Eindrapport Haalbaarheid Walstroom Zeebrugge. Rapport DOSSIER NUMMER 001 CONSULTANCY ENGINEERING COMMISSIONING

CONSULTANCY ENGINEERING COMMISSIONING

Rapport DOSSIER 1218-001 NUMMER 001

Eindrapport Haalbaarheid Walstroom Zeebrugge Project: Haalbaarheidsstudie Walstroom Zeebrugge Opdrachtgever/Bouwheer: POM West-Vlaanderen Havenbestuur Zeebrugge MBZ

Studie in opdracht van MBZ en de POM West-Vlaanderen in het kader van het Interreg IVA-project ECO2PROFIT (Grensregio Vlaanderen-Nederland)

Ingenium nv Nieuwe Sint-Annadreef 23 8200 Brugge +32(0)50 40 45 30 T [email protected] E www.ingenium.be W

V3

2013-03-04

HS/BR

INHOUD INHOUD ....................................................................................................2 1

SAMENVATTING ................................................................................3

2

STATE OF THE ART ..........................................................................4

2.1 Standaardisatie .................................................................................................................... 4 2.2 Gerealiseerde walstroomprojecten ....................................................................................... 6 2.3 Toepasbare walstroomtechnologie....................................................................................... 7 2.3.1 Siemens ....................................................................................................................... 7 2.3.2 SAM Electronics ........................................................................................................... 8 2.3.3 ABB .............................................................................................................................. 9 2.3.4 Schneider Electric......................................................................................................... 9 2.3.5 Cavotec ...................................................................................................................... 10 2.3.6 NG2 - New Generation, Natural Gas .......................................................................... 12 2.3.7 Eneco - Utiliq .............................................................................................................. 13

3 3.1 3.2 3.3 3.4

4

INCENTIVES ..................................................................................... 14 Wetgeving .......................................................................................................................... 14 Brandstof ............................................................................................................................ 15 Havengelden ...................................................................................................................... 16 Steunmaatregelen .............................................................................................................. 17

ZEEBRUGGE .................................................................................... 18

4.1 Projectoverzicht .................................................................................................................. 18 4.2 Inventarisatie schepen ....................................................................................................... 20 4.3 Verbruik en vermogen ........................................................................................................ 21 4.3.1 Vermogen per scheepstype........................................................................................ 21 4.3.2 Verbruik per scheepstype ........................................................................................... 22 4.3.3 Verbruik en vermogen Zeebrugge .............................................................................. 24 4.4 Economische haalbaarheid ................................................................................................ 25 4.4.1 Randvoorwaarden ...................................................................................................... 25 4.4.2 Operationele kost ....................................................................................................... 25 4.4.3 Investering .................................................................................................................. 26 4.4.4 Total cost of ownership............................................................................................... 27 4.5 Milieu aspecten .................................................................................................................. 29 4.5.1 Emissies ..................................................................................................................... 29 4.5.2 Externe kost ............................................................................................................... 30

5

AANBEVELINGEN............................................................................ 33

1218-001 • Haalbaarheid Walstroom Zeebrugge

2

1

SAMENVATTING

Walstroom is ook wel gekend onder de termen cold ironing, onshore power supply, alternative maritime power, shore-side electricity of shore-to-ship power. Walstroom is het voorzien van een elektrische verbinding tussen wal en schip om toe te laten dat de scheepsgeneratoren uitgeschakeld worden tijdens het verblijf van het schip in de haven. Daardoor worden de rookgasemissies in de havens in sterke mate gereduceerd en wordt geluidshinder vermeden. Dit heeft een grote impact op de lokale luchtkwaliteit en reduceert de geluidshinder rond havens. Walstroom is in veel gevallen de meest kost-effectieve maatregel voor het reduceren van emissies in en rond havens. Om deze reductie van emissies te bereiken werden een aantal maatregelen opgelegd door diverse autoriteiten. Deze maatregelen bestaan uit het toestaan van belastingverminderingen op elektriciteit voor walstroomdoeleinden, de mogelijkheden tot projectsubsidies en de verplichting om brandstof met een laag zwavelgehalte te gebruiken in havens, de Noordzee, de Baltische Zee en de inlandse waterwegen op het Europese vasteland. Deze maatregelen hebben directe of indirecte invloed op de financiële haalbaarheid van walstroom in vergelijking met het gebruik van de scheepsgeneratoren. Een overzicht wordt gegeven in deel 4 van dit rapport. In dit kader werden in de laatste jaren een aantal walstroomprojecten geïnitieerd en gerealiseerd. Daarnaast werden een groot aantal haalbaarheidsstudies uitgevoerd. De recent gepubliceerde standaarden rond walstroom zullen een consensus teweegbrengen over de manier waarop walstroomtoepassingen gerealiseerd zullen worden. Deze standaarden gaan zowel uit van de internationale organisaties ISO en IEC, als van de classificatiebureaus, hoewel deze laatste de focus leggen op de scheepszijde van de walstroominstallatie. Een bespreking van de normering gebeurt in deel 3.1 van dit rapport. Als gevolg van de toename van walstroomprojecten bieden de meeste fabrikanten van elektrisch materieel in maritieme omgevingen ondertussen gestandaardiseerde en modulaire oplossingen aan voor het realiseren van walstroom in de meest uiteenlopende projecten. Het overzicht van de beschikbare technologie wordt gegeven in deel 3.2 van dit rapport. Op basis van de in dit project uitgevoerde inventarisatie in de haven van Zeebrugge werd de technische en economische haalbaarheid van een walstroominstallatie bekeken voor twaalf verschillende locaties. De realisatie van walstroom voor alle terminals en alle geïnventariseerde schepen blijkt absoluut niet economisch haalbaar te zijn. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt doordat er zeer veel schepen geretrofit moeten worden om walstroom te kunnen gebruiken terwijl Deze haalbaarheidsstudie geeft uitvoering aan deze schepen slechts een vrij beperkt het Interreg IVA-project “ECO2PROFIT”, waarbij aantal uur per jaar in Zeebrugge aangede POM West-Vlaanderen projectpartner is. meerd zijn. Desalniettemin blijkt dat de Hoofdpartner van het ECO2PROFIT-project is kost voor het vermijden van de emissie de POM Antwerpen, met daarnaast partners uit van een equivalente ton CO2 slechts Vlaanderen en Nederland (www.eco2profit.eu). 45€/ton bedraagt. Dit project kadert in de uitvoering van het INTERREG IVA-programma ‘Grensregio VlaandeDe realisatie van walstroom op die termiren-Nederland’. Het project wordt onder andere nals waar een klein aantal schepen gedugefinancierd vanuit Europa, de Provincie Westrende een lange tijd per jaar aanwezig zijn Vlaanderen en het havenbestuur Bruggein de haven is wel economisch haalbaar. Zeebrugge (MBZ). Het project ECO2PROFIT In deze gevallen is het aantal schepen speelt in op de klimaatproblematiek en wil de waar een reconversie dient te gebeuren CO2-voetafdruk van bedrijventerreinen reduceom te kunnen gebruik maken van walren door verhoging van de energie-efficiëntie en stroom zeer beperkt, terwijl het jaarlijkse door het stimuleren van de productie van herelektriciteitsverbruik hoog is. Bovendien nieuwbare energie op de bedrijventerreinen. blijkt dat op deze terminals 25% van het Eén van de projectdoelstellingen is het nagaan totaal aantal calls in Zeebrugge gerealivan de haalbaarheid van de aanleg van walseerd wordt. Aangezien dit scenario een stroomfaciliteiten in de haven van Zeebrugge. geactualiseerde terugverdientijd van rond Meer informatie over deze studie kan bekomen de 9 jaar heeft, is er geen kost maar winst worden bij ir. Patrice Vindevogel van MBZ (050 op het vermijden van een equivalente ton 54 32 11; [email protected]) of bij ir. Peter Clauwaert CO2. Deze winst bedraagt 7€/ton. van de POM West-Vlaanderen (050 40 72 05; [email protected]).


