Stimuleren elektrisch & fossielvrij varen in de Provinsje Fryslân

SEFFF is de stichting in Fryslân waar kennisinstellingen, de watersportrecreatie en brancheorganisaties uit de recreatie-, natuur- en milieusector in participeren.

Waar staat SEFFF voor?

Heb je wel eens gedacht aan elektrisch varen? Grote kans dat je op dit idee bent gebracht door SEFFF: de Stifting foar Elektrysk en Fossylfrij Farren yn Fryslân. Dit is dé onafhankelijke stichting die zich al sinds 2008 ten doel gesteld heeft om fossielvrij varen in Fryslân te stimuleren.

De stichting is opgericht als onderdeel van het Friese Merenproject met als speerpunten: promotie, voorlichting, kennisontwikkeling, onderwijs en ontwikkeling van fossielvrije vaarroutes.

Promotie
Het promoten van fossielvrij varen, werkt het beste als mensen het zelf beleven. Dit doet SEFFF door middel van demonstraties, elektrisch proefvaren en beurspresentaties. Vertegenwoordigers van de stichting zijn aanwezig bij Friese watersportevenementen om fossielvrij varen onder de aandacht te brengen. Bijzonder onderdeel van het promotieprogramma is het MienSkip projekt, waarbij een bouwpakket van een elektrische boot is ontworpen voor iedereen die er zelf mee aan de slag wil.

Voorlichting
Ook promoot SEFFF fossielvrij varen door onafhankelijke voorlichting te geven over deelgebieden als elektrisch varen, accu’s, hybride varen en biobrandstoffen. Voorlichting houdt in dat iemand die fossielvrij wil varen, betrouwbare informatie kan vinden over wat er komt kijken bij de overstap naar duurzaam elektrisch of varen op een niet-fossiele brandstof. SEFFF geeft antwoord op vragen als welk motortype, welke batterijen, hoeveel pk’s, hoeveel kilowatts, hoeveel kilowattuur en welke schroefkeuze is de juiste?

Kennisontwikkeling
Het doel is om verbeterde of zelfs nieuwe technische oplossingen aan te dragen, zodat fossielvrij varen ook prijstechnisch aantrekkelijk wordt. Dit zal eraan bijdragen dat duurzaam varen voor iedereen bereikbaar wordt. Hierbij wordt onder andere samengewerkt met de alumnivereniging Principia van de Universiteit Twente.

SEFFF heeft rekenmodules ontwikkeld waarmee bezoekers van de website kunnen uitrekenen wat voor aandrijving en accupakket geschikt is voor hun boot, en hoe men de schroefkeuze kan optimaliseren. SEFFF heeft onderzoek gedaan naar een betaalbare elektrische aandrijflijn op basis van een naafmotor. De resultaten van dat onderzoek zijn beschikbaar op de website.

Onderwijs
Elektrische boten ontwerpen en bouwen is een vak. SEFFF werkt samen met het nautisch onderwijs (HBO en MBO) om te helpen bij het opleiden van die vakmensen. Studenten worden begeleid bij praktijkprojecten op het gebied van scheepsbouw, aandrijving en elektronica die een relatie hebben met elektrisch of fossielvrij varen.

Vaarrouteontwikkeling
Doelstelling van de Provinsje Fryslân en SEFFF is om Friesland extra aantrekkelijk te maken voor mensen die elektrisch of fossielvrij willen varen. Wat is er beter dan tijdens het varen genieten van de stilte en rust op de Friese wateren? Het ontwikkelen van nieuwe fossielvrije vaarroutes, het verbeteren van bestaande routes en het in kaart brengen en promoten van een betrouwbaar laadpalen-netwerk helpen daarbij.

Actueel

Exalto neemt Sefff rapport in ontvangst

Op 20 mei 2022 werd de resultaten van het SEFFF/Principia-onderzoek “Experimenteel bepaald Michigan schroef rendement, in vergelijking met een Wageningen B schroef”  *) aan Technische Groothandel Exalto in Grou overhandigd.…
Lees meer

BOOT Holland 2022 gaat niet door!

12 januari 2022 De beursorganisatie van BOOT 2022 heeft moeten besluiten dat het ook dit jaar niet door kan gaan. De onzekerheid vanwege Corona is te groot. Het evenement is…
Lees meer

Rekenmodule vereiste accucapaciteit voor gewenste vaartijd en vaarsnelheid

Deze rekenmodule stelt u in staat om een berekening te maken voor uw schip. Door de de gegevens  en accu-eigenschappen van uw schip in de invoervelden in te vullen of aan te passen kan worden berekend hoeveel elektrisch vermogen en accucapaciteit er voor uw schip nodig zijn, afhankelijk van gewenste vaarduur en maximum vaarsnelheid.
(Let op! “Waterverplaatsing vaarklaar” is inclusief accugewicht).
Op veel Friese wateren geldt een maximum snelheid van 9 km/u, op de kleinere wateren 6 km/u.

Veelgestelde vragen

Bij mechanische aandrijving is elektrische voortstu­wing klimaatneutraal, vooropgesteld dat de elektriciteit duurzaam wordt opgewekt.
Naast het milieu aspect is aan boord de stilte, het ontbreken van motorlawaai en stank, het grote voordeel van elektrisch varen.

Stroom die is opgewekt met:

  • windenergie,
  • water­kracht,
  • bio-gas,
  • of met zonnepanelen.

Ook aan boord kun je met een windgenerator, of met zon­necellen stroom opwekken.

