Gemiddelde walstroomvraag Masterclass
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.
The methodology behind estimating average shore power demand per ship category, for ports, terminals and OPS developers
Average shore power demand is the holy grail of OPS development. Every business case, every grid connection request and every transformer specification depends on one number: how much power will the ships actually draw at berth. It is also the number nobody can give you with confidence.
The same vessel can vary by up to 300% during a port call. Two sister ships doing the same job can differ by 30%. Tankers of the same type and size can differ tenfold in installed auxiliary capacity. And the main published sources (IMO, DNV and EMSA) disagree with each other by a factor of three or more, because they use different ship classifications, different size parameters and different bands.
This masterclass sets out the methodology we developed to deal with that, built on these recognized frameworks A and calibrated against measured operational data. The approach is deliberately simple: power demand is a load factor multiplied by a scaling function of gross tonnage, applied for specific ship categories.
The methodology and the results are intended for project developers estimating revenue and sizing infrastructure across a fleet, a terminal or a whole port, particularly in the situation where you do not yet have ship-specific information and have not spoken to the chief engineer. It is explicitly not intended to predict a single named vessel. If you know which ship is coming and you can get the auxiliary engine data, you have better information than any model can give you.
Sign up to become a member and download the latest version of the guide, database and tools used in this masterclass.
(1) Waarom gemiddeld vermogen in kW het moeilijkste getal is voor walstroom
Walstroom zelf is niet ingewikkeld. Elektriciteit van het net wordt via een onderstation naar een e-house gebracht met daarin transformatoren, een frequentieomvormer voor de stap van Europese 50 Hz naar 60 Hz aan boord en het energiebeheersysteem, en vervolgens via een kabelmanagementsysteem naar het aansluitpaneel van het schip, de transformator aan boord en het hoofdschakelbord, waarna de hulpmotoren kunnen worden uitgeschakeld. Het brandstofverbruik, de emissies en het geluid stoppen. De infrastructuur kan groot zijn en de engineering is echt, maar conceptueel is het ‘een stekker in het schip steken’. Die erin steken is één ding, weten welke omvang de stekker moet hebben en wat de gemiddelde vermogensvraag is, is lastig, en daar zijn vier duidelijke redenen voor.
Hetzelfde schip varieert enorm. Gemeten over één havenaanloop fluctueert de vermogensvraag continu door laad- en losactiviteiten, reeferbelasting, hotelbelasting, het weer en het gedrag van de bemanning. Gerapporteerde variaties lopen op tot 300%.
Zusterschepen zijn in de praktijk niet identiek. Onderzoek naar de Fortuny en Sorolla in Málaga wees uit dat de twee schepen ongeveer 30% verschillen in vermogensvraag terwijl ze hetzelfde doen aan de kade. Zelfde ontwerp, zelfde operatie, andere cijfers.
Schepen van dezelfde omvang kunnen tien keer van elkaar verschillen. Zet het geïnstalleerde hulpvermogen uit tegen de brutotonnage en de spreiding is opvallend. In de band rond 30.000 GT verschillen tankers bijna een factor tien in geïnstalleerd hulpvermogen, omdat het ene schip is gebouwd voor eenvoudig laden en lossen, terwijl het andere verwarmings-, koel- of pomptaken uitvoert die het energieprofiel volledig veranderen.
En de gepubliceerde bronnen zijn het niet eens. IMO deelt containerschepen in op basis van TEU. DNV gebruikt brutotonnage. De bandbreedtes verschillen en er is geen garantie dat wat het ene raamwerk een containerschip noemt overeenkomt met de definitie van het andere. IMO merkt zelf op dat er niet zoiets bestaat als één universele definitie van een scheepstype. Het resultaat is dat aan hetzelfde schip een vermogensvraag kan worden toegewezen die een factor drie of vier verschilt, afhankelijk van welke bron je opent.
Er is nog één praktisch probleem dat het benoemen waard is. Als je een scheepseigenaar vraagt hoeveel vermogen ze nodig hebben, zullen ze doorgaans hun maximum noemen, omdat ze alles willen kunnen doen wat ze ooit zouden kunnen doen. Dat getal ligt doorgaans ongeveer twee keer zo hoog als de werkelijke gemiddelde vraag. Ontwerp je daarop, dan bouw je de infrastructuur én de businesscase te groot.