3

2

STATE OF THE ART

2.1 STANDAARDISATIE Standaardisatie is onontbeerlijk voor walstroomtoepassingen. De meeste schepen die van walstroom gebruik kunnen maken doen immers meerdere havens aan. Deze havens zijn dikwijls in verschillende landen gelegen, en het aandeel schepen dat transcontinentaal vaart is aanzienlijk. Daarom is het nodig dat er wereldwijde afspraken gemaakt worden rond spanningsniveaus, frequentie, veiligheidsprocedures enz. Een aantal van deze elementen worden voor zeevaart op vandaag al behandeld in de IEC/PAS 1 60092-510 High-voltage shore connection systems die dateert van 2009. Deze standaard wordt gezien de recente evoluties gereviseerd en vervangen door ISO/IEC/IEEE 80005-1 Utility connec2 tions in port -- Part 1: High Voltage Shore Connection (HVSC) Systems -- General requirements . ISO/IEC/IEEE 80005-1 gaat zowel in op aspecten aan scheepszijde als aan landzijde, en behandelt kwaliteitseisen, installatie en testprocedures. In de annexen van deze norm worden per scheepstype spanningsniveaus en aantallen parallelle kabels vastgelegd. Deze richtlijnen zijn weergegeven in onderstaande tabel. Dit betekent dat de spanningen in de havens gestandaardiseerd worden op 6,6 en 11 kV, bij voorkeur galvanisch gescheiden en dat er spanningstransformatoren aan boord voorzien moeten worden voor de schepen die niet aan deze standaardisatie voldoen. Frequentieomvorming wordt altijd aan wal voorzien. Scheepstype

Spanning

Kabel

vermogen

Roll-on Roll-off cargo and passenger ships

11 kV

1

6,5MVA

Cruise ships

11 kV en/of 6.6kV

In functie van max power rating

16-20 MVA

Container ships

6,6 kV

2

7,5 MVA

LNG Carriers

6,6 kV

3

10,7 MVA

Tankers

6,6 kV

Min 2

3,6MVA/cable

In grote lijnen stemmen de bovenvermelde spanningsniveaus overeen met de al gerealiseerde projecten.

1

IEC/PAS 60092-510 High-voltage shore connection systems, 2009

2

ISO/IEC/IEEE 80005-1:2012 Utility connections in port -- Part 1: High Voltage Shore Connection (HVSC) Systems -- General requirements


4

Figuur 1: Ports using OPS [www.onshorepowersupply.org] De normen en regelgeving voor schepen wordt onder andere vastgelegd door de diverse classificatiebureaus. Onder meer volgende bureaus hebben specifieke regelgeving rond walstroom:

3 4 5 6

3

•

Det Norske Veritas: Standard 2.25

•

Bureau Veritas:

•

ABS: guide for high voltage shore connection

•

Lloyds Register: Other Ship types and systems – On-shore power supplies

NR 557

4

5

6

Det Norske Veritas: Standard 2.25, 2012 Bureau Veritas:

NR 557, 2011

ABS: guide for high voltage shore connection, 2011 Lloyds Register: Other Ship types and systems – On-shore power supplies, 2012


5

Voor binnenvaarttoepassingen wordt de Europese norm NBN EN 15869-1 7 Schepen voor de binnenvaart - Elektrische landaansluiting gebruikt. Deze norm beschrijft de vereisten voor aansluitingen tot 63A. Er bestaat tot op vandaag dus geen normering voor walstroomtoepassingen op laagspanning, met aansluitingen groter dan 63A. Deze aansluitingen komen bijvoorbeeld voor bij riviercruises, waar vaak driefasige 400V 400A aansluitingen gebruikt worden. In de Nederlandse richtlijn Walstroom Binnenvaart uitgevaardigd door de Nationale Ha8 venraad worden deze aansluitingen wel beschreven en opteert met voor een driefasige 400V, 125A met CEE-stekker of 400A met ‘powerlock’-aansluitingen.

2.2 GEREALISEERDE WALSTROOMPROJECTEN Op www.onshorepowersupply.org worden de walstroomprojecten in een aantal havens omwille van hun specifieke karakteristieken in meer detail besproken. Hieronder wordt een korte situatieschets van deze projecten opgenomen. •

•

• •

• •

7 8

Gothenburg/Zeebrugge In Gothenburg werd in 2000 de eerste walstroominstallatie op hoogspanning voor vrachtschepen gerealiseerd door de haven van Gothenburg, Stora Enso, Wagenborg en Cobelfret. Deze schepen doen ook Zeebrugge aan, waar ook een walstroominstallatie op hoogspanning voorzien werd. Sinds 1989 was er al walstroom op laagspanning voor drie ROPAX schepen in Gothenborg. Gothenburg won in 2011 voor hun inzet op vlak van walstroom een Energy Globe Award. Antwerpen In de haven van Antwerpen werd een walstroomvoorziening voor containerschepen gerealiseerd door de the Independent Maritime Terminal en Independent Container Lines. Het oorspronkelijke doel was het verbeteren van de arbeidsomstandigheden aan boord en het reduceren van de milieuimpact. Het betreft de eerste installatie met frequentieomvorming op hoogspanning wereldwijd. Rotterdam In Rotterdam werd in de Hoek van Holland een walstroominstallatie gerealiseerd door Stena Line. Hierbij worden in totaal 4 ROPax schepen voorzien van walstroom. Los Angeles In de haven van Los Angeles werd walstroom voor het eerst gerealiseerd voor containerschepen in 2004. Hierbij werd de walstroom door de haven gerealiseerd en werd er een attractieve subsidieregeling voor schepen opgezet, wat leidde tot de bouw van een groot aantal schepen met walstroomvoorzieningen. Seattle Princess Cruise Lines implementeerde in 2005 walstroom op een kaai in de haven van Seattle en op twee cruiseschepen. Long Beach Een samenwerking tussen het havenbestuur van Long Beach en British Petroleum (BP) in 2008 resulteerde in de realisatie van de eerste walstroomtoepassing voor tankers.

NBN EN 15869-1 Schepen voor de binnenvaart - Elektrische landaansluiting, 2010 richtlijn Walstroom Binnenvaart, Nationale Havenraad, 2009


6

2.3 TOEPASBARE WALSTROOMTECHNOLOGIE Een groot aantal fabrikanten van elektrisch materieel biedt oplossingen aan voor het voorzien van walstroom. Hierbij dient een onderscheid gemaakt te worden tussen oplossingen voor binnenvaart en riviercruises en oplossingen voor zeevaart. Gezien de focus van deze haalbaarheidsstudie op de zeehaven van Zeebrugge wordt hier voornamelijk aandacht besteed aan de verschillende oplossingen voor zeevaarttoepassingen. 9

Op de onshore power supply website van het World Ports Climate Initiative (WPCI) worden de meeste fabrikanten die oplossingen voor walstroom voor zeevaarttoepassingen aanbieden opgelijst. Hierbij is het niet noodzakelijk zo dat al deze fabrikanten totaaloplossingen aanbieden. Een aantal onder hen focust op deelaspecten. Hieronder wordt een kort overzicht gegeven van de beschikbare technieken per fabrikant en de projecten waar deze technieken toegepast werden.

2.3.1 SIEMENS 10 Siemens groepeert zijn oplossingen voor walstroom onder de noemer SIHARBOR. Het gaat over een gestandaardiseerd, maar modulair concept voor zowel de scheepszijde als de walzijde van de walstroominstallatie inclusief de flexible kabelverbindingen. Frequentieomvorming kan eenvoudig toegevoegd worden via SIPLINK. Onder meer volgende projecten werden met Siemens technologie gerealiseerd: • • •

Flender Werft AG, Duitsland Schepen onder constructie worden van walstroom voorzien vanaf het 50Hz net van de scheepswerf. Frequentieomvorming wordt gerealiseerd met SIPLINK. Port of Lübeck / TransAtlantic, Duitsland Walstroomvoorzieningen voor de drie papierferries – TransPaper, TransPulp and TransTimber – van het Finse TransAtlantic met 400 V / 50 Hz aan boord Flensburger Schiffbaugesellschaft, Duitsland Walstroom voor het voeden van schepen in de scheepswerf met verschillende spanningen (400 V / 50 Hz, 440 V / 60 Hz, 690 V / 60 Hz).

Figuur 2: Overzicht van een 50/60Hz walstroominstallatie (bron: Siemens)

9

http://www.onshorepowersupply.org/

10

www.energy.siemens.com/hq/en/power-distribution/onshore-power-supply


7

2.3.2 SAM ELECTRONICS 11 Het modulaire walstroomconcept SAMCon wordt ontwikkeld voor installatie op grote en kleine schepen met 450 V, 6,6 of 11kV aan boord. Hierbij kan desgewenst frequentieomvorming voorzien worden tot 7,5 MVA. SAM levert alle nodige elementen zowel aan scheepszijde als aan walzijde. Er worden oplossingen in 20ft-containers aangeboden voor de retrofitting van bestaande schepen. Onder meer volgende projecten werden met SAM Electronics technologie gerealiseerd: •

•

Independent Container Line – Independent Marine Terminal (ICL-IMT), Hansadok, Antwerpen Wereldwijd de eerste installatie met frequentieomvorming voor containerschepen. Het convertorvermogen bedraagt 1 MVA. Levering van diverse walstroomsystemen voor China Shipping Container Line sinds 2003. Het eerste schip werd voorzien van walstooom in Los Angeles in 2004. Het schakelbord en de connectiepunten zijn ontworpen voor 440V en 3,8 MVA.

