Businesscase voor een offshore-bouwschip met een walstroombatterij

Een batterijsysteem van 75 MWh dat $9,5 miljoen kost, kan een offshore-schip in 10 jaar ~ $900.000 besparen

Walstroom voor containerschepen is vanaf 2030 verplicht volgens FuelEU. Het aanleggen van walstroominfrastructuur blijft echter moeilijk en kost veel tijd. Mobiele walstroomoplossingen, met of zonder batterij, zorgen ervoor dat havenautoriteiten aan de regelgeving kunnen voldoen.

Deze analyse beschrijft een drijvend batterij-energieopslagplatform – aangeduid als de power barge – dat in staat is om walstroom met een hoog vermogen te leveren aan offshore-bouwschepen. Het systeem omvat batterijen in containers met een capaciteit van 75 MWh, een centrale DC-backbone, een DC/AC-omvormer en hoogspanningswalstroominfrastructuur (HVSC) met een vermogen van 5.644 kW. Prestatie- en kostenresultaten worden berekend aan de hand van een reeks aanpasbare parameters, waaronder operationele dagen, elektriciteitsprijzen en financiële prikkels vanuit het energiebeleid, met name EU ETS.

De jaarlijkse kostenbesparingen voor het schip, bij een elektriciteitsprijs van $0,30 per kWh en 40 walstroomdagen per jaar, bedragen over een periode van tien jaar ongeveer $111.555 per jaar. Meer dan 85% van alle kostenreducties is het gevolg van lagere nalevingskosten: naar schatting kan in de eerste 10 jaar meer dan $2 miljoen worden bespaard dankzij EU ETS. Er wordt uitgegaan van conservatieve schattingen voor onderhoud en de prijs van EU ETS, die bij aanpassing tot een positievere businesscase kunnen leiden. De CAPEX-kosten voor het schip worden op nul gesteld. De CAPEX-kosten voor de power barge worden geschat op $9,5 miljoen, met een geschatte omzet van $2,5 miljoen per jaar op basis van een combinatie van inkomsten uit walstroom en netdiensten (FCR).

Gebruik de onderstaande tool om zelf een casestudy aan te passen.

---

Pre-FEED-studie

Deze pre-FEED-studie (Front-End Engineering Design) biedt een technische en economische beoordeling van een op batterijen gebaseerde drijvende walstroomoplossing, met focus op lay-out, apparatuur, prestaties en kostenveronderstellingen. De studie beschrijft de haalbaarheid van het concept, de belangrijkste regelgevende drijfveren en de uitgangspunten voor de businesscase voor zowel de power barge als de activiteiten van het schip. De volledige pre-FEED-studie, inclusief gedetailleerde berekeningen, aannames en technische architectuur, is alleen beschikbaar voor geregistreerde leden om te downloaden. Word lid om toegang te krijgen tot het volledige document.

Members only

---

Schip – Technisch

Het offshore-bouwschip dat in de pre-FEED-studie wordt gebruikt (de ‘Windfarmer’) is ontworpen voor zware werkzaamheden, zoals de installatie van windturbines en monopiles. Tijdens stilstand beschikt het over een diesel-elektrisch energiesysteem dat een gemiddelde hulpvermogensbelasting van 2,4 megawatt kan leveren, met piekvermogens tot 5 megawatt tijdens kraanwerkzaamheden of dynamische positionering. In totaal zijn 8 motoren geïnstalleerd, elk met een vermogen van 6.000 kW. Tijdens stilstand wordt ervan uitgegaan dat 2 motoren draaien op 20% belasting.

Het schip wordt beschouwd als ‘walstroomklaar’ en is al uitgerust met een hoogspanningsaansluiting die voldoet aan de IEC/IEEE 80005-normen. Er wordt rekening gehouden met een parasitaire belasting van 5% om het basisenergieverbruik van systemen aan boord weer te geven, ook wanneer het schip stilligt. Voor deze studie wordt ervan uitgegaan dat het schip 40 dagen per jaar aan de kade ligt. Dit betekent dat naar verwachting meerdere schepen gebruik zullen maken van de infrastructuur om de jaarlijkse operationele doelstelling van de power barge te behalen. De technische configuratie maakt aanzienlijke reducties in brandstofverbruik, emissies en onderhoud mogelijk en ondersteunt de naleving van de steeds strengere EU- en IMO-vereisten voor decarbonisatie.

---

Schip – Economisch

In deze casestudy wordt het walstroomsysteem geëvalueerd vanuit de aanname dat het zichzelf financieel moet rechtvaardigen door een combinatie van brandstofbesparingen, lagere onderhoudskosten voor motoren en lagere emissies, die resulteren in lagere nalevingskosten. Hoewel deze benadering een duidelijke kosten-batenanalyse ondersteunt, is het belangrijk op te merken dat deze niet de volledige regelgevingscontext en de momenteel bestaande onzekerheden weerspiegelt. Mocht walstroom voor offshore-schepen verplicht worden onder FuelEU Maritime (wat onwaarschijnlijk is), dan zal de toepassing uiteindelijk een vereiste zijn in plaats van een financiële keuze.

Voor deze analyse zijn kapitaalinvesteringen (CAPEX) die verband houden met retrofit aan de scheepszijde buiten beschouwing gelaten, vanuit de aanname dat het schip al walstroomklaar is. De focus ligt in plaats daarvan op operationele kosten (OPEX), waarbij de kostenbesparingen voornamelijk voortkomen uit lagere verplichtingen onder EU ETS, die een aanzienlijk deel – 80% of meer – van de conventionele operationele kosten vertegenwoordigen. Andere factoren, zoals lagere onderhoudskosten, dragen bij aan de businesscase, terwijl potentiële besparingen die verband houden met FuelEU Maritime en het Net-Zero-framework van de IMO wel worden erkend, maar niet zijn meegenomen in de huidige berekening.

• CAPEX

  De CAPEX-kosten zijn in deze studie buiten beschouwing gelaten, omdat ervan wordt uitgegaan dat het schip ‘walstroomklaar’ is.

• OPEX

  Voor offshore-bouwschepen zoals de Windfarmer domineren elektriciteits- en brandstofgerelateerde kosten het operationele kostenprofiel (OPEX) tijdens perioden van stilstand. In het basisscenario voor 2028 wordt de totale jaarlijkse OPEX geschat op ongeveer $48,5 miljoen bij gebruik van conventionele hulpmotoren, tegenover $48,4 miljoen wanneer het schip op walstroom is aangesloten. Het verschil vertegenwoordigt een marginale verlaging van ongeveer $41.000 per jaar, oftewel 0,1%, die voornamelijk wordt veroorzaakt door een verlaging van de nalevingskosten bij de gehanteerde kWh-tarieven.

  Under conventional operation, fuel and electricity costs account for over 66%, while EU ETS costs represent approximately 31% of the total OPEX. When switching to shore power, the fuel cost is replaced by purchased electricity at €0.30 per kWh, resulting in a slight increase in direct energy costs. However, this is partially offset by savings in engine maintenance and consumables (combined 5% reduction), as well as a 2% overall drop per year in EU ETS costs due to lower emissions.

  The analysis assumes 100 shore power days per year, a parasitic engine load of 5%, and no additional financing or retrofit costs, as the vessel is considered shore-power ready. These assumptions result in stable OPEX with improved emissions compliance and a more favourable long-term outlook under rising carbon pricing.

---

Power barge – Technisch

De power barge vormt het hart van deze studie en is een drijvend batterij-energieopslagsysteem dat is ontworpen om schone walstroom met een hoog vermogen te leveren aan offshore-bouwschepen wanneer deze aan de kade liggen of stand-by staan. De power barge is ongeveer 52,6 meter lang en 18,7 meter breed en bevat twaalf batterij-units in containers op basis van lithium-ijzerfosfaat (LFP). Deze units leveren een totale geïnstalleerde capaciteit van 75 MWh, waarvan 67,5 MWh bruikbaar is bij een aangenomen depth of discharge van 90%.

De systemen aan boord werken op een standaardspanning van 1.040 volt DC, waarbij het vermogen wordt verzameld via een gecentraliseerde DC-busbar. Deze energie wordt vervolgens met behulp van een hoogvermogen-omvormersysteem omgezet naar 11 kV, 60 Hz AC en via een hoogspanningswalstroomaansluiting die voldoet aan de IEC/IEEE 80005-normen aan het schip geleverd. De barge wordt opgeladen via een Megawatt Charging System (MCS), dat met vloeistofgekoelde kabels tot 4,5 MW kan verwerken.