Operationele belastingstabellen helpen, en in het land der blinden is eenoog koning: als je ze hebt, gebruik ze. Maar schepen evolueren. Motoren worden vervangen, apparatuur wordt toegevoegd en een nieuwe bemanning kan het energiegebruik aanzienlijk veranderen. De tabel vertelt je wat het schip nodig zou moeten hebben, niet wat het daadwerkelijk doet.
(2) Voordat je kunt middelen, moet je eerst bepalen wat een scheepstype is
Je kunt geen gemiddelde vermogensvraag per scheepscategorie bepalen voordat je hebt besloten wat een scheepscategorie is. Onze classificatie, uiteengezet in de Ship Types Guide, werkt op drie niveaus:
Categorie. De regelgevende en economische groepering, afgestemd op hoe IMO en EU-regelgeving zoals EEXI, CII, FuelEU Maritime en EU ETS schepen behandelen. Dit is belangrijk omdat de kosten voor naleving voortvloeien uit de categorie. Dit is het niveau waarop we de vermogensvraag middelen.
Type. Functioneel gebruik en ontwerp. De vermogensvraag vloeit voort uit het type: binnen de tankercategorie gedraagt een algemene vloeistoftanker zich anders dan een olie- en chemicaliëntanker of een productentanker.
Omvang. Grotere schepen hebben over het algemeen meer vermogen nodig. Sommige categorieën, zoals offshore, hebben wel typen maar geen betekenisvolle omvangsklassen.
Een uitgewerkt voorbeeld: de Abao Explorer valt in de tankercategorie, het type chemicaliëntanker en de omvangsklasse medium range. Combineer dat met een terminalprofiel en je kunt het verwachte vermogensbereik direct aanzienlijk verkleinen. Als je weet dat je terminal voornamelijk olie- en chemicaliëntankers afhandelt, worden de omvangsverdeling en daarmee ook de vermogensverdeling aanzienlijk krapper.
(3) De methodologie in één regel
Vermogensvraag = belastingsfactor × schaalfunctie (GT)
Elk schip boven 400 GT heeft een brutotonnage, waardoor GT de enige omvangparameter is die vergelijking tussen categorieën en bronnen mogelijk maakt. De twee componenten:
Schaalfuncties. Zet voor elk schip in de database het geïnstalleerde hulpvermogen uit tegen GT en pas een curve toe. Voor vrijwel alle categorieën is die fit een machtsfunctie; containerschepen kunnen beter worden beschreven met een polynoom. We hanteren twee varianten: het totale geïnstalleerde hulpvermogen en de grootste afzonderlijk geïnstalleerde hulpmotor. De tweede is nuttig voor een andere vraag, namelijk of een terminal hoogspanning of laagspanning nodig heeft. De meeste schepen hebben een totale geïnstalleerde hulpvermogencapaciteit van minder dan ongeveer 5 MW en de gegevens laten een duidelijke clustering rond standaard scheepsgroottes zien, in plaats van een continuüm.
Belastingsfactoren. Een schip gebruikt zijn geïnstalleerde capaciteit niet aan de kade. Gemeten en gevalideerde operationele gegevens laten zien dat de gemiddelde vraag doorgaans slechts 20% tot 30% van het geïnstalleerde hulpvermogen bedraagt. Hulpmotoren zijn bewust overgedimensioneerd: redundantie betekent dat je er twee installeert, zodat het schip nog steeds vermogen heeft wanneer er één wordt onderhouden, en daarbovenop worden veiligheidsmarges toegevoegd. We leiden lage, gemiddelde en hoge belastingsfactoren af uit de gemeten gegevens, waarbij de laagste en hoogste paar procent als uitschieters worden uitgesloten. Toegepast per scheepscategorie geeft dat een lage, gemiddelde en hoge schatting van de vermogensvraag bij elke brutotonnage.
Het volledige raamwerk is gebaseerd op 7.102 schepen met gegevens over hulpmotoren en 153 gemeten of gevalideerde operationele datasets. Er zit geen volledige statistische behandeling achter de percentielen, en dat is bewust: de spreiding in de onderliggende gegevens is groot genoeg dat een rigoureuzer statistisch apparaat wel precisie zou toevoegen, maar geen nauwkeurigheid.
