Masterclass: Walstroomaansluitingen en prijzen – wat kost walstroom per kWh?
Hoe walstroomaansluitingen worden gedefinieerd, hoe EU-havens ze prijzen en wanneer aansluiten voordeliger is dan brandstof verstoken
AFIR en FuelEU Maritime maken het gebruik van walstroom (OPS) vanaf 2030 effectief verplicht in belangrijke EU-havens, maar geen van beide regelgevingen zegt iets over wat walstroom zou moeten kosten of hoe deze geprijsd moet worden. Er is een technisch kader, er is een regelgevingskader, maar er is geen prijskader. Voor iedereen die een walstroomproject ontwikkelt, is dat ontbrekende onderdeel de volledige businesscase.Deze masterclass behandelt drie dingen. Ten eerste, wat walstroom daadwerkelijk is, de terminologie die in de sector wordt gebruikt en de methodologie die wij bij Sustainable Ships
gebruiken om één walstroomaansluiting en de verschillende lagen van infrastructuur op terminal-, haven- en nationaal niveau te definiëren. Ten tweede, de prijsstelling: welke prijsmodellen worden waargenomen in EU-havens, wat schepen momenteel per kWh betalen en hoe dit zich verhoudt tot de kosten van het opwekken van elektriciteit aan boord wanneer onderhoud, EU ETS en FuelEU worden meegenomen. Ten derde, hoe je de interactieve database en break-evengtool gebruikt om een getal voor je eigen project te bepalen.Deze masterclass is voornamelijk bedoeld voor ontwikkelaars van walstroomprojecten, havenautoriteiten en terminalexploitanten, maar ook voor scheepseigenaren die willen begrijpen welke prijsmodellen hen worden aangeboden en wanneer aansluiten goedkoper is dan brandstof verstoken.
Meld je aan om lid te worden en de nieuwste versie van de handleiding, database en tools te downloaden die in deze masterclass worden gebruikt.
(1) Walstroom, OPS, cold ironing: hetzelfde, verschillende namen
Walstroom betekent simpelweg dat elektriciteit van het net vanaf de wal naar het schip wordt gebracht, zodat het schip zijn hulpmotoren kan uitschakelen terwijl het afgemeerd ligt. In de sector worden hiervoor verschillende namen gebruikt: onshore power supply (OPS), shore power en cold ironing. Regelgevingskaders gebruiken doorgaans OPS, dus dat is de term die in AFIR en FuelEU Maritime wordt gebruikt.
De schaal varieert enorm. Aan de ene kant staat een klein binnenvaartschip dat wordt gevoed vanuit een walput, soms ondersteund door een batterij in plaats van een netaansluiting. Aan de andere kant staat de installatie van Heerema aan het Calandkanaal in Rotterdam, waar elke module een transformator is die tot 5 MW kan leveren en waar twee offshore-bouwschepen tegelijkertijd kunnen worden aangesloten. Cruiseschepen hebben nog meer nodig. In elk geval is het principe hetzelfde: sluit het schip aan op het elektriciteitsnet zodat de motoren kunnen worden uitgeschakeld, waardoor CO2, fijnstof, zwavel- en stikstofoxiden en geluid worden verminderd.
Dat punt over lokale vervuiling is het waard om bij stil te staan. Broeikasgassen uit de scheepvaart zijn goed voor ongeveer 3% van het wereldwijde totaal, maar aan de kade in een havenstad is het directere probleem wat mensen inademen. In termen van Rotterdam vertaalt blootstelling aan fijnstof in de omgevingslucht zich naar ongeveer het equivalent van meerdere sigaretten per dag voor inwoners, en schepen aan de kade maken daar deel van uit.
(2) Walzijde, scheepszijde: hoe elektriciteit daadwerkelijk het schip bereikt
Elk technisch en regelgevingskader verdeelt het systeem in een walzijde (shore side) en een scheepszijde (ship side), met het kabelmanagementsysteem (cable management system / CMS) daartussen. Een praktische regel: alles wat op de kade blijft, is de walzijde; alles wat met het schip wegvaart, is de scheepszijde. Containerschepen zijn de uitzondering, omdat hun kabelmanagementsysteem zich aan boord bevindt. Uitgaande van het net richting het schip ziet de keten er als volgt uit:
Net (grid). In de EU op 50 Hz. De meeste schepen draaien op 60 Hz, en daar begint de eerste complicatie.
