De energofielen

bekaert · Geplaatst: 12-12-2010 11:27:15 Onderwerp: nucleaire vrachtschepen

Liggen er straks nucleaire vrachtschepen in de havens van Antwerpen en Rotterdam?

Wie hoopt op een terugkeer van het zeilschip mag die droom weer opbergen. Het vrachtschip van de toekomst vaart op kernenergie. Net als een zeilschip produceert een nucleair schip geen luchtvervuiling, CO2 of lawaai. Maar het is niet afhankelijk van de wind, het kan veel sneller varen en het heeft een veel grotere laadcapaciteit. Een aantal invloedrijke bedrijven en instanties brengt met gedetailleerde studies het nucleaire vrachtschip weer onder de aandacht. Commerciële schepen op kernenergie worden al 60 jaar lang beloofd, maar nu lijkt de tijd er eindelijk rijp voor te zijn.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

De commerciële scheepvaart maakt gebruik van goedkope (want ongeraffineerde) brandstof die bijzonder vervuilend is. Het gevolg is dat de ongeveer 6.000 grote vrachtschepen de belangrijkste oorzaak zijn van luchtvervuiling in de ruime omgeving van havensteden en drukke vaarroutes. De scheepvaart produceert ook enorme hoeveelheden CO2, terwijl die uitstoot - net zoals die van de luchtvaart - niet mee in de statistieken wordt opgenomen. De druk om dat alles via wetgeving te veranderen en de scheepvaart te verduurzamen neemt toe, wat de kosten voor de rederijen flink zou doen stijgen. Geschat wordt dat de brandstofkosten met 50 procent omhoog zouden gaan als in 2012 nieuwe regels over de zwavelinhoud van scheepsbrandstof van kracht worden - regels die (hopelijk) steeds strenger zullen worden.

Ook de stijgende olieprijzen vormen een bedreiging voor het goedkoop verschepen van goederen - scheepsbrandstof mag dan veel goedkoper zijn dan andere brandstoffen, een schip verbruikt er wel heel erg veel van. Veelzeggend is het lot van de reeks supersnelle vrachtschepen die rederij Maersk een paar jaar geleden liet bouwen, de "B Class Ships". Die gestroomlijnde schepen offeren een aanzienlijk deel vrachtcapaciteit op voor een hoge snelheid van 30 knopen (55 km/h), maar liggen werkloos in een dok omdat de olieprijs sinds de bouw ervan flink is gestegen.

Revival van het zeilschip?

Er zijn de afgelopen jaren zinnige initiatieven genomen om het energieverbruik en de milieuverontreiniging van de scheepvaart aan te pakken. Zo zijn een aantal grote rederijen een stuk trager gaan varen, een maatregel die flink wat brandstof bespaart. Sommige vrachtschepen werden uitgerust met een grote, automatisch bestuurde vlieger die de motor bijstaat en daardoor 10 tot 50 procent brandstof bespaart. Andere rederijen namen het opmerkelijke initiatief om opnieuw goederen te vervoeren met negentiende eeuwse zeilschepen, die helemaal niet zo traag of onbetrouwbaar zijn als veel mensen denken. Er werden zeilschepen gebouwd die door één man via een automatisch bediend tuigage kunnen worden bestuurd. Experimentele zeilboten die worden ingezet voor snelheidswedstrijden laten bovendien zien dat de mogelijkheden van windkracht nog lang niet allemaal zijn verkend.

Nucleaire schepen zijn ook "proper"

Toch zijn de grote rederijen niet bepaald enthousiaste voorstanders van deze lowtech maatregelen. Daar zijn verschillende redenen voor, maar de belangrijkste is wel dat het inzetten van windkracht hoedanook zal resulteren in een scheepvaart die trager is en minder goederen kan vervoeren. Dat hoeft geen probleem te zijn als we onze verkwistende levenswijze enigszins zouden aanpassen, maar dat vloekt natuurlijk met het idee van economische groei. Economische groei is namelijk gebaseerd op steeds meer productie en steeds meer transport, wat moeilijk te verzoenen is met tragere schepen. Rederijen willen best milieuvriendelijker opereren, maar alleen als dat niks extra kost en als de trend naar meer en groter kan worden verder gezet. Het nucleair aangedreven schip past perfect in dat plaatje. Het biedt alle voordelen die een zeilschip biedt, maar combineert die met een veel hogere snelheid en laadcapaciteit.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Rederijen willen best milieuvriendelijker opereren, maar alleen als dat niks extra kost en als de trend naar meer en groter kan worden verder gezet.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