(4) Niet alle data is gelijk: vier niveaus zijn gedefinieerd
Niveau 1, gegevens over geïnstalleerde hulpmotoren. Het fysieke plafond. Een schip kan niet meer vermogen afnemen dan het geïnstalleerd heeft. Dit vormt de structurele basis van de schaalfuncties.
Niveau 2, gemeten tijdreeksen. De werkelijke operationele vraag in de tijd. Goud waard en de basis voor de belastingsfactoren.
Niveau 3, enquêtes onder scheepseigenaren. Wat eigenaren denken dat ze nodig hebben. Systematisch overschat, vaak met ongeveer een factor twee.
Niveau 4, regelgevingsklassen. Gepubliceerde bandbreedtes van IMO, DNV en EMSA. Nuttig als benchmark, maar met verschillende omvangparameters en ondoorzichtige afleidingen.
Alleen niveaus 1 en 2 worden gebruikt om het model op te bouwen. Niveaus 3 en 4 worden over de resultaten heen gelegd als plausibiliteitscontrole.
Een waarschuwing over zelfs de beste data. Bij één project met zes maanden aan gemeten operationele gegevens bekeken twee verschillende hoofdwerktuigkundigen van hetzelfde schip dezelfde dataset en kwamen ze tot verschillende conclusies: de een wilde een bepaalde capaciteit, de ander wilde het dubbele. Zelfs perfecte data leidt nog steeds tot meningsverschillen, en precies daarom is een gedocumenteerde, reproduceerbare methodologie belangrijker dan welk afzonderlijk getal dan ook.
(5) Zo ziet de gemiddelde vermogensvraag eruit per scheepscategorie
Weergegeven als boxplots per categorie, valt het beeld uiteen in twee groepen.
Voorspelbare categorieën. General cargo-schepen hebben gemiddeld ongeveer 160 kW nodig, met een beperkte spreiding, waardoor een general cargo-terminal met hoge mate van zekerheid kan worden gedimensioneerd. Tankers hebben gemiddeld ongeveer 1 MW over het bereik tot ongeveer 50.000 GT en komen zelden onder de 200 tot 300 kW uit, waarbij de helft van alle waarnemingen binnen een redelijk smalle band valt. Bulkcarriers gedragen zich vergelijkbaar: slechts een klein deel van de geïnstalleerde capaciteit wordt daadwerkelijk aan de kade gebruikt.
Onvoorspelbare categorieën. RoRo-autotransportschepen, RoRo-vrachtschepen, passagiersschepen en vooral cruiseschepen laten extreme bereiken zien, die zelfs binnen de middelste 50% van de waarnemingen boven de 2.000 kW uitkomen, met lange staarten daarboven. Cruiseschepen worden helemaal niet weergegeven in het categorieoverzicht, omdat er slechts ongeveer 40 bruikbare datapunten beschikbaar zijn. Voor deze segmenten is het eerlijke antwoord dat een categoriegemiddelde niet goed genoeg is en dat de analyse moet worden teruggebracht tot het individuele schip.
Die splitsing is de belangrijkste praktische conclusie. Voor terminals voor tankers, bulkcarriers en general cargo-schepen is een schatting op categorieniveau verdedigbaar. Voor RoRo-, passagiers- en cruiseschepen moet je het categoriegemiddelde beschouwen als een startpunt voor een gesprek, niet als input voor de specificatie van een transformator.
Een illustratief datapunt aan de containerzijde: de MSC Maya, met ongeveer 200.000 GT, heeft een grootste afzonderlijk geïnstalleerde hulpmotor van 5.500 kW. Zelfs bij 20% tot 30% benutting is dat een aanzienlijke belasting aan de kade, wat overeenkomt met de drempel van 8 MW die de normen hanteren als het punt waarop hoogspanning de praktische vereiste wordt.
(6) Welke formules en belastingsfactor moet je gebruiken, en hoe zit het met het maximale vermogen?
Gebruik het gemiddelde voor inkomsten en businesscases. Er is precies één werkelijk gemiddelde voor elk schip en dat kan alleen achteraf worden berekend, zodra je weet wat het schip daadwerkelijk heeft gedaan. Tot die tijd is de gemiddelde belastingsfactor de meest verdedigbare schatting en degene die een businesscase oplevert die het dichtst bij de werkelijkheid ligt.