Substation / DSO. De aansluiting van de lokale distributiesysteembeheerder (distribution system operator), doorgaans middenspanning aan wal. Hier gaat de verantwoordelijkheid over van de netbeheerder naar de terminal.
E-house. Ook wel een onderstation (substation) of, losjes, een busbar genoemd. Apparatuur aan de terminalzijde, vrijwel altijd inclusief een transformator (transformer), meestal een frequentieomvormer (frequency converter) voor de stap van 50 naar 60 Hz en het energiebeheersysteem (power management system) dat schakelen, beveiliging en interlocks regelt. Soms zijn twee transformatoren nodig voor een step-up- en step-downopstelling.
Kabelmanagementsysteem (cable management system / CMS). De kraan, haspel of davit die de kabel naar het schip brengt. Voor de meeste scheepstypen bevindt dit zich op de kade, waarbij de kabel vaak vanuit een walput wordt aangevoerd. Voor containerschepen bevindt het zich aan boord.
Aansluitpaneel (connection panel). Aan boord, waar de stekker wordt aangesloten. Dit moet een veilige behuizing zijn vanwege het risico van hoge spanning.
Scheepstransformator (ship transformer). Waar de binnenkomende spanning verschilt van de spanning aan boord, wat vaak het geval is.
Hoofdschakelbord (main switchboard). Ook wel de busbar genoemd. Hier wordt de elektriciteit over het schip verdeeld en dit is daarom het punt dat gevoed moet worden om het schip normaal te laten functioneren.
Hulpmotoren (auxiliary engines). De generatoren die door walstroom worden vervangen.
De omschakeling zelf gebeurt op een van twee manieren. Ofwel worden de hulpmotoren gesynchroniseerd met de walstroomvoorziening (shore supply) en wordt de belasting geleidelijk overgedragen, ofwel worden de motoren simpelweg uitgeschakeld, gaat het schip door een korte blackout, wordt de stekker aangesloten en worden de schakelaars weer ingeschakeld.
(3) HVSC of LVSC: de 1 MVA-splitsing
De geldende norm is IEC/IEEE 80005. Deze verdeelt walstroom in twee systemen:
HVSC, hoogspanningswalstroomaansluiting (high voltage shore connection, 80005-1). Doorgaans 6,6 kV en 11 kV, bij zowel 50 als 60 Hz, voor grotere schepen. De norm stelt dat hoogspanningssystemen naar verwachting de praktische toepassing zijn voor schepen die 1 MVA of meer nodig hebben, of schepen met een hoogspanningshoofdvoeding (high voltage main supply).
LVSC, laagspanningswalstroomaansluiting (low voltage shore connection, 80005-3). Doorgaans 400 V, 440 V en 690 V, opnieuw bij zowel 50 als 60 Hz, voor kleinere schepen.
Let op dat 1 MVA niet hetzelfde is als 1 MW: het beschikbare werkelijke vermogen (real power) is altijd lager dan het schijnbare vermogen (apparent power). Het praktische gevolg is dat een hogere spanning een lagere stroom betekent en daarmee dunnere, beter hanteerbare kabels, wat de reden is dat de meeste grotere havens tegenwoordig standaard 11 kV-aansluitingen gebruiken, zelfs voor relatief bescheiden schepen vanaf enkele honderden kilowatts.
Onze analyse richt zich voornamelijk op HVSC. Laagspanningssystemen zijn technisch eenvoudiger en goedkoper, minder blootgesteld aan de regelgeving en worden anders geprijsd, waardoor ze moeilijk één-op-één te vergelijken zijn.
Over stekkers en stopcontacten. Voor sommige scheepstypen zijn in de normen specifieke geometrieën voor stekkers en stopcontacten (plugs and sockets) gedefinieerd, en voor sommige niet. Containerschepen en tankers zijn aan de hoogspanningszijde het best afgedekt; voor laagspanning hebben slechts een handvol scheepstypen gedefinieerde configuraties. Als jouw scheepstype niet in de norm staat, is de volgende stap een bespreking met je classificatiemaatschappij (class society) of verificateur (verifier). In de praktijk is dit zelden een technisch struikelblok; het is een probleem van kosten en interoperabiliteit: stopcontacten en stekkers kunnen worden aangepast, maar dat kost geld, en aankomen bij een terminal met een afwijkende configuratie is precies wat je wilt voorkomen.