De voordelen van nucleair aangedreven schepen zijn veel groter dan je op het eerste zicht zou verwachten. Om te beginnen stoot een schip dat op kernenergie vaart geen vervuilende stoffen uit: geen CO2, geen zwaveloxide (SO2), geen stikstofoxide (NOx). Overschakelen op kernenergie zou de rederijen dus in één klap verlossen van lastige wetgeving en hoge boetes die broeikasgassen en luchtvervuiling moeten terugdringen. Bovendien zouden atoomschepen ook de nood aan "walstroom" overbodig maken: de aanleg van elektriciteitsinstallaties in havens om geparkeerde schepen van energie te voorzien. Nu maken aangemeerde schepen elektriciteit aan door middel van hun generatoren terwijl ze in de haven liggen, wat bijkomende lokale luchtvervuiling en lawaai produceert.

Nucleaire schepen varen sneller

Een tweede voordeel is dat een kernreactor een zeer grote actieradius en een hoog vermogen levert, maar tegelijk erg compact is. Het gevolg is dat er veel sneller gevaren kan worden dan met een gewoon schip, terwijl ondertussen ook nog eens de vrachtcapaciteit toeneemt. Een schip dat op stookolie vaart, kan in principe ook veel sneller varen dan nu, maar het probleem is dat er voor lange afstanden dan zoveel brandstof aan boord moet worden genomen dat er haast geen plaats meer overblijft voor de vracht. Van zodra een schip de "rompsnelheid" doorbreekt - een grens die enigszins vergelijkbaar is met de geluidsmuur voor vliegtuigen, maar veel lager ligt en afhankelijk is van de lengte en vorm van de scheepsromp - neemt het energieverbruik exponentieel toe.

Een voorbeeld kan dat verduidelijken. Als een schip 26.000 PK nodig heeft om 17 knopen snel te varen, dan zal het ongeveer 6,4 ton brandstof per uur verbruiken. Als die snelheid toeneemt tot 25 knopen, dan is er 32 ton per brandstof per uur nodig en stijgt het benodigde vermogen naar 130.000 PK. Als dat schip van New York naar Kaapstad vaart, heeft het 673.000 ton brandstof nodig bij een snelheid van 17 knopen en 2.300.000 ton brandstof bij een snelheid van 25 knopen. Dat betekent dus dat er meer dan anderhalf miljoen ton laadcapaciteit verdwijnt - een nog kostelijker zaak dan de meerkost van de fossiele brandstof zelf (bron). De overgang van steenkool naar olie als scheepsbrandstof werd overigens (deels) om precies dezelfde reden gemaakt: de energiedensiteit van olie is een stuk hoger dan die van steenkool.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Snellere schepen betekenen dat er evenveel vracht kan worden vervoerd met minder schepen, of meer vracht met evenveel schepen, wat in beide gevallen resulteert in hogere financiële opbrengsten.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Atoomschepen kennen die beperkingen niet. Hun kernreactor bevat voldoende brandstof om vele jaren rond te varen zonder bij te tanken. Een hogere snelheid heeft dus geen enkele invloed op de laadcapaciteit. Ideaal gezien bedraagt de actieradius van een nucleair schip 5 tot 10 jaar, zodat het "bijtanken" samenvalt met de algemene onderhoudsbeurt van het schip. Snellere schepen betekenen dat er evenveel vracht kan worden vervoerd met minder schepen, of meer vracht met evenveel schepen, wat in beide gevallen resulteert in hogere financiële opbrengsten. Door de hogere snelheid kan er ook beter geconcurreerd worden met vliegtuigen (er zijn nog geen vliegtuigen op atoomkracht ontwikkeld). Dat zijn allemaal eigenschappen waar rederijen warm voor lopen, uiteraard.

200 kernreactoren op zee

Nucleaire schepen zijn allesbehalve nieuw. Het onderzoek ernaar begon al in de jaren veertig van de twintigste eeuw en het eerste schip op kernenergie werd al in de jaren vijftig te water gelaten. Vandaag dobberen er ongeveer 140 nucleaire schepen rond, met in totaal 200 kernreactoren aan boord - één derde van het totale aantal kernreactoren op deze planeet. Het gaat echter vrijwel uitsluitend om militaire vaartuigen: kruisers, vliegdekschepen en duikboten.