Alle belangrijke componenten, waaronder het brandblussysteem, koeling, kabelgoten en aansluitpanelen, zijn geschikt voor maritieme toepassingen en geconfigureerd voor modulariteit, veilige toegang en redundantie. Dankzij deze zelfvoorzienende configuratie kan de barge functioneren als een mobiele energiehub, die emissiereducties en naleving van regelgeving ondersteunt zonder dat permanente netinfrastructuur aan de kade nodig is.

• Barge

  
  Een belangrijk onderdeel van het power-bargesysteem is de barge zelf, die alle belangrijke apparatuur moet kunnen huisvesten, waaronder twaalf of meer batterij-units in containers, DC-busbars, omvormers en kabelmanagementsystemen, en tegelijkertijd ruimte moet bieden voor redundantie en gemakkelijke toegang voor onderhoudspersoneel. Hiervoor wordt een middelgrote barge voorgesteld die geschikt is voor drijvende toepassingen in de haven of offshore. Rechts is een general arrangement van de barge weergegeven.

  De voorgestelde barge is ongeveer 52,6 meter lang, 18,7 meter breed en 3,2 meter diep. De indeling bestaat uit twaalf gelijkmatig verdeelde batterijcontainers, georganiseerd in twee rijen van zes, met voldoende ruimte voor ventilatie, brandveiligheidszonering en toegang voor onderhoud. Elke container heeft een geschat gewicht van 28,5 metrische ton, wat resulteert in een totale batterijpayload van ongeveer 342 metrische ton.

  Aangenomen wordt dat de inkomende stroom DC is, compatibel met het Megawatt Charging System (MCS), dat zich aan de achterzijde/stuurboordhoek van de barge bevindt. Deze interface maakt het mogelijk om het batterijsysteem rechtstreeks vanaf het elektriciteitsnet of hernieuwbare energiebronnen op te laden en kan worden bediend zonder kranen of speciale handlingapparatuur. Aangenomen wordt dat de uitgaande stroom AC is, in lijn met de IEC/IEEE 80005-vereisten voor hoogspanningswalstroomsystemen (HVSC), en dat deze zich aan de voorzijde/bakboordzijde bevindt.

  Het vermogen van het batterijsysteem wordt verzameld via een DC-busbar, met behulp van een omvormer omgezet naar AC en via een speciaal kabelmanagementsysteem gedistribueerd. De barge is uitgerust met goed toegankelijke looproutes, relingen en van elkaar gescheiden containers om een veilige, modulaire en flexibele werking te garanderen – zeer geschikt voor schip-walstroomvoorziening, netweerbaarheid of emissievrije ondersteuning van offshore-bouwwerkzaamheden.

• MCS

  
  De inkomende interface van de power barge is gebaseerd op het Megawatt Charging System (MCS), dat zich aan de achterzijde/stuurboordzijde bevindt. Deze interface verbindt de barge met externe energiebronnen – zoals het elektriciteitsnet aan land, hybride generatoren of hernieuwbare energiesystemen – om de batterijcontainers aan boord op te laden.

  Het MCS is een gestandaardiseerd hoogvermogen-DC-aansluitsysteem dat onder standaardomstandigheden laadvermogens tot 3,75 MW ondersteunt, met een maximaal nominale spanning van 1.250 V DC en stromen tot 3.000 A. In toepassingen waarbij een hoger vermogensoverdracht nodig is, kan het systeem worden geconfigureerd om tot 4,5 MW te leveren, mits vloeistofgekoelde laadkabels en connectoren worden gebruikt om thermische belastingen te beheersen.

  Het systeem is ontworpen voor veilige handmatige bediening zonder kranen en beschikt over ingebouwde communicatie- en interlockmechanismen voor een veilige werking. De interface sluit aan op zich ontwikkelende internationale normen, zoals ISO 15118-20 voor communicatie en IEC 61851-23/-1 voor DC-laadsystemen, waardoor deze geschikt is voor herhaald gebruik op aangewezen hoogvermogenlaadlocaties in havens.

• Battery containers

  
  De kern van het energieopslagsysteem aan boord van de power barge bestaat uit twaalf batterij-units in containers op basis van het CATL EnerX 0.5P-platform. Elke container is een zelfstandige energieopslagoplossing met hoge energiedichtheid, waarin lithium-ijzerfosfaatcellen (LFP), batterijmanagementsystemen (BMS), thermisch management en brandblussystemen zijn geïntegreerd. De containers zijn ondergebracht in standaard 20-voet ISO-transportframes. Elke container is ongeveer 6,1 m × 2,44 m × 2,9 m groot en weegt volledig geassembleerd 28,5 metrische ton. Intern bevat elke container vier racks met acht batterijpacks per rack, wat resulteert in een totale energiecapaciteit van 6,25 MWh, waarvan 5,625 MWh bruikbaar is bij een aangenomen depth of discharge (DoD) van 90%.

  Het geïntegreerde BMS volgt een besturingsarchitectuur met drie niveaus (Cell Supervision Circuit → Slave BMS → Master BMS), waarmee de spanning, stroom en temperatuur van alle cellen continu worden gemonitord. Dit zorgt voor een veilige werking, celbalancering en realtime diagnostiek, met externe communicatie via CAN- en Modbus TCP-protocollen. De thermische regeling wordt verzorgd door een speciaal vloeistofkoelsysteem met een centrale chiller en geïntegreerde koelmiddelverdeling, waardoor betrouwbare werking mogelijk is bij omgevingstemperaturen van -20°C tot +55°C. Het systeem omvat ook een meerlaags Fire Suppression System (FSS) met rook-, warmte-, waterstof- en CO-sensoren, aerosolbrandblussing en droge sprinklers – allemaal gevoed door een speciale 24-uurs UPS-back-up.

  Elke batterijcontainer is aangesloten op een hoogspannings-DC-interface die het vermogen aan de overkoepelende busbar van de barge levert. Het ontwerp voldoet aan internationale normen, waaronder IEC 62619, UL 9540A en NFPA 855, en is geoptimaliseerd voor modulaire integratie met PCS, EMS en laadactiviteiten van schepen in offshore- of havenomgevingen.

• DC Busbar

  
  De DC-uitgang van twee parallel aangesloten CATL EnerX-batterijstrings – elk bestaande uit zes containers – wordt aangesloten op een DC-busbar met een nominale spanning van 1.000 V en een stroomsterkte van 5.600 A. Deze busbar vormt de centrale backbone voor de vermogensverzameling van de power barge, verbindt de uitgangen van alle twaalf batterij-units in containers met elkaar en leidt de gecombineerde energie naar het omvormersysteem.

  De busbar is uitgevoerd in een configuratie aan beide zijden en verzamelt DC-vermogen van zes containers aan bakboord en zes aan stuurboord. Elke groep containers is parallel aangesloten en de uitgangen worden via de busbar samengevoegd tot één gezamenlijke hoogspannings-DC-uitgang. Deze configuratie zorgt voor een geconsolideerde en gebalanceerde energiestroom naar de daaropvolgende omvormertrap en ondersteunt een continue en betrouwbare vermogenslevering aan aangesloten schepen of systemen aan land.

  De DC-busbar is ontworpen om te werken bij nominale spanningen tussen 750 V en 1.250 V DC, in lijn met het uitgangsspanningsbereik van de CATL EnerX-containersystemen. De busbar is ontworpen om stromen in het bereik van meerdere kiloampères te verwerken en kan in deze configuratie ongeveer 5,66 MW aan vermogen transporteren – tweemaal het vermogen van één batterijcontainer, om aan de vermogensvraag van het schip te kunnen voldoen.

  Om veiligheid en prestaties te waarborgen, bevat het busbarsysteem voorzieningen zoals overstroombeveiliging, DC-isolatie en aansluitpunten voor spannings- en temperatuurmonitoring. Het systeem is ondergebracht in een beschermde kabelmanagementcorridor, met symmetrische routing vanaf beide zijden van de barge, waardoor de impedantie wordt geminimaliseerd en een efficiënte vermogensaggregatie wordt gewaarborgd.