(4) Waarom walstroom nu belangrijk wordt: AFIR en FuelEU
Walstroom is niet nieuw. Marineschepen en anderen die het aantal draaiuren van motoren wilden verminderen, gebruiken het in Nederland al zo’n 60 of 70 jaar. Wat is veranderd, is de regelgeving.
Vanaf 2030 moeten containerschepen en passagiersschepen in de hele EU aan de kade geëlektrificeerd worden onder FuelEU Maritime, en AFIR vereist dat een groot aandeel van de relevante havenaanlopen in TEN-T-havens met walstroom kan worden bediend. FuelEU richt zich op de scheepseigenaar; AFIR richt zich op de havenautoriteit. Buiten de EU zijn de regels van Californië voor schepen die op zee varen en aan de kade liggen de andere belangrijke drijfveer, en ook China heeft stappen gezet op het gebied van elektrificatie.
Wat geen van deze kaders doet, is een prijs vaststellen. Het technische kader bestaat, het regelgevingskader bestaat, maar de prijsstelling wordt volledig overgelaten aan havens, terminalexploitanten, nutsbedrijven en nationale belasting- en netregimes. Dat is het gat dat deze database en masterclass proberen te vullen.
(5) Wat telt als één walstroomaansluiting?
Deze vraag beantwoorden is moeilijker dan het lijkt. Een cruiseschip kan vier stekkers tegelijk gebruiken. Zijn dat vier aansluitingen of één? Een installatie kan mogelijk twee schepen tegelijkertijd bedienen. Telt dat als één aansluiting, of als twee?
Onze definitie begint bij wat wij de atomaire eenheid noemen: één walstroomaansluiting is gedefinieerd als één aangesloten schip. Het kan één stekker zijn, vier stekkers of vierhonderd stekkers. Als het één schip bedient, is het één aansluitpunt. Alles in de database is opgebouwd vanuit die definitie. Daarboven bevinden zich vijf lagen:
Aansluitpunt (connection point). Eén fysieke walstroomaansluiting die één schip bedient.
Onderstation of e-house (substation / e-house). De elektrische installatie die één of meer aansluitpunten voedt. Deze bepaalt het maximale vermogen en het maximale aantal schepen dat kan worden bediend, en er kunnen beperkingen zijn: een installatie met een vermogen van 5 MW kan bijvoorbeeld afzonderlijk 3 MW aan het ene schip en 3 MW aan het andere leveren, maar wanneer beide zijn aangesloten, kan het vermogen worden begrensd op 2,5 MW per schip.
Locatie. De terminal, zone of kadecluster waar de infrastructuur staat en waar één eigenaar is. Dit is de laag waar de prijsstelling plaatsvindt, omdat dit de entiteit is waaraan het schip betaalt.
Haven. Alle aansluitingen onder één havenautoriteit.
Land. Nationale samenvoeging.
Het enige dat je hiervan moet onthouden: de prijzen bevinden zich op laag 3, de locatie, omdat daar de transactie tussen het schip en de leverancier plaatsvindt.
(6) Drie prijsmodellen
Elke haven en terminal doet het net iets anders en geen twee zijn echt identiek. Maar teruggebracht tot hun structuur vallen openbaar beschikbare tarieven uiteen in drie modellen:
Structuur 1: puur volumetrisch, alleen €/kWh. Je betaalt per kilowattuur, zoals thuis. Alle kosten voor infrastructuur, financiering en exploitatie zijn in het tarief verwerkt. Dit komt het meest voor bij laagspanningsinstallaties, waar de kosten lager zijn. Op het eerste gezicht eenvoudig en transparant, maar het terugverdienen van de infrastructuur is verborgen in het tarief.
Structuur 2: vast bedrag per havenaanloop plus €/kWh. Een bedrag per havenaanloop, aansluiting of opstart bovenop de volumetrische kosten. Dit wordt veel gebruikt in Scandinavië. Het vaste deel kan op interessante manieren variëren: sommige havens rekenen meer voor een eerste havenaanloop omdat er meer werk nodig is om de aansluiting tot stand te brengen, en Marseille varieert zowel het vaste bedrag als de kWh-prijs tussen winter en zomer vanwege lokale netomstandigheden.