In maart 2010 had de Amerikaanse marine volgens de World Nuclear Association 82 nucleair aangedreven schepen in dienst (11 vliegdekschepen en 71 onderzeeërs) met een totaal van 103 reactoren. Rusland heeft 1 atoomkruiser en 21 atoomduikboten. Het Verenigd Koninkrijk beschikt over 12 nucleaire onderzeeërs, China heeft er naar schatting 10 en India heeft er (sinds 2009) eentje. Frankrijk beschikt - als enig lid van de Europese Unie - over één nucleair vliegdekschip en 10 atoomduikboten. Een nog groter aantal militaire atoomboten werd na het einde van de Koude Oorlog afgedankt: op zestig jaar tijd zijn er in totaal 700 reactoren voor schepen gebouwd en gebruikt - méér dan er werden gebouwd op land.

Atoomvrachtschepen uit de jaren zestig en zeventig

Toch zijn er wel degelijk nucleaire vrachtschepen gebouwd. Het succes van kernenergie voor de aandrijving van militaire schepen leidde al gauw tot de verwachting dat ook de commerciële scheepvaart aan een nieuw tijdperk zou beginnen (zie bijvoorbeeld dit artikel van Science Digest uit 1957). In 1962 lanceerden de Amerikanen de NS Savannah, het eerste niet-militaire schip op atoomkracht. De naam van het schip verwees naar de SS Savannah uit 1818, het eerste zeilschip dat met een hulpmotor op stoomkracht werd uitgerust en daarmee een nieuw tijdperk inluidde. Pittig detail: het duurde nog 50 jaar eer stoomkracht algemeen ingang vond in de scheepvaart - evenveel tijd als er vandaag is verstreken sinds de lancering van de eerste commerciële atoomboot.

Het Amerikaanse atoomschip had een reactor van 74 megawatt (MW) aan boord, was 181 meter lang en kon zowel passagiers als vracht meenemen. De NS Savannah paste in het "Atoms for Peace"-programma, dat de wereld ervan moest overtuigen dat de Amerikanen kernenergie verder wilden ontwikkelen voor vredelievende doeleinden. Het schip was ontworpen als een showboot - het leek meer op een jacht dan op een vrachtschip - en was niet erg praktisch. Door de vloeiende vormen en de luxevoorzieningen voor de passagiers kon er slechts 8.500 ton vracht mee, die bovendien moeilijk in en uit te laden was. Het schip draaide daardoor uit op een commerciële flop, maar het was wel een technisch succes. De NS Savannah kon aan een snelheid van 20 knopen met één volle "brandstoftank" maar liefst 336.000 mijl aan één stuk varen - veertien keer de wereld rond. Het schip werd in 1972 uit de vaart genomen.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

De NS Savannah kon met één volle brandstoftank 14 keer de wereld rond.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ook de Duitsers, de Japanners en de Russen hebben atoomvrachtschepen gebouwd. De Duitsers lieten in 1970 de 172 meter lange NS Otto Hahn te water. Het schip beschikte over een reactor van 36 MW, vervoerde zowel passagiers als vracht, en bleef in die configuratie varen tot begin jaren tachtig. Daarna werd de nucleaire reactor vervangen door dieselmotoren - dat draaide goedkoper uit. De Japanners bouwden de NS Mutsu in 1970, maar het project werd geplaagd door technische problemen en kwam nooit echt van de grond. Nederland voerde in de jaren zestig ook onderzoek uit naar atoomboten (het project "NERO"), maar tot een realisatie kwam het niet.

Ijsbrekers

De Russen waren - en zijn - het meest succesvol met de bouw van civiele atoomschepen. De NS Sevmorput, een containerschip met een lengte van 260 meter en een reactor van 135 MW, is momenteel het enige vrachtschip ter wereld dat op atoomkracht vaart. De Sevmorput werd pas gebouwd in 1988, twee jaar na de ramp in Tsjernobil. Het schip, dat pas in 2003 voor het eerst moest worden "bijgetankt", wordt ingezet voor het bedienen van de Noord-Siberische havens en is in feite een ijsbreker die zelf vracht aan boord neemt.

.

De voormalige Sovjetunie beschikt ook over negen "gewone" nucleaire ijsbrekers, allemaal eigendom van de overheid. Ijsbrekers worden gebruikt om de vaarroute voor andere schepen vrij te maken. De Russen gebruiken ze al sinds 1959 in de Noordelijke Ijszee, waar het ijs tot drie meter dik kan zijn. Een ijsbreker met een klassieke motor heeft niet voldoende kracht om daar door te varen. Door de inzet van de atoomboten kunnen de Russen deze vaarroute 10 in plaats van 2 maanden per jaar gebruiken. De meeste Russische ijsbrekers hebben twee kernreactoren aan boord van elk 170 megawatt (MW), of een totaal vermogen van 340 MW (ter vergelijking: de kerncentrale in Borssele heeft een vermogen van 485 MW, elk van de twee reactoren in Doel heeft een vermogen van 460 MW).