  Het gebruik van een gecentraliseerde DC-busbar vereenvoudigt de systeemintegratie door het aantal benodigde omvormeringangen te verminderen en maakt modulaire vervanging of onderhoud van containers mogelijk zonder de volledige energieketen te onderbreken. De indeling is geoptimaliseerd voor gewichtsverdeling en thermisch management binnen de barge en vormt een essentiële schakel tussen het batterijsysteem en de DC/AC-conversietrap, waardoor schaalbare energielevering met hoge capaciteit mogelijk wordt.

• DC/AC omvormer

  
  Het DC/AC-omvormersysteem op de power barge vormt de interface tussen het DC-vermogen dat door de batterijcontainers aan boord wordt verzameld en de hoogspannings-AC-uitgang die aan het aangesloten schip wordt geleverd. Het omvormersysteem bevindt zich vooraan op de barge, nabij de uitgaande walstroomaansluiting, en is ontworpen voor een nominaal continu uitgangsvermogen van 2,4 MW, met de mogelijkheid om tijdens piekbelastingen op te schalen tot maximaal 5,644 MW.

  De omvormer zet het DC-vermogen van de batterijen om naar AC voor een standaard stroomvoorziening van het schip. Het volledige systeemvermogen wordt omgezet naar een 11 kV, 3-fase, 60 Hz AC-uitgang die geschikt is voor hoogspanningswalstroomsystemen (HVSC), wat bij maximale belasting resulteert in een uitgangsstroom van ongeveer 329 A bij een arbeidsfactor van 0,9. Het omvormersysteem omvat een power conversion unit (PCU), transformator en bijbehorende beveiligings- en synchronisatiemodules, waarmee een compleet pakket voor vermogensconversie en -levering wordt gevormd. Het systeem beschikt over dynamische vermogensregeling – tot 1 MW/s – om te kunnen reageren op variërende vermogensvragen van het schip. Geavanceerde besturingssystemen regelen de spanning en frequentie realtime, en de omvormer kan zowel in grid-forming- als grid-following-modus werken, afhankelijk van de scheepsinterface.

  De omvormer wordt ondergebracht in een weerbestendige, geventileerde behuizing op het dek van de barge en moet, afhankelijk van de uiteindelijke apparatuurselectie, ook worden voorzien van geforceerde lucht- of vloeistofkoeling. De omvormer is via een geïntegreerd kabelmanagementsysteem verbonden met de uitgaande hoogspannings-AC-walstroomkabel en omvat veiligheidsinterlocks, isolatie en aarding in overeenstemming met de eisen van de havenstaat, classificatiemaatschappij en internationale normen.

  Het systeem is ontworpen om te voldoen aan IEC/IEEE 80005-1 en IEC 61850, waardoor betrouwbare en veilige levering van AC-vermogen dat geschikt is voor schepen mogelijk wordt voor een breed scala aan offshore- en serviceschepen. Voor toekomstige flexibiliteit wordt een optionele DC-bypass voorzien, waarmee rechtstreeks DC-vermogen aan het batterijsysteem van een ander schip kan worden geleverd via het Megawatt Charging System (MCS), zonder dat omzetting naar AC nodig is.

• Uitgaande CMS

  
  De laatste interface waarlangs AC-vermogen aan het schip wordt geleverd, wordt het uitgaande Cable Management System (CMS) genoemd. Dit is de fysieke kabel die de barge en het schip met elkaar verbindt. Dit is een cruciaal onderdeel van het ontwerp, dat gedetailleerd wordt beschreven in IEC/IEEE 80005-1 en 3, sectie 7.2 voor kabelmanagementsystemen en 7.3 voor stekkers en stopcontacten, evenals in IEC 62613-1 en 2.

  Voor een offshore-bouwschip heeft een kabelmanagementsysteem van het type haspel de voorkeur, omdat het offshore-schip altijd een kraan aan boord heeft waarmee de stekker naar de juiste locatie kan worden gehesen. IEC/IEEE 80005 schrijft geen specifieke stekkertypen voor voor offshore-scheepstypen voor HVSC. Daarom wordt aangenomen dat de hoogspanningsstekker- en -aansluitinterface voldoet aan IEC 62613-2 Type B, met een nominale spanning van 11 kV en een nominale stroom van 600 A.

  Volgens de bijlagen van IEC 62613-2, met name configuraties zoals Annex J (voor complexe schepen), bevat een typische HVSC-connector 3 vermogenscontacten: L1, L2, L3 (voor 3-fasevermogen) en 1 aardingscontact (E) voor aarding en beveiliging, evenals maximaal 7 pilotcontacten, afhankelijk van de complexiteit van het schip en de configuratie ervan. Deze worden gebruikt voor besturing, interlocks, synchronisatie en communicatie. Type B-configuraties ondersteunen doorgaans minimaal 2 pilotcontacten, maar uitgebreidere ontwerpen (zoals Annex J) gaan tot 7.

  Functies kunnen zijn:

  • Pilot A: monitoring van de continuïteit van de aarding

  • Pilot B: verificatie van de positie van de connector

  • Pilot C: terugmelding van de aanwezigheid van spanning

  • Pilot D-G: optioneel voor geavanceerde communicatie of redundantie

• Barge bekabelingssysteem

  Het DC-bekabelingssysteem aan boord van de power barge distribueert vermogen vanaf de junction box van het Megawatt Charging System (MCS) naar de twaalf batterijcontainers en vervolgens vanaf daar naar de gecentraliseerde DC-busbar, met behulp van een backbone-kabelarchitectuur. De configuratie bestaat uit vier parallelle aluminiumkabels per polariteit (positief en negatief), die over het dek van de barge lopen in daarvoor bestemde kabelgoten. Deze backbone-geleiders vormen het belangrijkste distributiepad voor het vermogen en elke batterijcontainer is via een lokale junction box aangesloten, die is uitgerust met een DC-geschakelde vermogensschakelaar of zekering voor beveiliging en isolatie.

  Het systeem werkt op een nominale spanning van 1.000 V DC, met een maximale systeemspanning van 1.250 V, en is ontworpen voor 2,4 MW continu vermogen en maximaal 5,644 MW tijdens piekperioden van maximaal 10 minuten. De geselecteerde 1.000 mm² aluminium XLPE-geïsoleerde voedingskabels hebben een continue stroombelastbaarheid van ongeveer 900 A per geleider. Bij een configuratie met vier kabels per polariteit resulteert dit in een gezamenlijke capaciteit van 3.600 A, waarmee de continue belasting ruimschoots wordt gedekt. De kabels beschikken ook over voldoende thermische marge om kortstondige piekstromen van ~5.600 A te verwerken, waarbij elke geleider tijdelijk tot 1.400 A voert.

  De kabels worden in symmetrische kabelgoten langs beide zijden van het dek geleid, waarbij T-tap-junction boxes het mogelijk maken dat elke container wordt aangesloten op de gedeelde positieve en negatieve rails. Het systeem zorgt voor een gebalanceerde belasting, gecontroleerde spanningsval en een nette integratie met het overkoepelende energiebeheersysteem. De totale geschatte kabellengte voor deze configuratie, inclusief backbone-trajecten, aftakkingen en extra lengte, bedraagt ongeveer 600 tot 700 meter. Het ontwerp voldoet aan de toepasselijke normen, waaronder IEC 60287, IEC 60502-1 en IEC 60332-3, en ondersteunt onderhoudbaarheid, modulariteit en een veilige werking onder zowel constante als dynamische belastingscondities.

---

Power barge – Economisch

De economische analyse van de power barge richt zich op de kosten en potentiële inkomsten die gepaard gaan met de inzet en exploitatie van een drijvend batterij-energieopslagsysteem voor het leveren van walstroom. In de studie wordt ervan uitgegaan dat de barge 240 dagen per jaar operationeel is en gedurende 100 van die dagen vermogen levert aan schepen, op basis van een vraagprofiel van 40 walstroomdagen per schip. Dit betekent dat er jaarlijks minimaal 2,5 schepen moeten worden bediend.

Elektriciteit wordt ingekocht tegen een tarief van $0,10 per kilowattuur en in het basisscenario aan schepen verkocht voor $0,30 per kWh, zonder dat rekening wordt gehouden met stimulansen voor groene energie. Er wordt aangenomen dat de kapitaalinvestering volledig vooraf wordt betaald, waarbij financiering optioneel is, en dat het systeem in het standaardscenario niet wordt gesubsidieerd. De analyse omvat zowel kapitaalinvesteringen (CAPEX) als operationele kosten (OPEX) en maakt het mogelijk om inkomstenstromen zoals netdiensten of verhuurinkomsten te onderzoeken, afhankelijk van het geselecteerde operationele profiel.