Structuur 3: langetermijncontract, vast bedrag per jaar plus €/kWh. Feitelijk een lease, waarbij de elektriciteit daarbovenop wordt afgerekend. Dit komt het minst voor in openbaar beschikbare informatie, omdat langetermijnverplichtingen lastig zijn voor eigenaren die trampvaart uitvoeren. Het werkt goed voor schepen die altijd terugkeren naar dezelfde ligplaats: offshore-ondersteuningsschepen, noodsleepboten, sleepboten en havenschepen. Het is ook de structuur die het mogelijk maakt om risico het meest bewust tussen schip en wal te verdelen.
In de openbaar beschikbare gegevens is de verdeling tussen puur volumetrisch en vast bedrag plus volumetrisch inmiddels ongeveer gelijk, waarbij langetermijncontracten een klein aandeel vormen. Die balans verschuift richting vast bedrag plus volumetrisch naarmate er meer informatie binnenkomt.
(7) Wat schepen momenteel betalen
Op de locaties waar prijzen openbaar worden gemaakt, ligt het gemiddelde op ongeveer €0,24 per kWh. Twee kanttekeningen, beide belangrijk. Ten eerste is dit cijfer voortdurend in beweging: het is met de meest recente gegevens al gestegen en verandert continu naarmate tarieven worden aangepast en nieuwe locaties worden toegevoegd. Ten tweede is een gemiddelde over verschillende prijsmodellen per definitie slechts een ruwe indicatie, omdat een haven die duur lijkt op basis van €/kWh uiteindelijk goedkoper kan zijn wanneer vaste kosten en benutting worden meegerekend, en omgekeerd.
Een robuustere manier om de markt te bekijken is deze af te zetten tegen nationale elektriciteitsprijzen. Vergelijk de openbaar gemaakte walstroomtarieven met de elektriciteitskosten voor niet-huishoudelijke verbruikers in de EU en er verschijnt een patroon: de meeste havens nemen de geldende nationale elektriciteitsprijs en voegen daar ongeveer €0,10 per kWh aan toe. De waargenomen opslag varieert van ongeveer €0,06 tot €0,19, waarbij Nederland aan de bovenkant zit. Omdat de nationale elektriciteitsprijzen zelf variëren van minder dan €0,10 per kWh in Finland tot meer dan €0,25 in Ierland, verklaart deze vuistregel het grootste deel van de grensoverschrijdende verschillen. Fiscale behandeling en de structuur van nettarieven bepalen de verschillen sterker dan de infrastructuurkosten.
Voor een ontwikkelaar is dat de bruikbaardere benchmark: het vertelt je wat je redelijkerwijs kunt vragen, gegeven wat je voor elektriciteit betaalt.
(8) De andere kant van de vergelijking: wat kost elektriciteit aan boord?
Een walstroomprijs zegt pas iets als je die naast het alternatief zet: het laten draaien van een hulpmotor. Brandstof gaat erin, de motor drijft een generator aan en de generator produceert kilowatturen.
Op basis van alleen brandstofkosten heeft het opwekken van elektriciteit aan boord historisch gezien ergens tussen de €0,15 en €0,20 per kWh gekost, momenteel aan de bovenkant omdat de brandstofprijzen hoog zijn. Dat is het getal dat een scheepseigenaar in gedachten heeft wanneer een ontwikkelaar elektriciteit aanbiedt voor €0,40 per kWh, en het is de reden waarom businesscases voor walstroom zo lang moeilijk rond te krijgen waren.
Daar komen vervolgens de kosten voor naleving bovenop:
Motoronderhoud, reserveonderdelen en verbruiksartikelen. Een bescheiden toevoeging voor de meeste schepen, maar belangrijker voor schepen met veel of grote hulpmotoren.
EU ETS. Een CO2-kost op de brandstof die aan de kade wordt verbruikt, die naar verwachting zal stijgen.
FuelEU Maritime. De grootste afzonderlijke kostenpost. Het gebruik van walstroom verbetert de broeikasgasintensiteit (GHG intensity) van een schip voor het hele jaar, niet alleen voor de uren aan de kade, waardoor het voordeel groter is dan alleen de brandstofbesparing aan de kade doet vermoeden. Een juiste modellering betekent dat je de positie voor naleving over het volledige jaar met en zonder walstroom vergelijkt, in plaats van de ligplaats afzonderlijk te behandelen.