Dertig jaar stilte

De Russen waren buitenbeentjes. Na het opdoeken van de Amerikaanse, Japanse en Duitse experimenten werd er in de rest van de wereld bijna 30 jaar lang niet meer over vrachtschepen op atoomkracht gepraat. Het idee leek begraven. Maar de technologie staat niet stil. Kernreactoren zijn verbeterd: ze zijn veiliger, goedkoper en compacter geworden. En de tijden zijn veranderd.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Schepen zijn veel groter geworden, wat nucleaire aandrijving interessanter maakt.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Schepen zijn veel groter geworden, wat nucleaire aandrijving interessanter maakt. We maken ons nu niet alleen zorgen over het opraken van fossiele brandstoffen, maar ook over de opwarming van het klimaat. En zoals vermeld dreigt de op stapel staande wetgeving over de kwaliteit van scheepsbrandstof het gebruik van klassieke brandstoffen veel duurder te maken. Kernenergie op land beleeft een renaissance, en in het zog daarvan wordt er nu ook plots weer over atoomschepen gepraat - serieus gepraat.

Nieuw onderzoek

Het Britse Backcock International - een invloedrijk bedrijf dat dienstverlening levert aan openbare sectoren zoals energie, transport en defensie - bracht eerder dit jaar een studie uit waarin de haalbaarheid van een nucleair aangedreven LNG-tanker werd onderzocht (LNG is vloeibaar aardgas). De conclusie van de studie luidt dat atoomkracht op bepaalde routes en voor bepaalde ladingen (zoals vloeibaar gas) een technisch én economisch haalbaar alternatief is. De technologische vooruitgang in het ontwerp en de bouw van reactoren heeft kernenergie als energiebron voor vrachtschepen aantrekkelijk gemaakt, aldus de onderzoekers. De investeringskost voor een atoomschip is weliswaar hoog, maar die meerkost wordt snel terugverdiend door de lagere brandstofkosten, de hogere snelheid en de toegenomen laadcapaciteit.

Drie weken geleden werd er opnieuw een studie over nucleaire vrachtschepen aangekondigd. Opvallend is één van de initiatiefnemers ervan: Lloyd's Register, het belangrijkste onafhankelijke keuringsinstituut dat regels opstelt voor de controle op de zeewaardigheid van schepen. Het werk van Lloyd's Register vormt de basis waarop verzekeringsmaatschappijen de risico's van schepen inschatten. De studie zal twee jaar in beslag nemen en wordt uitgevoerd in samenwerking met de Britse scheepsontwerper BMT Group, de Griekse scheepsrederij Enterprises Shipping and Trading (die het onderzoek financiert) en het Amerikaanse Hyperion Power Generation.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

De investeringskost voor een atoomschip is hoog, maar die meerkost wordt snel terugverdiend door de lagere brandstofkosten, de hogere snelheid en de toegenomen laadcapaciteit.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Dat laatste bedrijf specialiseert zich in "miniatuur"-kernreactors en kwam eerder al ter sprake in verband met decentrale atoomenergieopwekking op land (zie de updates bij het artikel "Een kerncentrale in je kelder"). De studie zal de haalbaarheid van nucleaire vrachtschepen onderzoeken aan de hand van het ontwerp van een op atoomkracht varende olietanker met een reactor van 70 megawatt.

Behalve aan de technische aspecten zal het onderzoek ook aandacht besteden aan de omkaderende wetgeving, die momenteel een obstakel vormt (vooral op het vlak van toegang tot havens). Dat deel van de studie wordt geleid door de International Maritime Organisation (IMO), alweer niet de eerste de beste instelling. Alleen al het belang van de deelnemers maakt duidelijk dat het idee serieus wordt genomen. En het lijkt wel alsof het resultaat al gekend is. In het persbericht stelt het consortium dat nucleaire vrachtschepen er "veel sneller zullen zijn dan de meeste mensen denken". Er wordt vooral potentieel gezien in bulkcarriers (schepen die bijvoorbeeld graan, steenkool, ijzererts of zand vervoeren), vrachten waarbij snelheid belangrijk is (een heel ruime definitie) en cruiseschepen.