• CAPEX

  De totale kapitaalinvestering voor de power barge wordt geschat op $9,58 miljoen, op basis van een uitsplitsing van de belangrijkste componenten en diensten. Dit omvat de bargeconstructie zelf, batterij-units in containers met een prijs van $100 per kWh, hoogspanningsomvormersystemen, kabelmanagementinterfaces, bekabeling en kabelgoten aan boord en bijkomende kosten voor engineering, installatie, testen en certificering. De grootste kostenpost is het batterijsysteem, dat ongeveer 78% van de totale CAPEX vertegenwoordigt. Aan infrastructuur aan land of subsidies wordt momenteel geen bedrag toegerekend, hoewel het model het mogelijk maakt om deze inputs toe te voegen. De CAPEX-aannames zijn gebaseerd op standaardtarieven in de sector en technische specificaties zoals beschreven in hoofdstuk 3 van de studie.

• OPEX

  De operationele kosten worden voornamelijk bepaald door de inkoop van elektriciteit en de dagelijkse kosten voor het laten draaien van de systemen aan boord. Er wordt aangenomen dat elektriciteit wordt ingekocht tegen $0,10 per kWh, waarbij de jaarlijkse laadkosten afhankelijk van het gebruik kunnen oplopen tot meer dan $670.000. Andere terugkerende kosten zijn onderhoud (5% van het nominale vermogen per dag), verbruiksartikelen (0,5% van het nominale vermogen per dag) en algemene operationele kosten, zoals het manoeuvreren en afhandelen van de barge en administratie (aangenomen op $1.500 per operationele dag). Over een volledig operationeel jaar worden de totale OPEX geschat op ongeveer $873.000.

  In het basisscenario worden geen inkomsten uit Renewable Fuel Units (HBEs) meegenomen, hoewel deze de winstgevendheid aanzienlijk zouden kunnen verbeteren in een groen gecertificeerde configuratie. Inkomsten uit het leveren van vermogen aan schepen of het elektriciteitsnet zijn elders in de analyse opgenomen en variëren afhankelijk van het operationele profiel.

---

Premium only

---

• Monthly
• Yearly

Membership

€199.00

Every month

€1,999.00

Every year

Premium tools and expert support at your fingertips

Sign Up

Sign Up

Quick View

Shore Power Quickscan

€199.00

The Shore Power Quickscan is a comprehensive tool designed to provide a business case for a shore power refit onboard vessels, based on IEC/IEEE 80005. It includes CAPEX estimates, operational expenses including fuel costs and engine maintenance, emissions savings as well as key regulations such as FuelEU and EU ETS. This purchase allows you to store your calculations, work offline anywhere, plus print a comprehensive techno-economic feasibility that you can show off to friends or your management.

Use Apple Pay to purchase the Excel (only on iPhone) - contact helpdesk for payment by invoice

Purchase

Don’t want to sign up? Check pay-per-use options

---

Misschien vindt u dit ook interessant

Businesscase voor een feedermax-containerschip met een walstroombatterij

Een batterij van 12,5 MWh die €2 miljoen kost, kan een 1.730 TEU-containerschip ongeveer €50.000 per jaar besparen

Walstroom voor containerschepen is vanaf 2030 verplicht volgens FuelEU. Het aanleggen van walstroominfrastructuur blijft echter moeilijk en kost veel tijd. Mobiele walstroomoplossingen, met of zonder batterij, zorgen ervoor dat havenautoriteiten aan de regelgeving kunnen voldoen.

Deze casestudy bepaalt de businesscase van een mobiele walstroombatterij (een ‘power barge’) voor een 1.730 TEU-containerschip (de CMA CGM Feedermax) in de haven van Rotterdam. Er wordt aangenomen dat de gemiddelde vermogensvraag 329 kW bedraagt en het maximale nominale vermogen 1 MW, wat resulteert in een LVSC-systeem met twee 20-voet batterijcontainers, afgestemd op dit scheepstype. Er worden meerdere scenario’s beschouwd en er wordt een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd voor zowel het schip als de power barge. De belangrijkste factoren zijn de gemiddelde vermogensvraag en de verblijfsduur aan de kade. Deze bepalen gezamenlijk de omvang van de batterij en hebben invloed op de meeste CAPEX- en OPEX-parameters.

De jaarlijkse kostenbesparingen voor het schip, bij een elektriciteitsprijs van €0,40 per kWh en 40 walstroomdagen per jaar, bedragen ongeveer €50.000. De meeste kostenreducties zijn het gevolg van lagere nalevingskosten: naar schatting kan in de eerste 10 jaar meer dan €600.000 worden bespaard met alleen FuelEU. Er wordt uitgegaan van conservatieve schattingen voor onderhoud en de prijs van EU ETS, wat tot een positievere businesscase zou kunnen leiden. De totale CAPEX-kosten voor de retrofit van het schip worden geschat op €900.000. De terugverdientijd bij deze CAPEX en besparingen ligt nog steeds ruim boven de 10 jaar, wat resulteert in een niet-levensvatbare businesscase wanneer deze uitsluitend vanuit economisch oogpunt wordt beschouwd. Verbeteringen van de businesscase kunnen onder meer bestaan uit een verlaging van de CAPEX, een lagere kWh-prijs of een andere set aannames.

Gebruik de onderstaande tool om zelf een casestudy aan te passen.

---

Schip – Technisch

Het technische doel van de retrofit voor walstroom van de CMA CGM Feedermax is om alle benodigde energie tijdens het afmeren elektrisch te leveren, zodat het gebruik van de generatoren aan boord volledig kan worden geëlimineerd en emissies en brandstofverbruik worden verminderd. Het schip moet het vermogen daarom met de juiste specificaties op het hoofdschakelbord kunnen ontvangen voordat de motoren kunnen worden uitgeschakeld.

De gemiddelde vermogensvraag voor dit scheepstype wordt bepaald met behulp van de tool Average Shore Power Demand. Voor deze specifieke casestudy wordt ervan uitgegaan dat één hulpmotor op 30% belasting draait, wat resulteert in een gemiddelde vermogensvraag van 329 kW en een energievraag van 8.482 kWh per dag.

Voor de configuratie van het containerschip wordt ervan uitgegaan dat de walstroominfrastructuur niet beschikbaar is. Dit leidt tot de meest conservatieve schatting wat betreft de technische en economische vereisten, maar kan enigszins als ‘oneerlijk’ worden beschouwd, aangezien containerschepen volgens de FuelEU-vereisten tegen 2030 in staat moeten zijn om walstroom te gebruiken. Desondanks wordt voor deze casestudy in de retrofit aangenomen dat de benodigde aanpassingen aan de apparatuur moeten worden uitgevoerd en dat een aansluitingssysteem voor de integratie van walstroom moet worden geïnstalleerd. De onderstaande uitsplitsing beschrijft de componenten die nodig zijn om het schip op walstroom aan te sluiten en de belangrijkste technische aandachtspunten.

• CMS & walstroomaansluitpaneel

  
  Het walstroomaansluitpaneel, dat vaak onderdeel is van het Cable Management System (CMS), vormt de interface tussen het schip en het walstroomsysteem. Het wordt zo dicht mogelijk bij de hoofschakelbord of machinekamer geplaatst om de aansluiting en veiligheid te vergemakkelijken.

  Belangrijkste specificaties:

  • Locatie: Nabij het hoofdschakelbord of de machinekamer, idealiter aan stuurboord- of bakboordzijde, afhankelijk van de operationele vereisten.

  • Naleving: Moet voldoen aan de IEC/IEEE 80005-normen voor veiligheid en integratie.

  • Ontwerp: Galvanisch gescheiden van het waldistributiesysteem voor de veiligheid.

  • Spanningsbeveiliging: Er moet worden gecontroleerd of alle apparatuur geschikt is voor de juiste spanning en of galvanische bescherming is gewaarborgd.

  Aandachtspunten:

  • Een juiste positionering is cruciaal om onnodige bekabeling te voorkomen en gemakkelijke toegang voor onderhoud te garanderen.

  • Voor deze retrofit wordt ervan uitgegaan dat het vermogen de juiste spanning en frequentie voor het schip heeft, d.w.z. 440 V en 60 Hz.