Gebruik de lage band voor conservatieve omzetcases. Als je een project aan een stresstest onderwerpt, of een ondergrens voor de omzet nodig hebt voor een financieringsgesprek, is de lage band de juiste input. Gemeten tijdreeksdata ligt doorgaans dichter bij de lage band dan bij de door scheepseigenaren gerapporteerde cijfers.
Gebruik de hoge band voor engineering en dimensionering, niet voor omzet. Dimensioneren op basis van de hoge band en vervolgens ook de omzet daarop modelleren, is hoe projecten op papier winstgevend lijken en in de praktijk tegenvallen. Voor de maximale vraag is de fysieke limiet het geïnstalleerde hulpvermogen. Als je het schip kent, gebruik dan het nominale hulpvermogen als bovengrens en het gemiddelde voor de omzet. Als je het schip niet kent, gebruik dan de hoge band of de schaalfunctie op volledige waarde. In de praktijk draaien de meeste schepen slechts één of twee hulpmotoren aan de kade; containerschepen en tankers zijn de uitzonderingen, omdat zij aan de kade meer werkzaamheden uitvoeren.
(7) Belangrijkste conclusies
De vermogensvraag aan de kade is op elk niveau onzeker. Hetzelfde schip varieert tijdens één havenaanloop tot 300%, zusterschepen verschillen ongeveer 30% en schepen van dezelfde omvang kunnen tien keer verschillen in geïnstalleerd vermogen.
Door scheepseigenaren opgegeven cijfers zijn doorgaans ongeveer twee keer zo hoog als het werkelijke gemiddelde, omdat eigenaren hun maximum opgeven. Ontwerpen op basis van dat getal leidt tot overdimensionering van het project.
De gemiddelde vraag bedraagt slechts 20% tot 30% van het geïnstalleerde hulpvermogen, omdat hulpmotoren van ontwerp af aan zijn overgedimensioneerd voor redundantie en veiligheid.
Brutotonnage is de enige universele omvangparameter, waardoor vergelijking tussen categorieën en bronnen überhaupt mogelijk is.
De methodologie bestaat uit een belastingsfactor vermenigvuldigd met een op GT gebaseerde schaalfunctie, toegepast per scheepscategorie: een machtsfunctie voor de meeste categorieën en een polynoom voor containerschepen.
Alleen gegevens over geïnstalleerde motoren en gemeten tijdreeksen zouden het model moeten aansturen. Enquêtes en regelgevingsklassen zijn bedoeld voor validatie, niet voor kalibratie.
Sommige categorieën zijn voorspelbaar en andere niet. General cargo rond 160 kW met een beperkte spreiding en tankers rond 1 MW zijn op categorieniveau verdedigbaar. RoRo, passagiers- en cruiseschepen niet, en daarvoor is analyse op scheepsniveau nodig.
Gebruik het gemiddelde voor omzet, laag voor conservatieve cases en hoog voor engineering. Dimensioneer nooit op hoog en modelleer de omzet vervolgens ook op hoog.
De methode is ontwikkeld voor vloten, niet voor afzonderlijke schepen. Over een spreiding van schepen werkt de wet van de grote aantallen in je voordeel; voor één specifiek schip: vraag het aan de hoofdwerktuigkundige.
Sign up for premium tools and benefits
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
Don’t want to sign up? Check pay-per-use options
References
Sustainable Ships - Average Shore Power Demand Database
Sustainable Ships - Average Shore Power Demand Guide
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
ABB and Chalmers University - Shore-Side Power Supply, MSc thesis
TNO - measured berth power demand of container vessels
IMO, DNV and EMSA - published shore power demand bands
IEC/IEEE 80005-1 and 80005-3 - shore connection systems
Misschien vindt u dit ook interessant:
Masterclass: Walstroomaansluitingen en prijzen – wat kost walstroom per kWh?
Shore power is becoming mandatory in the EU from 2030, but no regulation says what it should cost. This masterclass explains how an OPS connection is defined, the three pricing models used across EU ports, what shipowners currently pay per kWh, and how that compares to generating electricity onboard.
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
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
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
Misschien vindt u dit ook interessant
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.