Figuur 3: Containeroplossing met automatisatie, hoogspanningsmateriaal en kabelhaspel voor containerschepen (bron: SAM Electronics)

11

www.sam-electronics.de/dateien/epd/amp.html


8

2.3.3 ABB 12 ABB biedt een geïntegreerd walstroomconcept aan. Hierbij zijn verschillende onderdelen beschikbaar: • Retrofits en nieuwe installatie van de elektrische infrastructuur op het schip • elektrische infrastructuur in de haven • Connectiepunten en controletools voor een veilige en naadloze vermogenstransfer Onder meer volgende projecten worden met ABB technologie gerealiseerd:

• •

•

Voor Stena Line B.V., een ferry operator realiseerde ABB de elektrische infrastructuur in de haven van de Hoek van Holland (Rotterdam) om tegelijkertijd verschillende aangemeerde schepen te voeden. ABB zal in samenwerking met Processkontroll Elektriska de noodzakelijke infrastructuur voorzien in de haven van Gotenburg om een groot aantal schepen van Stena Line van walstroom te voorzien. Er wordt 3 MVA en 11 kV ter beschikking gesteld van de schepen. ABB leverde in januari 2000 al een walstroomsysteem aan de haven van Gotenburg. ABB zal in opdracht van Ystad Hamn, het havenbestuur van Ystad in Zuid-Zweden, de walstroominstallatie leveren om tegelijkertijd verschillende schepen te voeden.

Figuur 4: Walstroomaansluiting voor Ro-Ro of cruiseschepen met vaste kraan (bron ABB)

2.3.4 SCHNEIDER ELECTRIC 13 Schneider Electric biedt een gestandaardiseerde plug- en play oplossing aan. Deze oplossing omvat zowel de energiedistributie als het energiemanagement. Het systeem wordt modulair opgebouwd en kan tot 20MVA vermogen leveren. Alle nodige componenten aan walzijde, gaande van schakelcellen en transformatoren tot frequentieomvormers kunnen voorzien worden in één of meerdere containers of ‘ShoreBoX’en. In functie van het vermogen en de nood aan frequentieomvorming stijgt het aantal benodigde containers. Daarnaast kan Schneider Electric ook instaan voor de schip naar wal verbinding, inclusief communicatie en de nodige aanpassingen op het schip. Onder meer volgende projecten werden met Schneider Electric technologie gerealiseerd:

•

12

Navantia scheepswerf, La Coruna, Spanje De bestaande installatie met roterende frequentieomvormers werd in 2006 vervangen door statische frequentieomvormers. De omvorming gebeurt van 15kV – 50Hz naar 440V – 60Hz en er kan tot 1.5 MVA aan de schepen geleverd worden.

www.abb.com/industries/us/9AAC159110.aspx

13

www.schneider-electric.com/solutions/ww/en/sol/17089982-shore-connection-forseaports?segment=4872983


9

• •

Waigaoqiao scheepswerf, Shanghai, China Deze walstroominstallatie wordt uitgevoerd op laagspanning, waarbij 380V - 50Hz omgevormd wordt aan 440V – 60Hz. Container port, California, US Deze walstroominstallatie komt tegemoet aan de strenge Californische regelgeving. In dit concept wordt geen frequentieomvorming toegepast, maar wordt door middel van transformatoren 20kV – 60Hz omgevormd in 6.6kV – 60Hz.

Figuur 5: Schematisch overzicht van de walinfrastructuur voor walstroom (bron: Schneider Electric)

2.3.5 CAVOTEC 14 Cavotec is voornamelijk actief op vlak van de kabelverbindingen en stekkers voor walstroomtoepassingen. Daarvoor ontwikkelden ze een aantal alternatieven, een vast en een mobiel systeem. Beide zijn geschikt voor 6,6 kV. De mobiele toepassing biedt het voordeel dat er geen plaats permanent ingenomen wordt en dat het op verschillende plaatsen ingezet kan worden. Er bestaat ook een gecombineerde oplossing, waar één 40ft container of twee 20ft containers aan boord geplaatst worden. Daarnaast levert Cavotec aansluitputten voor op de wal en connectoren tot 12 kV.

Figuur 6: Point of connection (POC) voor onder meer containerschepen (bron: Cavotec)

14

www.cavotec.com/en/_45//


10

De technologie van Cavotec werd al toegepast in een groot aantal projecten.

Figuur 7: Vaste kabelhaspel aan boord (bron: Cavotec)


11

2.3.6 NG2 - NEW GENERATION, NATURAL GAS 15 NG2 levert connectoren en kabelmanagementsystemen onder de noemer PLUG. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een geautomatiseerd geleidings- en locking-systeem om de zelfsluitende en waterdichte plug in het contact op de kade te bevestigen. De PLUG 300 mm² contact technologie kan gebruikt worden op verschillende spanningen (440V – 11 kV) en kan zodoende voor alle walstroomtoepassingen ingezet worden. Onder meer volgende projecten werden met NG2 PLUG technologie gerealiseerd: •

In oktober 2011 werd de eerste realisatie met PLUG technologie en in samenwerking met Nexans uitgevoerd voor de Color Magic, een ropax schip van Color Line. In de haven van Oslo werd de installatie op de kade voorzien.

•

De tweede installatie gebeurde in juni 2012 aan boord van de Color Fantasy, een ropax schip van Color Line, werd formeel goedgekeurd door Det Norsk Veritas en is nu in gebruik.

Figuur 8: NG2PLUG systeem in Oslo (bron NG2)

15

www.ng-two.com/plug-gb.html


12

2.3.7 ENECO - UTILIQ 16 Eneco en Utiliq hebben in Nederland het gros van de walstroomaansluitingen op laagspanning gerealiseerd. Het concept bestaat erin dat een database aangelegd wordt van geregistreerde gebruikers. Deze gebruikers kunnen een walstroomaansluiting activeren door inbellen of sms. Ook betaling via internet en kredietkaart is mogelijk. De nodige componenten worden ingebouwd in een elektrische kast aan wal, die zo goed als alle vormen kan aannemen. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen aansluitingen voor riviercruises, waar 400V 400A aansluitingen aangeboden wordt en voor binnenvaart, waar CEE stopcontacten tot 63A gebruikt worden.

Figuur 9: Walstroomkast voor binnenvaart ingepast als straatmeubilair (bron: Eneco)

16

www.walstroom.nl


13

3

INCENTIVES

3.1 WETGEVING Hoewel op vlak van luchtverontreiniging scheepvaart te verkiezen is boven wegtransport blijft de impact van schepen enorm. De verbranding van fossiele brandstoffen zorgt voor de uitstoot van fijn stof (PM10 en PM2.5), stikstofoxides (NOx), zwaveldioxide (SO2), koolstofdioxide (CO2) en vluchtige organische stoffen (VOC). Ook wanneer de schepen aan de kade liggen beïnvloeden deze emissies de luchtkwaliteit in de nabijgelegen woonkernen. Daarom werden een aantal Europese directives uitgevaardigd om de luchtkwaliteit te garanderen. De emissies afkomstig van scheepsmotoren worden gereguleerd door MARPOL. The International Convention for the Prevention of Pollution From Ships dateert van 1973 en is een conventie van de Internationale Maritieme Organisatie (IMO). De aanpassingen aan de voorschriften beschreven 17 in annex VI (2008) rond de rookgasemissies leggen limieten op aan onder meer het maximaal toegelaten zwavelgehalte van de brandstof. Bovendien werden de Noordzee een de Baltische Zee aangeduid als SECA (Sulphur Oxide Emission Control Areas) waardoor de vereisten nog strenger worden. Daarnaast legt de directieve 2005/33/EC van het Europees Parlement van 6 juli 2005 op dat schepen die langer dan 2 uur aangemeerd zijn in havens of die gebruik maken van inlandse waterwegen brandstof moeten gebruiken die maximaal 1% zwavel bevat. 18

Deze evoluties worden doorgezet in de commission recommendation van 8 mei 2006 on the promotion of shore-side electricity for use by ships at berth in Community ports (2006/339/EC). In deze aanbeveling worden de lidstaten aangezet om walstroom te promoten aangezien het gebruik van walstroom op vlak van luchtkwaliteit een veel groter voordeel biedt dan de omschakeling naar brandstof met een maximaal zwavelgehalte van 0,1%. Dit voordeel situeert zich voornamelijk op het vlak van NOx en fijn stof. Deze aanbeveling werd bijvoorbeeld door Nederland al vertaald in een subsidieprogramma Wal19 stroom Zeehavens . Tabel 1: Overzicht evolutie SOx-limieten in EU SOx limieten Zee en Marpol kade annex VI SECA EU-havens 2005/33/EC en binnenvaart