  • De walstroomaansluiting moet worden ontworpen en getest in overeenstemming met de IEC/IEEE 80005-normen, inclusief een juiste galvanische scheiding en aarding om elektrische gevaren te voorkomen.

• Transformator (onnodig)

  
  Een transformator is nodig als de spanning van de walstroom niet overeenkomt met de elektrische vereisten van het schip. De transformator verhoogt of verlaagt de inkomende spanning zodat deze overeenkomt met de operationele vereisten van het schip. Voor deze specifieke casestudy levert de power barge vermogen met exact de specificaties die het schip nodig heeft (440 V en 60 Hz). Als dat niet het geval is, of als de aansluiting wordt uitgevoerd met HV-specificaties (bijvoorbeeld 11 kV), is een transformator wel vereist. De vereisten voor de apparatuur zijn dan:

  Belangrijkste specificaties:

  • Locatie: Dicht bij het hoofdschakelbord geïnstalleerd, zodat zowel aansluitingen aan bakboord als stuurboord efficiënt kunnen worden bediend.

  • Vermogensrating: Doorgaans gedimensioneerd om de totale walstroomvraag van het schip te kunnen verwerken (in dit voorbeeld ongeveer 1 MW).

  • Naleving: Voldoet aan IEC/IEEE 80005 voor veiligheid en elektrische integriteit.

  Aandachtspunten:

  • Als een transformator nodig is, moet ervoor worden gezorgd dat deze beide zijden van het schip kan bedienen wanneer er 2 aansluitpanelen zijn, om redundantie en inefficiëntie te voorkomen.

• Switchboard and breakers

  
  Het hoofdschakelbord is de centrale hub voor het distribueren van elektrisch vermogen op het schip. Het moet in staat zijn om inkomende walstroom te verwerken, overbelasting te voorkomen en een stabiele stroomvoorziening te garanderen. Voor deze casestudy wordt ervan uitgegaan dat er geen reservevermogensschakelaars beschikbaar zijn en dat er daarom aanpassingen aan het hoofdschakelbord moeten worden uitgevoerd. Bespreek met de hoofdwerktuigkundige en de chief electrical engineer of dit inderdaad het geval is.

  Belangrijkste specificaties:

  • Spanning: De inkomende walstroom moet in deze casestudy 440 V AC, 60 Hz zijn.

  • Vermogensschakelaars: Er moeten extra vermogensschakelaars worden geïnstalleerd, mogelijk zelfs volledige vermogensschakelaarkasten.

  • Naleving: Voldoet aan IEC/IEEE 80005 voor een veilige integratie van walstroom en beschermt het interne elektrische systeem van het schip.

  Aandachtspunten:

  • Controleer bij de hoofdwerktuigkundige of het huidige hoofdschakelbord over reservevermogensschakelaars beschikt. Als dat niet het geval is, zijn ingrijpende aanpassingen nodig.

  • Het hoofdschakelbord moet tijdens de retrofit worden uitgeschakeld, wat tijdelijk gevolgen kan hebben voor de operationele inzet.

  • Het hoofdschakelbord moet de maximaal verwachte belasting van het walstroomsysteem kunnen verwerken en beveiligingsfuncties bevatten, zoals overbelastingsbeveiliging.

---

Schip – Economisch

Voor deze casestudy wordt ervan uitgegaan dat de walstroomapparatuur zichzelf moet terugverdienen door middel van een verlaging van de brandstofkosten, onderhoudskosten, nalevingskosten of een combinatie van deze factoren. Dit is niet volledig eerlijk, aangezien walstroom vanaf 2030 verplicht wordt gesteld, waardoor een businesscase niet noodzakelijk zou zijn omdat walstroom simpelweg noodzakelijk wordt. Desondanks zijn zowel een CAPEX- als een OPEX-schatting gemaakt, wat heeft geresulteerd in de onderstaande businesscase.

• CAPEX

  
  De CAPEX-kosten worden geschat op €1 miljoen, maar zijn sterk afhankelijk van de vereisten voor de transformator, het hoofdschakelbord en de retrofit.

• OPEX

  
  De OPEX-besparingen door alleen FuelEU Maritime liggen rond de ~ €250.000 per jaar bij een vermogensvraag van ~1 MW gedurende ~60 dagen.

---

Power barge – Technisch

De power barge fungeert zowel als mobiele walstroomoplossing als energiehub en is ontworpen om indien nodig via batterijen walstroom aan schepen te leveren. Het systeem is opgebouwd rond afzonderlijke laad- (inkomend vermogen) en ontlaadsystemen (uitgaand vermogen), wat efficiëntie, betrouwbaarheid en schaalbaarheid waarborgt. Met andere woorden: dit biedt modulaire conversiesystemen voor zowel AC- als DC-vermogensverwerking, die indien nodig eenvoudiger kunnen worden aangepast of vervangen. Dit geldt ook voor de batterijcontainers, waarvan wordt aangenomen dat deze zijn uitgerust met CATL Tener-X-batterijpakketten.

Daarnaast wordt ervan uitgegaan dat alleen containerschepen worden bediend, waardoor de technische complexiteit wordt verminderd, omdat geen speciaal kabelmanagementsysteem nodig is. Hieronder volgt een gedetailleerde uitsplitsing van de belangrijkste componenten en hun belangrijkste parameters.

• Barge

  
  De barge fungeert als de drijvende infrastructuur en huisvest alle elektrische en mechanische componenten en het batterijsysteem. Omdat slechts 2 containers nodig zijn, naast de apparatuur voor inkomend en uitgaand vermogen, is de totale footprint beperkt. Dit resulteert in een ‘kleine barge’ van slechts 40 m lang en 5 m breed.

  • Type romp: Barge met vlak dek

  • Capaciteit: Ontworpen voor het huisvesten van vermogensapparatuur en batterijsystemen

  • Koeling & ventilatie: Geïntegreerde koeling voor temperatuurmanagement van de batterijen

  • Brandbeveiliging: Meerlaags brandblussysteem

• Incoming connection panel

  
  This is where grid power is received to charge the batteries and safely distributed into the power conversion system. It is assumed this can be done under controlled situations at the quayside, resulting in minimum amount of equipment required.

  • Voltage: 440V AC, 50 Hz

  • Connection standard: To be determined - IEC 80005-1 compliant or simple EU plugs

  • Protection Systems: Surge protection, residual current monitoring

  • Safety Features: Isolation monitoring and grounding system

• Incoming power conversion

  
  Het inkomende vermogensconversiesysteem is verantwoordelijk voor het omzetten van walstroom (AC) naar een gereguleerde DC-voeding voor het opladen van de batterijpakketten.

  AC-DC-gelijkrichter

  • Zet 440 V AC (50 Hz) om naar DC (1040-1500 V)

  • Type: Actieve gelijkrichter (op basis van IGBT voor een hoog rendement)

  • Laadvermogen: 2,8 MW

  • Rendement: ≥ 95%

  DC-DC-omvormer

  • Regelt de inkomende DC-spanning voor de veiligheid van de batterijen

  • Spanningsbereik: 1040-1500 V

  • Vermogensrating: 2,8 MW

• Battery pack

  
  Het batterijsysteem slaat energie uit walstroom op en levert indien nodig een ontlading met hoog vermogen.

  Belangrijkste specificaties:

  • Model: CATL TENER-X

  • Totale capaciteit: 12,5 MWh (2 × 6,25 MWh-containers)

  • Energiedichtheid: 430 Wh/L

  • Chemie: Lithium-ijzerfosfaat (LFP)

  • Minimale State of Charge (SoC): 10%

  • Effectief bruikbare capaciteit: 11,25 MWh

  • Koelsysteem: Vloeistofgekoelde unit van 70 kW

  • Brandbeveiliging: Meerlaags brandblussysteem

• Outgoing power conversion

  
  Het ontlaadsysteem zet opgeslagen DC-vermogen weer om naar AC met de vereiste scheepsfrequentie.

