3.000 kilometer, aldus de wetenschappers. Maar wil je dat schip inzetten voor een afstand die beter bij een vaartuig van deze grootte past, 20.000 kilometer, dan heb je een batterij nodig die zo groot is dat-ie een derde van de laadcapaciteit oppeuzelt, 2.500 teu.

Tussen de theoretische en praktische toepasbaarheid lijkt dus nog een kloof te zitten, maar de onderzoekers benadrukken de toekomstmogelijkheden. Zo zou het volgens hen 24 uur kosten om met een oplader van 220 megawatt een 7500 teu containerschip weer volledig op te laden, wat gelet op de gemiddelde duur van havenaanlopen (van 31 uur voor kleinere containerschepen tot 97 uur voor de grote) wat hen betreft dus prima in de haven kan gebeuren. Maar voor langere zeereizen kunnen onderweg oplaadpunten worden gerealiseerd op strategische plekken als het Suezkanaal, het Panamakanaal, de Straat van Malakka en Kaap de Goede Hoop.

Reusachtige uitdaging

Ondanks dat het al een reusachtige uitdaging zou zijn om wereldwijd die 40% van de containervaart te elektrificeren die wordt afgewikkeld over afstanden van minder dan 5.000 kilometer en alle beren die de wetenschappers op de weg zien als het om langere afstanden en grotere schepen gaat, dromen ze in hun onderzoek hardop van batterijen in het diepzee-verkeer. Op de genoemde scheepvaartknooppunten liggen schepen vaak toch te wachten voor ze door mogen, dus tijd genoeg voor een oplaadbeurt, denken ze. ‘Het opbreken van de langste zeeroutes in segmenten kan een nog veel groter percentage van de maritieme wereldhandel mogelijk maken.’

Toch zal de toepasbaarheid van batterijen op zeeschepen zich volgens de onderzoekers in de praktijk voorlopig eerst beperken tot kleinere schepen op kortere afstanden, en het type lithium-­ion batterij dat daarvoor volgens hen het meest geschikt is, is de eerdergenoemde LFP-batterij waarmee ze hun berekeningen deden. LFP-batterijen hebben een langere levensduur, laden sneller op en zijn minder gevoelig voor oververhitting dan de lithium-ion batterijen van het NMC- (nikkel, mangaan en kobalt-)type dat zich met zijn hogere energiedichtheid leent voor de langere afstanden.

Transportverzekeraar TT Club waarschuwt voor de ‘razendsnelle ontwikkeling van batterijtechnologie’. Het vervoer van lithium-ion batterijen, ook van lichter ontvlambare soorten, in containers en het transport van elektrische auto’s gaat meestal goed, aldus TT Club, maar als het fout gaat, gaat het goed fout. De verzekeraar drukt de logistieke sector op het hart dat die ‘een duidelijk begrip moet hebben van de gevaren, waaronder brand, explosies en emissies van giftig gas’.