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 4,5% 1,5% 1,5%

3,5% 1,0%

0,5% 0,1%

0,1%

17

http://www.imo.org/ourwork/environment/pollutionprevention/airpollution/pages/the-protocol-of-1997%28marpol-annex-vi%29.aspx 18

COMMISSION RECOMMENDATION of 8 May 2006 on the promotion of shore-side electricity for use by ships at berth in Community ports (2006/339/EC) 19

Besluit Subsidieprogramma walstroom zeehavens, 3 september 2010 Nr. CEND/HDJZ-2010/1274 SCH


14

3.2 BRANDSTOF We kunnen de belangrijkste brandstofgroepen bij scheepvaart indelen in 3 groepen distillate marine (D), Intermediate fuel oil (IFO) en residual marine (RM). Fuel type Distillate Marine oil(DM)

Common Industry Name MGO (Marine Gas oil) MDO (Marine Diesel oil) Intermediate Fuel Oil (IFO) IFO Residual Marine (RM) (HFO) Heavy Fuel Oil Tabel 2: Overzicht brandstoffen

Example Fuel Grades DMX, DMA DMB, DMC IFO180, 380, IFO420 RMA,…,RML

DM bestaat uit gedistilleerde aardolieproducten. De overblijvende zware fractie na distillatie en kraken bestaat uit RM. De IFO wordt gevormd door het mengen van DM en RM. De MGO’s zijn de 100% gedistilleerde fracties en hebben het laagste zwavelgehalte en de beste verbrandingseigenschappen. De norm ISO8217:2005 splitst de MGO’s op volgens hun eigenschappen (o.a. het zwavelgehalte) in twee groepen: DMX en DMA. De brandstoffen die voldoen aan de 0,1%S grens vallen onder de categorie MGO (fuel grade DMA en DMX volgens de ISO8217:2005). Bijgevolg zal het gebruik van HFO en IFO in havens verdwijnen en zullen de hulpmotoren van grote zeeschepen werken op LSMGO (low sulphur marine gas oil) of low sulphur DMA. De eigenschappen van de LSMGO worden vermeld in Tabel 2. Characteristics fuel (0,1%S) Density at 15° [kg/m3] Viscosity at 40° [mm2/s] Sulphur content % (m/m) Cetane index 20 Specific energy content in lower colorific value (GJ/ton) Specific CO2-emission (kg/ton) Tabel 3 :Eigenschappen van Fuel (0,1%S)

890 Max 6000; min 2000 Max. 0,1% Min 40 42,7 3100

Gezien de eerder beschreven evoluties in de regelgeving rond het gebruik van brandstof wordt er algemeen verwacht dat de prijzen van zwavelarme brandstof zullen stijgen in functie van de toe21; 22 23 . In onderstaande figuur wordt de voorspelde prijsevolutie weergegeven . nemende vraag

Tabel 4: price estimates by SKEMA, COMPASS Voor wat betreft de financiële haalbaarheid van walstroom wordt in dit rapport de vergelijking gemaakt met de kost van brandstof met een zwavelgehalte van 0,1% in 2015 nl 656,24€/ton.

20

Volgens de norm ISO 3046-1:2002. Afwijkingen op hierop werden verwaarloosd. Op die manier dient er geen correctie te gebeuren op de SFC (specific fuel consumption) van technische fiches van fabrikanten van scheepsdiesels. 21 COMPASS (2010) – The COMPetitiveness of EuropeAn Short sea freight Shipping compared with road and rail transport, Transport & Mobility Leuven 22 SKEMA (2010) – Task 2 and 3 Impact Study on the future requirements of Annex VI of the MARPOL Convention on Short Sea Shipping, DG TREN 23 The 0.1% sulphur in fuel requirement as from 1 January 2015 in SECAs - An assessment of available impact studies and alternative means of compliance, European Maritime Safety Agency, 2010


15

Merk op dat dit een vrij conservatieve inschatting is in vergelijking met de gemiddelde prijzen voor MGO en MDO van het afgelopen jaar die rond de 750 € per ton liggen. In onderstaande figuur wordt de prijsevolutie volgens Bunkerworld.com weergegeven.

Figuur 10: Evolutie tijdens het laatste jaar van de gemiddelde dagprijzen voor MGO en MDO [bron: Bunkerworld.com]

3.3 HAVENGELDEN De Vlaamse havens hebben toegestemd om verlaagde havengelden toe te passen voor schepen met een lage ESI – index. Deze korting op het tonnenmaatrecht is een incentive voor rederijen om schepen in te zetten met lagere ecologische impact. De ESI-index wordt berekend op basis van de emissie van het schip, die opgedeeld wordt in NOx, SOx en CO2; Daarbij wordt een bonus toegekend voor schepen die erop voorzien zijn om walstroom te gebruiken. De ESI index varieert tussen 0 voor een schip dat net voldoet aan de huidige regelgeving en 100 voor een schip zonder SOx en NOx emissies en dat zijn energie-efficiëntie rapporteert of monitort. Er is een lijst beschikbaar van de deelnemende schepen. De beste schepen scoren nu ongeveer 80 punten. Het voorzien van een walstroominstallatie op het schip levert 11,29 punten op. De korting op de havengelden werd niet verrekend in de economische haalbaarheid.


16

3.4 STEUNMAATREGELEN Walstroom is opgenomen op de limitatieve technologieën lijst voor de ecologiepremie met een meerkostpercentage van 100% en een Ecologiegetal van 3. Grote ondernemingen en KMO’s kunnen aanspraak maken op een subsidie van respectievelijk 5 a 10% van de investering in walstroom, mits ze aan de voorwaarden voldoen. De Vlaamse overheid wil met de ecologiepremie ondernemingen stimuleren om milieuvriendelijk en energiezuinig te werk te gaan en zij neemt daarbij een gedeelte van de investeringskosten voor haar rekening. Hierbij worden er uitzonderingen gemaakt voor ondernemingen waar geen dominerende invloed is van de administratieve overheden en die lid zijn van het auditconvenant of het benchmarkingconvenant, als dat van toe24 passing is. De subsidiepercentages voor walstroom werden gewijzigd op 20/12/2012 en stegen naar 25% voor grote ondernemingen en 35% voor kleine ondernemingen. Hierbij wordt enkel de investering aan de kade meegenomen. Deze stijging werd niet meegenomen in de berekening van de economische haalbaarheid. Steun aan havenbedrijven wordt besproken in het havensubsidiebesluit van de Vlaamse regering van 14 december 2007. Dit besluit stelt dat de Vlaamse regering havenbedrijven financieel kan steunen voor investeringen in basisinfrastructuur en uitrustingsinfrastructuur. In het havendecreet wordt geen uitspraak gedaan of een groot deel van de walstroominfrastructuur als onderdeel van de uitrustingsstructuur gezien zal worden. Volgens bovengaande kan walstroom als uitrustingsinfrastructuur tot 20% gesubsidieerd worden. Dit is in lijn met de Aanbeveling van de Commissie van 8 mei 2006 mits de infrastructuur gebruikt kan worden door alle potentiële gebruikers. De realisatie van de walstroomvoorziening van IMT-ICL aan het Hansadok in Antwerpen werd door het Ge25 meentelijk Havenbedrijf Antwerpen en het Vlaams Gewest voor 45% gesubsidieerd. Steun aan rederijen en schippers kan ook gebeuren door het verlagen of vrijstellen van de belastingen op elektriciteit. Dit is op heden een federale materie. Zowel Duitsland als Zweden hebben een dergelijke aanvraag ingediend bij de Europese Raad en passen het op Europees niveau vast26 gelegde minimumtarief van 0,5€/MWh toe voor walstroom.

24

http://www.agentschapondernemen.be/themas/ecologiepremie

25

Lokale Maatregelen voor emissiereductie van binnenvaartemissies, Vlaamse Overheid - Departement LNE, afdeling Lucht, Hinder, Risicobeheer, Milieu en Gezondheid (Arcadis, TML, LDR), 2010 26

COUNCIL OF THE EUROPEAN UNION, Brussels, 14 June 201,1Interinstitutional File: 2011/0067 (NLE)


17

4

ZEEBRUGGE

4.1 PROJECTOVERZICHT In dit rapport wordt voor de schepen die in de haven van Zeebrugge aanleggen aan de terminals die gebruikt worden door de bedrijven die deelnemen aan de haalbaarheidsstudie walstroom Zeebrugge, de nodige informatie verzameld. Deze informatie betreft zowel de scheepstypes, en de bijbehorende vereisten als het potentieel voor het aanleggen van de walstroomaansluiting. De verkregen informatie wordt enerzijds aangewend om een gerichte selectie te kunnen maken in de toe te passen walstroomtechnologieën. Anderzijds zal op basis van deze gegevens de technische, en financiële haalbaarheid van walstroom op deze locaties bepaald worden. Hieronder wordt een overzicht gegeven van de deelnemende bedrijven, en van de terminals die ze gebruiken.