Nadelen en risico's

Uiteraard leveren atoomschepen de gebruikelijke nadelen van kernenergie op. Ze produceren afval waar we geen blijf mee weten, als er iets mis gaat met een reactor kan dat catastrofale gevolgen hebben, en een ruimere inzet van kernenergie betekent ook een groter risico op de verspreiding van kernwapens. Bovendien is uranium geen hernieuwbare brandstof. De voorraden ervan worden momenteel geschat op 80 jaar bij het huidige gebruiksniveau - als kernenergie op ruime schaal zou worden ingezet voor de scheepvaart, blijft er dus minder over. Een vrachtschip heeft een levensduur van dertig jaar of langer.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kerncentrales op land kunnen niet zinken of met elkaar in botsing komen.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Het is ook de vraag of er bij het berekenen van de kostprijs rekening zal worden gehouden met de ontmanteling van de kernreactoren - een deel van de afgedankte vloot Russische nucleaire onderzeeërs ligt nog altijd te roesten in een baai. Gewone vrachtschepen worden naar ontwikkelingslanden gestuurd, waar ze met de hand worden ontmanteld. Die methode lijkt niet echt geschikt voor atoomschepen, wat de kosten van de afbraak fors zal opdrijven. Nucleaire vrachtschepen brengen bovendien meer risico's met zich mee dan kerncentrales op land. Die kunnen niet zinken of met elkaar in botsing komen. En wie gaat de schepen verzekeren? De atoomschepen die nu in dienst zijn, vallen allemaal onder de verantwoordelijkheid van overheden.

Angst voor risico's is "overdreven"

De World Nuclear Association noemt de angst voor de risico's van atoomschepen "overdreven" en stelt dat er ondanks de inzet van het grote aantal scheepsreactoren gedurende de laatste 60 jaar nog nooit ongelukken zijn gebeurd - of toch niet zoveel. Een aantal vroege Russische atoomboten is verongelukt, waarbij radioactiviteit vrijkwam. Maar in totaal hebben reactors op zee 12.000 jaar gewerkt zonder noemenswaardige ongelukken, ruim twee keer zoveel dan het aantal reactorjaren op land. Ze hebben hun veiligheid dus bewezen, klinkt het.

Bovendien, stelt de organisatie, zijn kernreactoren veel veiliger geworden. Dat wordt geïllustreerd door de Koersk, de 154 meter lange Russische duikboot die in 2000 zonk met 118 bemanningsleden aan boord. Ondanks de heftige explosies veroorzaakt door de torpedo's (seismische stations maten een kracht van 4,2 op de schaal van Richter) bleven de kernreactoren intact en kwam er geen radioactiviteit vrij.

Gedroomd doelwit voor terroristen

Toch vallen er een aantal bedenkingen te maken bij deze geruststellende woorden. Ten eerste zijn vrachtschepen geen militaire schepen. Oorlogsschepen zijn bijvoorbeeld niet onderhevig aan de wetten van de markt, die reders er maar al te vaak toe bewegen om zoveel mogelijk kosten te besparen. Menig scheepsramp bewijst dat minder strenge voorzorgen wel degelijk ongelukken kunnen veroorzaken.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Een LNG-tanker met nucleaire aandrijving kan voor spectaculair vuurwerk zorgen.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Vrachtschepen worden ook niet beschermd zoals militaire schepen, die altijd een backup van militaire vliegtuigen of andere oorlogsschepen hebben. Met andere woorden: een nucleair vrachtschip, of het zich nu op zee bevindt of in een haven, is een gedroomd terroristisch (of oorlogs-) doelwit. Dat er in één van de studies voor een LNG-tanker wordt gekozen, is daarom een beetje vreemd. Sommige experts wijzen er al geruime tijd op dat de ontploffing van een LNG-tanker (zonder nucleaire aandrijving) een kracht zou ontwikkelen die vergelijkbaar is met die van een kleine atoombom: iedereen binnen een straal van iets meer dan 1 kilometer zou derdegraads brandwonden oplopen. Zo'n schip combineren met een nucleaire reactor kan dus voor heel wat vuurwerk zorgen. Piraten die een vrachtschip kapen, hebben overigens meteen alles in huis om kernbommen te maken. Een kerncentrale op land (of een militair schip) is veel lastiger te enteren.

Tot slot: dat beide, recente studies zich richten op de ontwikkeling van een nucleair aangedreven olietanker (Lloyd's Register) en gastanker (Babcock International) is enigszins ironisch, gezien kernenergie wordt voorgesteld als een alternatief voor olie en gas. Niet alleen de brandstof (uranium), maar ook de lading (olie, gas) is met uitputting bedreigd.

© Kris De Decker
http://www.lowtechmagazine.be/2010/12/nucleaire-vrachtschepen.html