IMO Net-Zero. Nog niet van kracht, en als het er komt, zou het op vergelijkbare wijze bovenop de andere kosten komen.
Tel je deze bij elkaar op, dan komt de effectieve kostprijs van elektriciteitsopwekking aan boord in de buurt van €0,50 tot €0,60 per kWh, met verdere opwaartse druk als de ETS-prijzen stijgen of het IMO-kader van kracht wordt. Tegenover een walstroomprijs van ongeveer €0,24 ziet de vergelijking er heel anders uit dan wanneer je alleen naar brandstofkosten kijkt.
En dan is er nog de boete. Artikel 23(5) van FuelEU Maritime stelt een specifieke heffing vast voor niet-conforme havenaanlopen: €1,50 vermenigvuldigd met de vastgestelde totale elektrische vermogensvraag van het schip aan de kade, vermenigvuldigd met het aantal uren dat het schip niet-conform aan de kade ligt, naar boven afgerond op hele uren. Voor een schip met een vastgestelde vraag van 1.000 kW is dat €1.500 per uur. Let op dat dit wordt berekend op basis van de vastgestelde piekvraag en niet op basis van het gemeten verbruik, waardoor de heffing bewust bestraffend is. Voor een containerschip of passagiersschip dat verplicht is om aan te sluiten, maakt dit van de beslissing een formaliteit in plaats van een businesscase.
(9) Belangrijkste conclusies
Eén walstroomaansluiting is één aangesloten schip, ongeacht hoeveel fysieke stekkers erbij betrokken zijn. Al het andere wordt vanuit deze definitie opgebouwd.
De prijsstelling vindt plaats op locatieniveau, laag 3 van het raamwerk, omdat dit de entiteit is waarmee het schip de transactie aangaat.
Drie prijsmodellen dekken de EU-markt: alleen volumetrisch, een vast bedrag per havenaanloop plus volumetrisch, en een langetermijncontract plus volumetrisch. De verdeling tussen de eerste twee is nu ongeveer gelijk.
De gemiddelde openbaar gemaakte prijs ligt rond €0,24 per kWh, maar verandert voortdurend en een gemiddelde over verschillende modellen is een grof instrument.
Een betere benchmark is de nationale elektriciteitsprijs plus ongeveer €0,10 per kWh, wat het grootste deel van de variatie tussen landen verklaart.
Elektriciteitsopwekking aan boord kost op basis van alleen brandstof €0,15 tot €0,20 per kWh, maar loopt op tot ongeveer €0,50 tot €0,60 wanneer EU ETS en FuelEU worden meegenomen. Dat is wat walstroom concurrerend maakt.
De FuelEU-boete voor niet-naleving bedraagt €1,50 per kW aan vastgestelde vraag per uur, waardoor de keuze volledig wegvalt voor schepen die verplicht zijn aan te sluiten.
HVSC en LVSC zijn verschillende markten. De 1 MVA-splitsing in IEC/IEEE 80005 scheidt ze technisch, en ze worden voldoende verschillend geprijsd dat het mengen ervan elke benchmark vertekent.
Sign up for premium tools and benefits
Don’t want to sign up? Check pay-per-use options
Referenties
Sustainable Ships - OPS Connections and Prices Database
Sustainable Ships - Shore Power (OPS) price per kWh in EU
Sustainable Ships - What does it cost to generate electricity onboard a ship?
Sustainable Ships - Shore Power Quickscan
Sustainable Ships - Overview of Shore Power Sockets and Plugs, IEC/IEEE 80005
Sustainable Ships - FuelEU Maritime
Sustainable Ships - AFIR
EU - Regulation (EU) 2023/1805 FuelEU Maritime
IEC/IEEE 80005-1 and 80005-3 - shore connection systems
EMSA - overview of regulatory framework for shore power
How much power does a ship actually draw at berth? The same vessel can vary by 300%, sister ships doing exactly the same can differ by 30%, and Tankers of the same size can differ tenfold in installed capacity. This masterclass explains the methodology we use to estimate average shore power demand per ship category, using GT-based scaling functions and calibrated load factors built on 7,102 ships and 153 measured datasets.