1 2 3 4 5

PSA CHZ – Oostkaai Westerhoofd ZIP – Albert II dok APM Albert II dok WWL Zuidelijk Insteekdok C.RO Brittannia-dok ICO Noordelijk Insteekdok Zuidelijk Insteekdok PBI Fruit Juice Noordelijk Insteekdok 6 Company 7 P&O Havendam 8 Portconnect NV Wachtkaai 203-204 9 DEME Verbindingsdok 10 Diverse Groothandelsdok Figuur 11: Overzicht Zeehaven van Brugge


Wielingendok

18

Op onderstaande figuur wordt een overzicht gegeven van de bestaande en de te onderzoeken walstroomaansluitingen. De rode cirkels geven aan waar op vandaag al walstroom gerealiseerd is. Het betreft: • Militaire haven Zeebrugge: een groot aantal walstroomaansluitingen op 400 V, op zowel 50 als 60 Hz, de frequentieomvorming wordt gerealiseerd door drie roterende frequentieomvormers. • Visserijkade Zeebrugge: 20 400V – 32A aansluitpunten voor visserijschepen, verdeeld over 10 elektrische kasten. • Wielingendok – Stora Enso: een walstroominstallatie op 6,6kV – 50Hz, waarbij het kabelmanagementsysteem op de schepen geïnstalleerd is. De aansluiting heeft een vermogen van 1,25 MVA. Er wordt geen frequentieomvorming toegepast. De gele cirkels geven aan waar er potentieel mogelijkheden zijn voor walstroom op laagspanning. Het betreft de wachtkaai in de voorhaven, en de nieuw aan te leggen steiger van DEME. De groene cirkels geven aan waar walstroom op hoogspanning onderzocht zal worden.

Figuur 12: Overzicht gerealiseerde (rood) te onderzoeken walstroomprojecten op laagspanning (geel) en op hoogspanning (groen) in de haven van Zeebrugge


19

4.2 INVENTARISATIE SCHEPEN A.d.h.v. de verkregen informatie tijdens de verschillende plaatsbezoeken, online beschikbare vaar27 28 schema’s en aankomst en vertrektijden verkregen van het havenbestuur werden de schepen die aanleggen in de haven van Zeebrugge geïnventariseerd. In totaal werden er 154 schepen geselecteerd om een representatief beeld te geven van de activie teit in de haven van Zeebrugge. Deze 154 schepen zijn iets meer dan 1/5 van het totaal aantal uniek schepen in Zeebrugge maar staan in voor ongeveer 50% van het aantal calls in Zeebrugge. De overige calls worden gemaakt door schepen die zeer zelden aanmeren in Zeebrugge, en zijn dus niet gunstig voor walstroom. De geïnventariseerde schepen die aanmeren aan de bestudeerde kaaien in de haven van Zeebrugge worden geklasseerd volgens hun functie. Onderstaande figuur is een weergave van de verdeling van de onderzochte schepen i.f.v. hun functionaliteit.

50% 40% 30% 20% 10%

47% 27%

14%

0%

3%

4%

1%

1%

1%

Figuur 13: Verdeling per type van de onderzochte schepen

27 28

www.marinetraffic.com, www.fleetmon.com, www.vesseltracker.com Aanmeer informatie van de havenkapiteindienst 2011


20

4.3 VERBRUIK EN VERMOGEN 4.3.1 VERMOGEN PER SCHEEPSTYPE Het vermogen per schip wordt berekend op basis van een percentage van het vermogen van de opgestelde hulpgeneratoren. Wanneer er geen hulpgeneratoren aanwezig zijn (vb.: binnenvaartschepen, baggerschepen) werd uitgegaan van een percentage van de hoofdmotoren. Het percen29 tage werd bepaald op basis van de methodiek die voorgesteld werd in een studie van TML en aangepast en verfijnd door Ingenium op basis van de info verkregen via de deelnemende bedrijven. Vessel type Average power (%) Peak power (%) Container 20% 25% Vehicles carrier 15% 20% Roro/cargo 25% 40% Dredging 10% 20% Tanker 25% 30% Ropax 22% 37% Estuair container 4% 5% Binnenvaartschip 7% 10% Tabel 5: gemiddeld vermogen en piekvermogen als percentage van het geïnstalleerd vermogen Per functie wordt een typerend schip afgeleid op basis van de beschikbare gegevens. Dit typeschip is representatief voor alle schepen met die functie die in Zeebrugge aanmeren, waarbij het principe van het gewogen gemiddelde gebruikt wordt. Dit gewogen gemiddelde is niet zuiver het gemiddelde over het aantal verschillende schepen, maar wordt gecorrigeerd in functie van het aantal calls in Zeebrugge en de aangemeerde tijd per call voor een bepaald schip. Dit principe zorgt ervoor dat de gegevens van het typeschip niet vertekend worden door het éénmalig bezoek van een schip met afwijkende karakteristieken. Voor walstroomtoepassingen is één van de belangrijkste beslissingscriteria immers de totale tijd dat een schip in de haven ligt.

Vessel type GT [ton] P_Av [kW] P_Peak [kW] Container 77.541 1.648 2.060 Vehicles carrier 35.756 506 675 Roro/cargo 25.926 529 847 Dredging 10.375 164 328 Tanker 16.448 581 697 Ropax 31.687 1.184 1.776 Estuair container 5.526 18 25 Binnenvaartschip 1.374 4 6 Tabel 6: gemiddeld vermogen en piekvermogen per scheepstype

29

Emissiemodel voor spoorverkeer en scheepvaart in Vlaanderen: EMMOSS (30/06/2007)


21

4.3.2 VERBRUIK PER SCHEEPSTYPE Vessel type

P_Av T_Av Elec. Fuel_NL Fuel_L Fuel_T [kW] [h/y] [MWh/y] [l/y] [l/y] [ton/y] 1.648 Container 111 183 5.461 43.069 41 506 Vehicles carrier 264 134 6.358 31.497 32 542 Roro/cargo 1.294 701 30.437 165.176 166 164 Dredging 394 65 5.272 15.250 17 514 Tanker 229 118 3.197 27.720 26 1.232 Ropax 1.714 2.111 86.365 497.335 496 18 Estuair container 1.597 29 3.535 6.940 9 4 Binnenvaartschip 748 3 808 740 1 Tabel 7: verbruik per scheepsstype P_Av: gemiddeld vermogen van het typeschip T _Av: gemiddelde tijd aan wal per typeschip per jaar Elec.: gemiddeld elektrisch verbruik per typeschip Fuel_NL: no-load diesel consumption [l/y] Fuel_L: load diesel consumption [l/y] Fuel_T fuel: total diesel consumption [ton/y]

De tabel toont de berekening van de elektriciteitsvraag en de hiermee het samengaande verbruik van de dieselgeneratoren voor elk typerend schip. Op basis van het gemiddeld vermogen per schip en de aangemeerde tijd per jaar kan het elektriciteitsverbruik voor walstroom per jaar berekend worden via onderstaande formule: 𝑀𝑊ℎ 𝑃_𝐴𝑣 ∗ 𝑇_𝐴𝑣 �= 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡. � 𝑦 1000

De berekening van het verbruik van de scheepsgeneratoren gaat uit van een aandeel te wijten aan belasting en een aandeel zonder belasting. Dit wordt meestal niet in rekening gebracht, maar aangezien de motoren vaak zeer laag belast worden aan de kade is het nullastverbruik verhoudingsgewijs allesbehalve verwaarloosbaar. Onderstaande figuur toont dat het brandstofverbruik per opgewekte kWh elektriciteit toeneemt bij lage belasting. De figuur is gebaseerd op technische fiches van scheepsdiesels van de fabrikant Eneria (Caterpillar). We merken op dat een scheepsgenerator ca. 0,25 liter brandstof per geproduceerde kWh elektriciteit verbruikt bij nominale belasting. In deellast kan dit oplopen tot 0,45 liter brandstof per geproduceerde kWh elektriciteit.

Specifiek brandstof verbruik [L/kWh]

0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000

540 kW 970 kW

1460 kW 1825 kW

Figuur 14: Brandstofverbruik per geproduceerde kWh elektriciteit (Liter/kWh) Als we bovenstaande grafiek voor verschillende dieselgeneratoren uitdrukken in liter per uur i.f.v. van de elektrische belasting bekomen we onderstaande grafiek. Hierbij werd een gemiddelde


22

motor van 1200kW gebruikt op basis van de gegevens van verschillende dieselgeneratoren van de fabrikant Eneria met een vermogen tussen 500 en 2000 kW. Indien het verbruik uitgedrukt wordt in liter per uur, valt op dat het verbruik lineair is met de elektrische belasting van de motor.