  DC-AC-omvormer

  • Zet DC (1040-1500 V) om naar 440 V AC (60 Hz)

  • Type: IGBT-gebaseerde omvormer

  • Vermogensrating: 2,8 MW

  • Rendement: ≥ 95%

  Frequentieomvormer (indien nodig)

  • Zorgt voor een uitgangsfrequentie van 60 Hz als de omvormer dit niet intern verzorgt

  • Conversie: 50 Hz → 60 Hz

• Outgoing connection panel

  
  Hier wordt het vermogen van de barge aan het schip geleverd. Omdat containerschepen hun eigen Cable Management System (CMS) aan boord hebben, zou dit eenvoudigweg een stopcontact kunnen zijn waarin het CMS van het schip wordt aangesloten. In het huidige ontwerp wordt ervan uitgegaan dat dit wordt bediend door iemand aan boord die toestemming nodig heeft om de barge te betreden, of dat de operationele partij die verantwoordelijk is voor de logistiek hierbij moet assisteren. Dit moet nog worden bepaald.

  • Spanning: 440 V AC, 60 Hz

  • Aansluitstandaard: Voldoet aan IEC 80005-1

  • Vermogenslevering: Tot 2,8 MW

  • Beveiligingssystemen: Overspanningsbeveiliging, piekbeveiliging en isolatiebewaking

---

Power barge – Economisch

Met de huidige aannames voor het basisscenario (66% uptime of 240 operationele dagen per jaar, €0,10/kWh voor het opladen, €0,40/kWh verkoopprijs, volledige CAPEX, geen subsidies en geen verhuurinkomsten) is de businesscase voor een power barge economisch niet levensvatbaar. Aanvullende kostenbesparingen, subsidies of alternatieve inkomstenstromen zijn nodig om het concept haalbaar te maken. Er zijn verschillende knoppen waaraan kan worden gedraaid om de businesscase te verbeteren, zoals hieronder verder wordt toegelicht. Waarschijnlijk is een combinatie van meerdere maatregelen nodig.

• Verlaagde CAPEX

  De hoge initiële kosten (CAPEX) van de batterijen en infrastructuur vormen een belangrijke belemmering voor investeringen. Deze moeten op verschillende manieren worden verlaagd, bijvoorbeeld door goedkopere apparatuur te gebruiken (minder conservatieve schattingen) of door subsidies te verkrijgen. Een verlaging van de CAPEX met 33% verkort de terugverdientijd van ongeveer 9 naar 6 jaar.

• Barge verhuur

  Het huren van een barge voorkomt dat de volledige CAPEX voor de aanschaf van de barge moet worden gedragen, maar de huurkosten moeten worden afgewogen tegen de inkomsten. Het businessmodel moet ervoor zorgen dat de huurkosten de financiële voordelen niet tenietdoen. Met de huidige aannames levert het huren van de barge geen significant voordeel op wat betreft de terugverdientijd van de investering, maar leidt het alleen tot een verlaging van de initiële CAPEX-kosten.

• Financiering

  Het aangaan van financiering, d.w.z. een lening of lease, bijvoorbeeld een lening van 5 jaar tegen 8% rente, spreidt de kosten over de tijd. Dit kan de cashflow verbeteren en het CAPEX-risico verminderen, maar brengt extra financieringslasten met zich mee, wat betekent dat de winsten hoog genoeg moeten zijn om dit te compenseren. De huidige aannames laten zien dat deze rentevoet de businesscase daadwerkelijk negatief beïnvloedt wat betreft zowel de terugverdientijd als de maximale financiële blootstelling.

• Huurinkomsten toevoegen

  Het rekenen van een huurvergoeding van €500 per dag verbetert de cashflow aanzienlijk en is een belangrijke factor bij het dekken van de operationele kosten. Dit vereist nader onderzoek, met name of een havenautoriteit, terminaleigenaar of scheepseigenaar bereid is een vergoeding te betalen, of dat zij willen dat alles wordt opgenomen in de kWh-kosten. Het toevoegen van huurinkomsten kan de terugverdientijd verkorten van ongeveer 9 naar 6 jaar.

• Combinatie

  Door de belangrijkste knoppen te combineren in één scenario, ontstaan resultaten die een terugverdientijd van minder dan drie jaar mogelijk maken. Dit is cruciaal voor de ontwikkeling van de eerste power barge en om ervoor te zorgen dat aan de behoeften van investeerders wordt voldaan. Voor dit specifieke scenario moet tot 40% van de CAPEX-kosten worden gedekt en moet een huurvergoeding van €500 per dag worden opgenomen.

---

• Monthly
• Yearly

Membership

€199.00

Every month

€1,999.00

Every year

Premium tools and expert support at your fingertips

Sign Up

Sign Up

Quick View

Shore Power Quickscan

€199.00

The Shore Power Quickscan is a comprehensive tool designed to provide a business case for a shore power refit onboard vessels, based on IEC/IEEE 80005. It includes CAPEX estimates, operational expenses including fuel costs and engine maintenance, emissions savings as well as key regulations such as FuelEU and EU ETS. This purchase allows you to store your calculations, work offline anywhere, plus print a comprehensive techno-economic feasibility that you can show off to friends or your management.

Use Apple Pay to purchase the Excel (only on iPhone) - contact helpdesk for payment by invoice

Purchase

Don’t want to sign up? Check pay-per-use options

---

Misschien vindt u dit ook interessant

Project BOEI

Techno-economische haalbaarheidsstudie voor de elektrificatie van tankers op de ankerplaats van Scheveningen

Project BOEI (Buoy for Offshore Emission Irradication) is een techno-economische haalbaarheidsstudie in opdracht van de provincie Zuid-Holland naar de elektrificatie van tankers op de ankerplaats van Scheveningen. Het doel is om de meest haalbare technische oplossingen en risico’s voor het offshore opladen van schepen op de ankerplaats in kaart te brengen, naast het schatten van de kosten en emissiereducties. De belangrijkste drijfveren zijn het verminderen van NOx- en CO2-emissies. Deze blog biedt een overzicht van het project, inclusief het eindrapport en een interactieve tool die kan worden gebruikt om vergelijkbare projecten aan te passen, d.w.z. het offshore opladen van schepen.

• De elektrificatie van een tanker op de ankerplaats van Scheveningen is technisch en economisch haalbaar. De totale kosten voor alle scopes .gecombineerd bedragen €14 miljoen (~€12 miljoen voor de infrastructuur en ~€2 miljoen voor het schip). De E-anchor en onderzeese bekabeling vertegenwoordigen ongeveer 50% van alle kosten.

• De potentiële NOx-reductie is veel hoger dan aanvankelijk werd verwacht. Voor alle schepen samen wordt deze geschat op ruim 800.000 kg per jaar, wat overeenkomt met ~7,5 mol NOx-depositie per hectare per jaar.

• De break-evenprijs voor de scheepseigenaar en de leverancier van het vermogen ligt rond €0,20-€0,25 per kWh. Een haalbare businesscase kan worden verkregen met alleen Renewable Energy Units, of met een subsidie van ~€3 miljoen

---

Projectinformatie

Project BOEI (Buoy for Offshore Emission Irradication) is een techno-economische haalbaarheidsstudie naar de elektrificatie van tankers op de ankerplaats van Scheveningen. Het doel is om de meest haalbare technische oplossingen en risico’s in kaart te brengen, naast het schatten van de kosten en emissiereducties.

De studie is zowel om technische als economische redenen opgedeeld in drie afzonderlijke ‘scope-splits’, die daarnaast een basis bieden voor modellering en de verdeling van interfaces. Dit zijn scope 1, 2 en 3, die respectievelijk Infra, E-Anchor en Ship vertegenwoordigen. Voor elke scope worden verschillende parameters geïdentificeerd die verschillende modelleringsopties voor het project mogelijk maken. De parameters zijn E-house, Assembly, Cabling, Type, CMS en Mooring Location. Om praktische redenen wordt in deze studie een kleine selectie van scenario’s onderzocht. De beschouwde scenario’s worden in de tool onderzocht en geïmplementeerd om verschillende mogelijke uitkomsten met elkaar te vergelijken.

• Scope 1 - Infra

  Infra wordt gedefinieerd als alles tot aan de e-anchor, inclusief de E-house met hoogspanningsvoeding, transformatoren en omvormer, hoogspanningsschakelinstallaties die het vermogen verdelen naar de e-anchor(s), plus de bekabeling van al deze componenten, oftewel de in-field-infrastructuur. De volgende vereisten zijn van toepassing:

  1. Op Q13-A is 6 [MVA] aan reservecapaciteit beschikbaar, met hoofdschakelinstallaties die op 25 [kV] werken. Er zijn per 2025 2 reserve-uitgaande vermogensschakelaars beschikbaar.