Verbruik (l/h)

400 350

y = 0,2356x + 21,606

300 250 200 150 100

50

0

0

200

400

600 800 Belasting (kWe)

1000

1200

Figuur 15: Verbruik i.f.v. belasting voor een 1200kW generator De vergelijking van bovenstaande grafiek is als volgt: 𝑙 𝑙 𝑘𝑊ℎ 𝑙 𝐹𝑢𝑒𝑙 𝑇 � � = 0,2356 � � ∗ 𝐸𝑙𝑒𝑐. � � + 21,606 � � ℎ 𝑘𝑊ℎ ℎ ℎ

De eerste term is verantwoordelijk voor het verbruik t.g.v. de last. De andere term is te wijten aan het nullastverbruik. Als de generator werkt op een lage nominale belasting, dan wordt het nullastverbruik steeds belangrijker. Het verbruik zonder last is evenredig met het motorvermogen. Indien we de formule per jaar i.p.v. per uur beschouwen en de tweede term uitdrukken i.f.v. het motorvermogen krijgen we volgende formule: 𝑙 𝑙 𝑘𝑊ℎ 𝑙 𝑃𝐼𝑛𝑠𝑡 [𝑘𝑉𝐴] ℎ � ∗ 𝐸𝑙𝑒𝑐. � � + 1,8 � � ∗ ∗ 𝑇𝐴𝑉 [ ] 𝐹𝑢𝑒𝑙 𝑇 � � = 0,2356 � 𝑦 𝑘𝑊ℎ 𝑦 ℎ. 100[𝑘𝑉𝐴] 𝑦

Bovenstaande formule kan ook uitgedrukt worden in ton brandstof per jaar: 𝐹𝑢𝑒𝑙_𝑇 � Met:

𝐹𝑢𝑒𝑙𝐿 [𝑙�𝑦] + 𝐹𝑢𝑒𝑙_𝑁𝐿[𝑙�𝑦] 𝑡𝑜𝑛 �= 𝑦 1177[𝑙�𝑡𝑜𝑛]

𝑙 𝑙 𝑘𝑊ℎ 𝐹𝑢𝑒𝑙_𝐿 � � = 0,2356 � � ∗ 𝐸𝑙𝑒𝑐. � � 𝑦 𝑘𝑊ℎ 𝑦

𝑙 𝑙 𝑃𝐼𝑛𝑠𝑡 [𝑘𝑉𝐴] ℎ 𝐹𝑢𝑒𝑙_𝑁𝐿 � � = 1,8 � � ∗ ∗ 𝑇𝐴𝑉 [ ] 𝑦 ℎ. 100[𝑘𝑉𝐴] 𝑦

In wat volgt worden deze formules gebruikt voor het berekenen van het no-load brandstofverbruik, en het verbruik gerelateerde brandstofverbruik. Hoe kleiner de verhouding tussen Fuel_NL en Fuel_L hoe kleiner het specifiek brandstofverbruik, en hoe efficiënter de generator gebruikt wordt.


23

4.3.3 VERBRUIK EN VERMOGEN ZEEBRUGGE In onderstaande tabel wordt het totaal verbruik van de schepen van de beschouwde terminals berekend voor walstroom en voor het gebruik van de dieselgeneratoren. In de laatste lijn wordt het elektriciteitsverbruik en het brandstofverbruik voor alle geïnventariseerde schepen in Zeebrugge weergegeven. Vessel type

Percentage examined

Elec. per typeship [MWh/y]

Total Elec. all Fuel_T per Fuel_T all typeships type types [MWh/y] [ton/y] [ton/y] Container 47% 183 13.163 41 2.969 Vehicle carrier 27% 134 5.482 32 1.319 Roro/cargo 14% 701 14.724 166 3.490 Dredging 3% 65 259 17 70 Tanker 4% 118 706 26 158 Ropax 1% 2.111 4.222 496 992 Estuair container 1% 29 59 9 18 Binnenvaartschip 1% 3 6 1 3 Total 154 ships 38.622 9.017 Tabel 8: Elektriciteits- en brandstofverbruik van de schepen in Zeebrugge In onderstaande tabel wordt weergegeven hoeveel typeschepen gelijktijdig aanwezig kunnen zijn op de onderzochte terminals in de haven van Zeebrugge. Merk op dat dit niet noodzakelijk correspondeert met een werkelijk gemiddelde aantal schepen, aangezien 1 groot schip weergegeven wordt als een equivalent aantal typeschepen. Het totaal vermogen dat deze schepen kunnen afnemen in de haven van Zeebrugge bedraagt ca. 26 MW. Dit vermogen heeft betrekking op de volledige toepassing van walstroom op alle beschouwde terminals, en zal in functie van de haalbaarheidsstudies uiteraard slechts gedeeltelijk gerealiseerd worden. Vessel type

Number of vessels

Power/vessel type Power Zeebrugge [kW] [kW] Vehicle carrier 10 725 7.236 container 3 3.012 7.587 roro/cargo 11 787 8.864 dredging 2 285 698 tanker 0 640 0 ropax 1 2.072 1.905 Estuair container 2 25 49 binnenvaartschip 2 6 12 26.351 total 31 Tabel 9: vermogen van de schepen in Zeebrugge


24

4.4 ECONOMISCHE HAALBAARHEID In wat volgt worden telkens twee scenario’s beschouwd. Het eerste scenario is het voorzien van walstroom op alle terminals, waarbij ook alle geïnventariseerde schepen voorzien worden om op walstroom te kunnen aansluiten. Hierbij worden de schepen die per jaar maar enkele dagen in de haven van Zeebrugge verblijven omwille van hun lage jaarlijkse verbruik niet meegenomen in de inventarisatie. In dit scenario wordt 50% van de calls in Zeebrugge op walstroom aangesloten. Het tweede scenario gaat enkel uit van die terminals waar er slechts een kleine investeringskost nodig is om de schepen te kunnen aansluiten op walstroom. Meer specifiek zijn dat de terminals waar een klein aantal schepen frequent terugkomt en de terminals waar een aantal schepen al uitgerust zijn om walstroom te kunnen gebruiken. In dit scenario wordt 25% van de calls in Zeebrugge op walstroom aangesloten.

4.4.1 RANDVOORWAARDEN De gehanteerde methodiek bij evaluatie van de economische rendabiliteit van het scenario met dieselgeneratoren t.o.v. walstroom is gebaseerd op EN 15459-2007 (Norm voor rendabiliteitsberekening van energieprojecten) waarbij een aantal project specifieke accenten aangebracht werden aan de algemene methodiek. 30

Een jaarlijkse prijsstijging voor aankoop van energie door de eindverbruiker van 1,8% zonder inflatie wordt aangenomen voor elektriciteit. Voor brandstof wordt een prijsstijging zonder inflatie 31 van 3,8% verondersteld. Met inbegrip van inflatie wordt de jaarlijkse prijsstijging respectievelijk 3,63% en 5,67% voor elektriciteit en brandstof. De jaarlijkse prijsstijging voor investeringen (mate32 rialen/arbeid) wordt gelijk gesteld aan 1,8% . Dit komt overeen met de gehanteerde inflatiegraad. 33 De actualisatievoet wordt gelijk gesteld aan 2,63% en komt overeen met de lange termijn rente van de nationale bank. De BTW werd niet in rekening gebracht. Het tijdskader van de doorrekening is 20 jaar. Er wordt aangenomen dat de installatie gebouwd wordt in 2014 en vanaf 2015 in dienst gaat gedurende 20 jaar (2015-2035).

4.4.2 OPERATIONELE KOST 4.4.2.1 ELEKTRICITEITSKOST Voor wat betreft de elektriciteitskosten werd uitgegaan van het geraamde jaarverbruik per terminal. Op basis van het jaarverbruik werden de terminals ingedeeld in klassen. A.d.h.v. benchmarking met andere industriële verbruikers werd een kostprijs per verbruiksklasse gedefinieerd. Een jaar34 lijkse prijsstijging voor aankoop van energie door de eindverbruiker van 1,8% (zonder inflatie) wordt aangenomen voor elektriciteit. Zo worden onderstaande prijzen bekomen voor het jaar 2015. Jaarlijks elektriciteitsverbruik [MWh/jaar]

Eenheidskost elektriciteit in 2015 [€/MWh - Excl.BTW]

10 tot 100 100 tot 1.000 1.000 tot 5.000 5.000 tot 10.000 10.000 tot 50.000 >50.000 Tabel 10: Eenheidskost elektriciteit in functie van het jaarlijks elektriciteitsverbruik

165 153 140 122 105 100

4.4.2.2 ONDERHOUDSKOST

30

Energie voorruitzichten voor België tegen 2030; November 2011; Federaal planbureau Evolutie prijs a.d.h.v.inschatting door SKEMA, COMPASS 32 Energie voorruitzichten voor België tegen 2030; November 2011; Federaal planbureau 33 Langetermijnrente gepubliceerd door de NBB op 21/09/2012 31

34

Energie voorruitzichten voor België tegen 2030; November 2011; Federaal planbureau


25

In de berekening van de operationele kosten voor het verbruik van de hulpmotoren werd rekening gehouden met een onderhoudskost. De onderhoudskost is afhankelijk van het nominaal vermogen van de hulpmotor en is evenredig met de geleverde elektrische energie. 0,010

Cost [Euro/kWh]

0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0

500

1000 1500 2000 Nominal Power [kW]

2500

3000

Figuur 16: Onderhoudskost hulpgenerator in functie van het nominaal vermogen 35

Voor wat betreft de onderhoudskost voor walstroom werd een onderhoudskost voor van 1% gerekend op de investeringskost. De onderhoudskost per schip werd gecorrigeerd i.f.v. de aangemeerde tijd. 4.4.2.3 OPERATIONELE KOST ZEEBRUGGE Voor alle geïnventariseerde schepen werd de operationele kost uitgerekend voor het gebruik van de scheepsgeneratoren en walstroom. Deze kost is opgebouwd uit de elektriciteitskost, uit de brandstofkost en de onderhoudskost zoals hierboven beschreven. De totale operationele kost werd weergegeven in onderstaande tabel. Zeebrugge Operational cost electricity [€/y]

4.416.350

Operational cost fuel [€/y]

6.191.922 1.775.572 Tabel 11: Operationele kost per terminal Savings on operational cost [€/y]

4.4.3 INVESTERING Om alle geïnventariseerde schepen te kunnen voorzien van walstroom moeten er op 12 terminals walstroomaansluitingen voorzien worden. Het gaat over 9 walstroomsystemen op hoogspanning, en drie systemen op laagspanning. De walstroompunten op hoogspanning nemen het grootste aandeel in het verwachte verbruik aan walstroom, maar ook verreweg het grootste aandeel in de kosten. Daarnaast moeten de 144 geïnventariseerde schepen in staat zijn om conform alle normen op walstroom aan te sluiten. Op sommige schepen is een door het classificatiebureau goedgekeurde walstroominstallatie aanwezig, zodat er quasi geen bijkomende investeringen nodig zijn. Andere schepen hebben reeds een hoogspanningsinstallatie aan boord, waardoor de investeringskosten sterk naar beneden gaan. Op het gros van de schepen dient er zowel een hoogspanningsinstallatie voorzien te worden, een bediening en controle installatie als een cable management system (in die gevallen waar het niet op de kade voorzien wordt). In onderstaande tabel wordt de totale investeringskost weergegeven.

35

Zie Annex A van de norm NBN EN 15459-2007: Economical data for energy systems


26

Beschrijving

Aantal

Walstroominstallatie hoogspanning Walstroominstallatie laagspanning Retrofitting aan boord van schepen Totaal Tabel 12: Investeringskosten walstroom.

Totale kost EUR excl. BTW

9 3 -

15.468.015 116.183 63.641.847

-

72.226.045

4.4.4 TOTAL COST OF OWNERSHIP De investeringskost omvat zowel de installatie aan wal, als de investering die gemaakt moet worden op de schepen. Gemaakte winst op verkoop van elektriciteit tussen de terminal en de individuele schepen werd niet in rekening gebracht. Er werd rekening gehouden met de ecologiepremie die 10% bedraagt van de totale investering aan wal. Voor wat betreft de onderhoudskost voor walstroominstallaties zowel aan walzijde als aan 36 scheepszijde werd een kost van 1% gerekend op de investeringskost. De onderhoudskost per schip voor de dieselgeneratoren werd berekend in functie van het geïnstalleerd vermogen van de hulpgeneratoren en de geleverde elektriciteit en werd dus gecorrigeerd in functie van de aangemeerde tijd.

Calculation period (year) Investments & Maintenance/Terminal (€) Investments & Maintenance/Ship (€) Energy Costs (€) Ecologie Premie (€) VAT (€) Total cost of ownership (€) Tabel 13: TCO – Fuel & Walstroom

Fuel

Cold ironing

20

20

0 1.271.507 163.423.201

19.594.699 63.690.451 98.445.632 -1.639.237

0

0

164.694.708

180.091.544

Figuur 17: TCO - Walstroom & Fuel voor alle geïnventariseerde terminals en schepen

36

Zie Annex A van de norm NBN EN 15459-2007: Economical data for energy systems


27

Bovenstaande tabel en grafiek tonen de geactualiseerde kostprijs van het scenario met dieselgeneratoren en het scenario met walstroom na 20 jaar. De terugverdientijd bedraagt meer dan 20 jaar, indien alle geïnventariseerde schepen aansluiten in dit project. De geactualiseerde terugverdientijd en de nodige investeringskosten zijn dermate hoog dat investering in walstroom over de hele haven van Zeebrugge weinig haalbaar lijkt. Als enkel die terminals geselecteerd worden waar een klein aantal schepen een groot aantal dagen per jaar aan de kade liggen, dan wordt de rendabiliteit sterk verbeterd. Dit wordt veroorzaakt doordat met name de totale benodigde investeringskost aan boord van de schepen sterk gereduceerd wordt. De walstroominstallatiesworden immers gebruikt door een kleiner aantal schepen. Dit betekent dat met name short-sea shipping terminals aangewezen locaties zijn voor het toepassen van walstroom. Daarnaast zijn ook de terminals waar weinig tot geen investeringen nodig zijn aan scheepszijde steeds interessant. Dit zijn de terminals waar laagspanning gebruikt kan worden aan scheepszijde, of waar schepen toekomen die reeds uitgerust zijn voor walstroom. De resulterende geactualiseerde kostprijs werd uitgezet in onderstaande figuur.

Figuur 18: TCO - Walstroom & Fuel voor een selectie van de best geschikte terminals en schepen De geactualiseerde terugverdientijd bedraagt ongeveer 9 jaar indien walstroom gerealiseerd wordt voor de selectie van de best geschikte terminals en kan dus economisch rendabel gerealiseerd worden. Onderstaande tabel is de weergave van de geactualiseerde gemiddelde elektriciteitsprijs gedurende 20 jaar, rekening houdend met de jaarlijkse prijsstijging voor elektriciteit en MGO, voor de beide scenario’s voor de geselecteerde locaties. Fuel Calculation period (year) 20 Gemiddelde elektriciteitsprijs over 20 jaar voor alle terminals[EUR/MWh] 211 Gemiddelde elektriciteitsprijs over 20 jaar voor de gunstige terminals[EUR/MWh] 224 Tabel 14: Gemiddelde elektriciteitsprijs per scenario over 20 jaar


Cold ironing 20 231 162

28

4.5 MILIEU ASPECTEN 4.5.1 EMISSIES De emissies die samengaan met de productie van elektriciteit aan boord van het aangemeerde schip door dieselgeneratoren worden vergeleken met de emissies die gepaard gaan met het verbruik van walstroom. Hierbij wordt er rekening gehouden met de Belgische mix voor de productie 37 van elektriciteit (bron: EMMOSS ) en het gebruik van MGO (0,1%S) met laag zwavelgehalte. Onderaan in de tabel werd de vermeden uitstoot voor de haven van Zeebrugge, bij een volledige overschakeling naar walstroom van de bestudeerde schepen aan de onderzochte terminals, weergegeven. Bij gebruik van groene stroom is de vermeden uitstoot bij benadering gelijk aan de uitstoot van de dieselgeneratoren aangezien de productie van groene elektriciteit geen emissies met zich meebrengt. 38

39

30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 Electricity Fuel(0,1%S)

CO2 [ton] 8.638 28.262

Uitstoot NOx [ton]

Uitstoot CO2 [ton]

Specific emisBe mix [g/kWh] EU25 [g/kWh] MGO 0,1%S ULSD 0,001%S sions [kg/ton] [kg/ton] 3100 CO2 221,314 3100 NOx 0,187 0,35 51,80 25 PM 0,002 0,03 1,95 0,31 SO2 0,067 0,46 2,00 0,02 Tabel 15: specifieke rookgasemissies voor elektriciteit en brandstoffen

500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 Electricity Fuel(0,1%S)

NOx [ton] 7,30 472,24

37

Emissiemodel voor spoorverkeer en scheepvaart in Vlaanderen: EMMOSS (30/06/2007) Service contract on Ship Emissions: Assignment, Abatement and Market-based Instruments; Entec (2005) 39 Lokale Maatregelen voor emissiereductie van binnenvaartemissies; ARCADIS (2011); Comparing Exhaust Emissions from heavy duty Diesel Engines Using EN 590 vs. Mk1 Diesel Fuel (2010) 38


29

Uitstoot SO2 [ton]

Uitstoot PM [ton]

20,00 15,00 10,00 5,00 Electricity Fuel(0,1%S)

PM [ton] 0,08 17,78

20,00 15,00 10,00 5,00 Electricity Fuel(0,1%S)

SO2 [ton] 2,61 18,23

Figuur 19:Weergave uitstoot walstroom t.o.v. dieselgeneratoren Opmerking: De huidige Belgische emissiewaarden voor elektriciteit zijn aan de lage kant door het grote aandeel nucleaire energie. Een stijging van de uitstoot van NOx, PM en SO2 voor de productie van elektriciteit wordt verwacht na de nucleaire uitstap.