  2. De ruimte op Q13-A is ‘beperkt’. Het heeft de voorkeur om zoveel mogelijk apparatuur niet op het platform te installeren. Dit is tegenstrijdig met de vereisten voor de e-anchor, die de installatie van vermogensapparatuur niet toestaan.

  3. Er zijn ten minste 2 reserve J-tubes beschikbaar voor onderzeese bekabeling naar de e-anchors.

  4. Alle onderzeese bekabeling moet over een minimale diepte van 2 meter worden ingegraven.

• Scope 2 - E-Anchor

  E-anchor wordt gedefinieerd als de elektrische interface die vermogen aan een schip levert en waaraan het schip kan afmeren. De e-anchor kan, afhankelijk van de waterdiepte en voorkeuren ten aanzien van vergunningen, een boei of paal zijn. Voor haalbaarheidsdoeleinden wordt ervan uitgegaan dat er geen functioneel of kostentechnisch verschil is tussen een paal en een boei. Er wordt aangenomen dat het Cable Management System (CMS) binnen deze scope valt. De volgende vereisten zijn van toepassing:

  1. Het Cable Management System (CMS) wordt door de e-anchor geleverd. Het schip hoeft geen CMS aan boord te hebben.

  2. Ankergebieden zijn cirkelvormig, zodat schepen rond de ankerlocatie in het midden van de cirkel kunnen draaien.

  3. Rondom de e-anchor is een minimale straal vereist van de scheepslengte (L) plus 60 [m].

  4. Vanuit operationeel, afmeer- en veiligheidsperspectief is een minimale manoeuvreercirkel van vier keer de scheepslengte (4L) vereist.

  5. Op de e-anchor mogen geen transformatoren of omvormers worden geïnstalleerd.

  6. Het schip maakt zonder sleepbootassistentie en zonder dat personeel aan boord van de e-anchor hoeft te gaan verbinding met de e-anchor.

  7. Alle engineering, berekeningen en businesscaseanalyses worden gebaseerd op bestaande technologie, zoals geleverd door de consortiumleden. Dit betekent dat:

     • maximaal toegestane spanning: 11 [kV]

     • maximaal toegestane stroom: 500 [A]

     • maximaal toegestaan vermogen: ± 8 [MW]

     • maximaal toegestane kabeldoorsnede: 240 [mm²]

• Scope 3 - Schip

  Ship wordt gedefinieerd als alles wat na het afmeren met het schip mee wegvaart. Dit omvat over het algemeen het walstroomaansluitpaneel, bekabeling aan boord, aanpassingen aan het hoofdschakelbord en vermogensapparatuur indien nodig. De volgende vereisten zijn van toepassing:

  1. De referentie voor het schip is een gemiddelde vermogensvraag van 1,5 [MW] en een piekvermogensvraag van 2 [MW].

  2. Het referentieschip werkt op 60 [Hz].

  3. De maximale windkracht waarbij schepen afgemeerd liggen is Beaufort 7.

---

Schepen en vermogensvraag

Om praktische redenen wordt voor deze studie één schip als primaire referentie genomen. Op basis van de voorkeuren van consortiumlid Knutsen wordt de Torill Knutsen als referentieschip gebruikt. Het scheepstype waarop de normen en regelgeving van toepassing zijn, is tanker. Het gemiddelde ankervermogen varieert doorgaans tussen 1.200 en 1.500 [kW]. Het hulpvermogen is gebaseerd op de aangenomen geïnstalleerde dieselgenerator die het ankervermogen levert, met een minimale capaciteit van 3.800 [kW]. Het aantal dagen dat het schip per jaar op de ankerplaats ligt, bedraagt 38 (aanname).

---

Ankerplaats

De coördinaten van de locatie en de afstand tot de kust en de haven van Scheveningen worden weergegeven in de onderstaande figuur, afkomstig uit het Nationaal Georegister (NGR), met dank aan Rijkswaterstaat. Een andere goede bron is de OpenEarth viewer. Naast bathymetrie toont deze viewer windparken, kabels, pijpleidingen en vele andere lagen. De afmetingen worden ook in de volgende figuren weergegeven. De ankerlocatie heeft een maximale capaciteit van 10 schepen.

Uit de analyse blijkt dat in 2023 in totaal 224 verschillende schepen langer dan 1 dag op de ankerplaats hebben gelegen. Tankers en vrachtschepen vertegenwoordigen 92% van al deze schepen: 79% tankers en 14% vrachtschepen. Gemiddeld liggen er gedurende het jaar op elk moment 6 schepen afgemeerd, met een gemiddelde verblijfsduur van 10 dagen. Tankers liggen gemiddeld 7 dagen op de ankerplaats. De langste verblijfsduren op de ankerplaats waren 171 dagen, 151 dagen en 135 dagen. Eén van deze drie schepen zou op zichzelf mogelijk voldoende kunnen zijn om de businesscase rond te krijgen.

---

Technische scope

Dit hoofdstuk bevat een technische beschrijving van het volledige project, evenals de wettelijke vereisten en normen die van toepassing zijn op de componenten en de werking. Hieronder worden de belangrijkste punten uit het hoofdstuk weergegeven. Raadpleeg het rapport voor alle details.

• Functionele vereisten

  1. 1. De ontwerplevensduur van het systeem moet minimaal 25 jaar bedragen.

     2. Het onderhoud van de installatie, inclusief vermogensverliezen, moet tot een minimum worden beperkt.

     3. De walstroomaansluiting moet geschikt zijn voor een continue, betrouwbare, veilige en eenvoudige werking. Betrouwbaarheidspercentages moeten door de leverancier worden aangegeven.

     4. Alle toepasselijke internationale en klassevoorschriften, inclusief de nationale netcode voor elektriciteit (voor Nederland: Netcode elektriciteit), moeten worden nageleefd. Deze zijn van toepassing op alle apparatuur, waaronder, maar niet beperkt tot, vermogensschakelaars, aansluitpanelen, stopcontacten en stekkers, filters, evenals voorzieningen om inschakelstromen van transformatoren of het inschakelen van grote belastingen en daaropvolgende spanningsdalingen te beperken, indien deze niet door de walstroomvoorziening worden geleverd.

     5. De apparatuur moet geschikt zijn voor de omgevingscondities. Er moeten effectieve maatregelen worden getroffen om corrosie van de apparatuur door ophoping van vocht en condensatie te voorkomen.

     6. Een equipotentiaalverbinding tussen schip en ‘wal’, met een aardelektrode, is vereist.

• Geldende standaarden

  NEN-ISO/IEC/IEEE

  • NEN-ISO/IEC/IEEE 80005-1: Utility connections in port: HVSC systems – General Requirements High Voltage shore side electricity (up to 20 MVA per vessel).

  • NEN-ISO/IEC/IEEE 80005-2: Utility connections in port: HVSC systems – Data communication for monitoring and control.

  • NEN-ISO/IEC/IEEE 80005-3: Utility connections in port: HVSC systems – General Requirements Low Voltage shore side (typically less than 1 MVA).

  • IEC 62613-1: Plugs, socket-outlets and ship couplers for high-voltage shore connection systems (HVSC Systems) – Part 1: General requirements.

  • IEC 62613-2: Plugs, socket-outlets and ship couplers for high-voltage shore connection systems (HVSC-Systems) – Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for accessories to be used by various types of ships.

  • IEC 60092-101:2018 – Electrical installations in ships. Part 101: Definitions and general requirements.

  • IEC 60092-503:2007 – Electrical installations in ships - Part 503: Special features - AC supply systems with voltages in the range of above 1 kV up to and including 15 kV.

  • IEC 61363-1: Electrical installations of ships and mobile and fixed offshore units - Procedures for calculating short-circuit currents in three-phase AC.

  • Codes, standards and guidelines for safety when working in dangerous zones are shown in 3.6.2.

  DNV / Lloyd’s

  • DNV-RU-SHIP Pt.6 Ch.7 section 5 - Environmental protection and pollution control - Electrical shore connections – Shore Power

  • DNV-RU-SHIP Pt.4 Ch.8 – Electrical Installations

  • DNV-RU-SHIP Pt.6 Ch.2 – Propulsion, power generation and auxiliary systems

  • LR Rules and Regulations for the Classification of Ships, July 2019 - Part 6 - Control, Electrical, Refrigeration and Fire – Chapter 1 Control Engineering Systems

  • LR Rules and Regulations for the Classification of Ships, July 2019 - Part 6 - Control, Electrical, Refrigeration and Fire – Chapter 2 Electrical Engineering

  • LR Rules and Regulations for the Classification of Ships, July 2019 - Part 7 - Other Ship Types and Systems - Chapter 13 On-shore Power Supplies

• Componenten

  Omwille van de duidelijkheid wordt in de onderstaande figuur een vereenvoudigde weergave van de volledige technische scope gegeven. Dit schema toont alle geïdentificeerde componenten die nodig zijn om één schip van vermogen te voorzien. Elk component wordt in het rapport verder toegelicht.

• Besturingslogica

  De besturingslogica zorgt voor een veilige werking en monitoring van het volledige systeem. Deze wordt beschreven door verschillende geldende normen, met name IEC/IEEE 80005-2. In deze studie is deze opgedeeld in vier onderdelen: (1) beveiliging, monitoring en communicatie, (2) omschakelfilosofie, (3) alarmen en bijbehorende beveiligingen en (4) kortsluit- of selectiviteitsstudie.

  (1) Beveiliging, monitoring en communicatie

  Vereisten voor beveiliging, monitoring en communicatie worden beschreven in verschillende internationale en klassestandaarden, met name IEC/IEEE 80005-1 en 2. Alle communicatie tussen systemen aan boord en aan de wal moet compatibel zijn met de bestaande systemen van het schip. Communicatie kan plaatsvinden via afzonderlijke glasvezelkabels, via de voedingskabel of draadloos. De lijst met communicatiesignalen die tussen het walstation en het schip moet worden verzonden en uitgewisseld, moet door de leverancier van de apparatuur worden aangeleverd voor de Design Statement, overeenkomstig de normen en klassevoorschriften. Meer hierover is te vinden in het rapport.

  (2) Omschakelfilosofie

  Er zijn twee alternatieve opties voor omschakeling: het blackout-principe (door ‘het donker heen gaan’) en het synchronisatieprincipe. Deze worden beschreven in IEC/IEEE 80005-1 onder electrical load transfer, sectie 9.2 en 9.3, en samengevat in sectie 3.4.2 van het rapport. Voor deze studie wordt ervan uitgegaan dat de lastoverdracht plaatsvindt volgens het synchronisatieprincipe, omdat dit de meest strenge omschakelprocedure is. De operationele aspecten van het afmeren aan een single point mooring met het schip zelf en het aan boord nemen van de voedingskabel worden beschreven in sectie 3.6.4 van het rapport.

  (3) Alarmen en bijbehorende beveiligingen

  Hieronder staat een tabel met standaardalarmen en beveiligingsmaatregelen die moeten worden geïnstalleerd voor de monitoring van de installatie. Het herstellen van de noodvoeding van het schip in geval van een storing in de hoogspanningsvoeding wordt beschreven in IEC/IEEE 80005-1, sectie 8.6. Niet al deze alarmen zijn geschikt voor het ontwerp, bijvoorbeeld het alarm voor een te geringe afstand tot het waterniveau.

  (4) Kortsluit- of selectiviteitsstudie

  Er moet een kortsluit- of selectiviteitsstudie worden uitgevoerd volgens IEC 61363 of een vergelijkbare norm om de functionaliteit van de beveiligingsvoorzieningen van het schip, zoals relais, zekeringen en vermogensschakelaars, en de circuits die zij beveiligen, te evalueren wanneer aanpassingen voor walstroom worden aangebracht.

  Volledige selectiviteit betekent dat de beveiligingsvoorzieningen het effect van een kortsluiting of andere ongewenste gebeurtenissen op het elektriciteitssysteem tot een minimum beperken. In ieder geval moeten kritieke scheepssystemen worden beschermd in geval van een kortsluiting, ongeacht de oorzaak daarvan (of deze nu verband houdt met wals

• Wettelijke verplichtingen

  Dit hoofdstuk geeft een samenvatting van de belangrijkste regels en voorschriften met betrekking tot walstroom. Het is onderverdeeld in mondiaal (IMO), internationaal (EU), regionaal (Nederland of haven) en energy majors (bijvoorbeeld Ørsted). Vanwege de aard van regels en voorschriften en de onzekerheid die hiermee gepaard gaat, kan de situatie op het moment dat de lezer dit document leest verschillen van de situatie op het moment van schrijven.

  Walstroom verplicht

  Walstroom wordt volgens FuelEU en de Clean Shipping Act vanaf 2030 verplicht in de EU en de VS. Dit geldt alleen voor schepen van 400 GT en hoger, maar zou vereisen dat alle schepen die momenteel worden gebouwd en gepland zijn voor exploitatie in de EU over walstroommogelijkheden beschikken. Naar verwachting zal 90% van alle havenaanlopen in de EU moeten worden geëlektrificeerd. Korte verblijven van minder dan 2 uur zijn in de EU waarschijnlijk vrijgesteld.

  De PAS-regelgeving inzake stikstof in Nederland is een belangrijke drijfveer voor deze haalbaarheidsstudie en streeft naar een stikstofreductie van 80% of meer. Naast deze strenge eis zijn subsidies beschikbaar gesteld om de reductie van stikstof te stimuleren. Meer over dit onderwerp wordt beschreven in sectie 5.3.

  Naast overheidsorganisaties zetten ook veel klanten van scheepseigenaren aan op net-zero-operaties, met name Ørsted. Deze organisaties streven actief naar elektrificatie van schepen offshore en bouwen e-boeien bij windparken.

  Verbetering van de businesscase door stimulansen

  De CO₂-belasting in de EU (EU ETS) zal de businesscase voor walstroom verbeteren. Bij een prijs van €100 per mT CO₂ zullen de brandstofkosten effectief verdubbelen. Dit creëert duidelijke stimulansen voor scheepseigenaren om ervoor te zorgen dat hun schepen geschikt zijn voor walstroom.

  Nederland staat de verkoop van ‘Renewable Fuel Units’ (Hernieuwbare Brandstof Eenheden of HBE’s) toe. Dit voegt bij het gebruik van groene energie effectief €0,20 aan inkomsten per kWh toe voor walstroom, wat de businesscase aanzienlijk verbetert.

  Havens

  Een aanzienlijk deel van de grote havens wereldwijd heeft verklaringen over walstroom ondertekend om ‘waar mogelijk tegen 2028 elektriciteit vanaf de wal te implementeren’.

  De meeste havens hebben de ambitie om in 2050 CO₂-neutraal te zijn.

  Cruise- en containerschepen zijn voor de meeste havens de belangrijkste doelgroepen.

• HSE

  Er zijn vier belangrijke aspecten op het gebied van Health, Safety and Environment geïdentificeerd met betrekking tot de elektrificatie van offshore-schepen. Deze worden hieronder opgesomd en in de volgende secties uitgebreid toegelicht. Emissies worden verder besproken in hoofdstuk 4.3 van het rapport.

  1. Het werken met hoogspanningsapparatuur door personeel

  2. ATEX-zones aan boord van het schip

  3. Afmeer-, nautische en operationele aspecten

  4. Omschakelprocedure

---

Resultaten

Dit hoofdstuk bevat indicaties van de CAPEX en OPEX voor de verschillende scopes, emissieberekeningen (met name NOX), de belangrijkste risico’s en mitigerende maatregelen, evenals een voorgestelde organisatorische vervolgstap, waarvan een planning voor de projectontwikkeling het belangrijkst is. De kosten worden bepaald volgens het principe van ‘turnkey levering’, waarbij elke scope rekening houdt met ontwerp en engineering, inkoop van apparatuur, installatie en inbedrijfstelling. De weergegeven resultaten hebben betrekking op één e-anchor en één schip, d.w.z. fase 1.

---

Planning

Voor een realistische projectuitvoering wordt aanbevolen om het project op te delen in drie afzonderlijke fasen. Deze uitvoeringsfasen worden voorafgegaan door een ontwerpfase die nodig is voor de FID. Voor deze planning wordt scenario 4 als basisscenario aangenomen. Dit betekent dat het vermogen aanvankelijk vanuit Q13 wordt geleverd – voldoende voor fase 1 en 2 – en wordt omgezet in een E-house dat op een monopile naast het ankergebied is geplaatst. Voor fase 3 zal ten minste tweemaal zoveel vermogen beschikbaar moeten worden gemaakt. Het is onzeker waar dit vermogen vandaan zal komen, Q13 of land.

---

---

You might also like