4.5.2 EXTERNE KOST Externe kosten te wijten aan luchtvervuiling onder de vorm van PM, NOx, SO2 en VOC en bestaan uit milieu gerelateerde gezondsheidskosten, schade aan gebouwen en materialen, schade aan oogsten, schade aan het ecosysteem (atmosfeer, grond, water),... Van alle kosten zijn de gezondheidskosten de belangrijkste categorie. De externe kosten worden gedragen door de maatschappij. Voor scheepvaart zijn de belangrijke parameters het motortype, het scheepstype en de brandstofkwaliteit. In de berekening is uitgegaan van brandstof met een laag zwavelgehalte (LSMGO met fuel grade MDA). Naast kwantiteit van de uitstoot is de bevolkingsdichtheid nabij de bron van uitstoot een belangrijke factor. Uitstoot in havenkernen nabij stedelijke omgevingen veroorzaken grotere externe kosten dan havens verder verwijderd van woonkernen of dichtbevolkte gebieden. Door het toepassen van walstroom krijgen we een verschuiving van de emissies van de haven naar de Belgische elektriciteitscentrales. Dit gebeurt ook met de externe kost. 40

Tabel 16 toont de externe kosten voor de uitstoot van schadelijke stoffen in de haven van Zeebrugge en de Belgische elektriciteitscentrales. De omgeving van de haven van Zeebrugge wordt 41 net zoals de Belgische elektriciteitscentrales ingedeeld onder ‘Outside buit-up areas’, waardoor er geen verschil is in externe kosten voor NOx en SO2 tussen scheepsgeneratoremissies en elektriciteitsproductie. Wat uitstoot van partikels betreft kan men aantonen dat partikeluitstoot door verbrandingsmotoren een hogere mortaliteit tot gevolg heeft, wat zich weerspiegelt in de externe 42 kosten. Ook de sociale kosten voor door CO2 veroorzaakte klimaatsverandering worden weergegeven. Deze eenheidskosten zijn een grootteorde kleiner. External air polution cost [euro/ton] Ship engines in Zeebrugge Electricity production in Belgium Tabel 16: Externe kosten

Nox

SO2

PM10

CO2

10.400 10.400

22.000 22.000

73.000 26.800

20 20

Naast een verschil in externe kost te wijten aan de locatie van de uitstoot, blijft er ook een groot verschil tussen de hoeveelheid emissies per geproduceerde kWh elektriciteit van dieselgenerato-

40

Handbook of external cost in the transport sector (2007) Mariterm AB, Shore-Side electricity for ships in Ports, 2004 42 MIRA2010, Actualisering van de externe milieuschadekosten (algemeen voor Vlaanderen) met betrekking tot luchtverontreiniging en klimaatverandering 41


30

ren en elektriciteitscentrales. Bijgevolg zal het toepassen van walstroom resulteren in sterke reductie van de totale externe kost. In tabel 17 wordt de uitstoot van de geïnventariseerde schepen in Zeebrugge weergegeven bij het toepassen van enerzijds dieselgeneratoren en anderzijds walstroom. Daarnaast worden ook de totale rookgasemissies weergegeven als er enkel walstroom gerealiseerd wordt op de meest geschikte terminals in combinatie met brandstofverbruik op de overige terminals. Totale Rookgasemissie

Brandstof voor alle geWalstroom voor alle Walstroom voor meest inventariseerde schepen geïnventariseerde sche- rendabele terminals pen (50% van de calls) (25% van de calls) Nox [ton] 472,24 7,30 280,16 PM10 [ton] 17,78 0,08 10,49 SO2 [ton] 18,23 2,61 11,79 CO2 [ton] 28.262 8.638 20.028 Tabel 17: Totale rookgasemissies in functie van het gerealiseerde scenario


31

Onderstaande tabel is de weergave van de totale besparing op de externe kosten als alle besproken terminals met de geïnventariseerde schepen gebruik maken van walstroom. Externe kost

Externe kost door brandstofgebruik schepen

Reductie externe kost door scenario 1

Reductie externe kost door scenario 2

Nox [euro]

4.911.312

4.835.408

1.997.667

PM 10 [euro]

1.297.752

1.295.661

1.016.652

SO2 [euro]

401.132

343.603

141.669

CO2 [euro]

565.231

392.478

164.667

7.175.427 Total [euro] Tabel 18: Besparing op externe kosten

6.867.149

3.320.656

Deze jaarlijkse externe kost komt overeen met ca. 40% van de totale investeringskost aan wal voor walstroom op de besproken terminals. De gewijzigde regelgeving rond het zwavelgehalte in de brandstof in de SECA-gebieden heeft een grote impact op de externe kosten. Zonder de verplichting om brandstof met laag zwavelgehalte te gebruiken bedraagt de externe kost veroorzaakt door rookgasemissies voor de geïnventariseerde schepen meer dan 15 M€. Door het delen van het verschil in total cost of ownership (TCO) over 20 jaar tussen walstroom en het gebruik van brandstof door de equivalente vermeden tonnen CO2-uitstoot kan de eenheidskost voor het besparen van een ton CO2 berekend worden. De equivalente tonnen CO2 voor NOx, PM10 en SO2 worden berekend door het vermenigvuldigen van de uitstoot met de verhouding van de externe kost van NOx, PM10 of SO2 en de externe kost van een ton CO2. De kost voor het besparen van een equivalente ton CO2 bedraagt 45€/ton. Bij het investeren in walstroom voor een selectie van de meest gunstige terminals dalen de vermeden rookgasemissies. De corresponderende waarden staan in tabel 12. Door enkel de economisch rendabele terminals uit te rusten is het economisch gezien interessanter om walstroom te gebruiken dan brandstof. Daardoor wordt de kost voor het vermijden van een equivalente ton CO2 negatief. De kost wordt in dit geval -7€/ton.


32

5

AANBEVELINGEN

Uit de economische haalbaarheidsstudie blijkt dat het voor terminals actief op short-sea shipping of met binnenvaart nu al economisch interessant is om over te schakelen op walstroom. Het uitrollen van walstroominstallaties op de andere terminals blijkt vandaag niet rendabel te zijn doordat er te veel verschillende schepen omgebouwd zouden moeten worden om walstroom te kunnen gebruiken. Aangezien nieuwe schepen steeds vaker voorzien worden van walstroom zal walstroom in de toekomst ook op die terminals rendabel worden, en kan een verdere uitbouw van de walstroominstallaties gerealiseerd worden, zeker als er gemeenschappelijke projecten opgezet worden met andere zeehavens. Dit aspect wordt verder versterkt door de maatschappelijke baten veroorzaakt door het vermijden van rookgasemissies. Walstroom blijkt een kost effectieve maatregel te zijn om deze externe kosten te vermijden. Daarom worden volgende aanbevelingen gemaakt: •

Voor de terminals waar de resultaten van de haalbaarheidsstudie positief zijn is het aan te raden een vervolgtraject op te zetten. Dit vervolgtraject kan: o de walstroominstallatie aan wal verder detailleren, o de reconversie van de schepen bestuderen o synergieën met andere havens bekijken.

•

Omwille van de kortingen op de havengelden zullen meer en meer reders hun schepen registreren voor de Environmental Ship Index (ESI). Hierin wordt op vandaag al aangegeven of schepen uitgerust zijn met een goedgekeurde walstroominstallatie. Deze informatie is bepalend voor de evaluatie van de haalbaarheid van walstroominstallaties op de terminals, en wordt daarom best opgevolgd.

•

Bij de heraanleg van kaaien en terminals wordt best rekening gehouden met de toekomstige implementatie van walstroom. Daarom is het aan te raden om leidingengangen te voorzien waarin later de nodige walstroombekabeling voorzien kan worden.


33

Eindrapport Haalbaarheid Walstroom Zeebrugge. Rapport DOSSIER NUMMER 001 CONSULTANCY ENGINEERING COMMISSIONING

Recommend Documents