Door deze via een lader op te slaan in accu’s:

Door er eerst waterstof mee te maken en aan boord uit waterstof met een brandstofcel weer stroom te maken:

Het voordeel van waterstof is dat je dan wel grote hoeveelheden energie kunt meenemen. Maar ’t is nog duur, er is nog geen distributienetwerk waar je makkelijk waterstof kunt tanken en energetisch (het maken van waterstof en het er weer uit terug winnen van elektriciteit) zijn de verliezen groter dan in ver­gelijking met opslag in accu’s.

Alle typen accu’s voorzien in een specifieke be­hoefte. Voor recreatief gebruik in boten zijn natte semi-tractie (ook wel genoemd “deep cycle”) ac­cu’s veelal het meest geschiktst en het goedkoopst. Deze batterijen kunnen voorzien worden van een vulsysteem en desgewenst ook van een gasafvoersysteem, zodat ze ook in afgesloten ruimten kunnen worden toegepast.

Voor commercieel (intensief) gebruik in boten zijn natte tractie-pakketten het meest economisch.

Wat duurder zijn onder­houdsvrije, of AGM (Absorbed Glass Mat). Deze zijn dicht, kunnen geen gas of vloeistof lekken, dus ook geschikt voor zeilboten die onder helling varen.

Gel accu’s zijn niet geheel gas dicht.

Wereldwijd zoekt de auto-industrie naarstig naar batterijen met een hogere energiedicht­heid en een langere levensduur zoals lithium.

Lithium batterijen zijn in aanschaf nog wel veel duurder dan andere batterijen. Rekening houdend met het gespecificeerde aantal cycli (2.000 bij ontladingen tot maximaal 80%) komen echter de gebruikskosten dicht in de buurt van AGM batterijen. Dit zeker ook als je meeneemt, dat door het geringere accugewicht (maar 10 kg per kWh) de totale motorinstallatie en accupakket kleiner maar vooral ook minder zwaar is.

Accu’s (van lood-zuur t/m Lithium) slijten door het op- en ontladen. De slijtage is afhankelijk van de lading- en ontladingssnelheid.
* In beginsel doet u er goed aan de accu niet sneller dan in 4 uur te laden of te ontladen

  • Een goed gekozen semi-tracti accupakket kan zo’n 500 ontladingen mee.
  • Zware tractieaccu’s kunnen bij 80% ontlading tot 1.500 laadcycli aan, mits ze intensief gebruikt worden.
  • Sommige fabrikanten van Lithium batterijen specificeren zelfs 2.000 cycli bij 80% ontlading.

Goed onderhoud is vitaal voor hun levensduur. Bij loodaccu’s is het van belang na een ontlading direct weer helemaal op te laden. En dan onder druppellading geladen te houden. Hierbij speelt mee, dat bij het opladen een procedure* gevolgd moet worden, die is afgestemd op het betreffende batterijtype (*=laadkarakteristiek)

Natuurlijk moet bij natte batterijen het waterniveau regelmatig gecontroleerd worden. Lithium laat zich het beste bewaren bij 40% ontlading.

De aanschaf van een in-board installatie* is onge­veer even duur. In het verbruik zijn de kosten van stroom aanzienlijk lager dan die van benzine of diesel. De onderhoudskosten van de elektromotor zijn heel beperkt, hier staan te­genover de kosten van periodieke vervanging van de accu’s. De exploitatiekosten zijn daardoor uiteindelijk vrij­wel gelijk, maar het vergelijk is wel afhankelijk van de intensiteit van het gebruik.

*In het outboard segment komen de prijzen ook steeds dichter bij elkaar te liggen.

In de vergelijking met het gebruik van een verbrandingsmotor op fossiele brandstoffen (diesel en benzine) is elektrische aandrijving energetisch efficiënter. Een verbrandingsmotor heeft een laag rendement in het omzetten in mechanische energie  vanuit energie in de brandstof. Het verschil in rendement met een elektrische aandrijving is niet groot als de energie voor de elektrische aandrijving wordt opgewekt in een kolencentrale. Waarbij rekening is gehouden met het feit dat het rendement van een elektromotor  80 tot 90% bedraagt. Een elektrische aandrijving is aanzienlijk efficiënter als de elektriciteit wordt opgewekt in een moderne gascentrale.

Kijkend naar het milieu en minder naar efficiëntie is alleen groene stroom (zon, wind of waterkracht)  de goede oplossing.

Kortom: varen op groene stroom is het beste, maar elektrisch varen op fossiel opgewekte stroom is altijd nog beter dan varen met een verbrandingsmotor op fossiele brandstof.

Nee, er zijn vier verschillende typen elektromotoren:
• Serie gewonden met borstels gelijkstroom
• Permanent magneet met borstels gelijkstroom
• A-synchroon zonder borstels wisselstroom
• Synchroon permanent magneet zonder borstels wisselstroom.

Vooral bij motoren met borstelloze a-synchrone en synchrone techniek blijft door het hele toerenbereik het rendement op ongeveer hetzelfde hoge niveau. Dat spaart energie! Het a-synchrone motortype is, mits goed opgesteld, volledig stil.
De motortypes met borstels hoor je een klein beetje, maar ze zijn wel goedkoper.

Op dit moment kruipen bij synchrone motoren de systeem-rendementen (dus van motor en bijbehorende regelelectronica) tot in de 90%. Zeker bij grotere motoren (50 tot 80 kW) maakt een paar procenten meer rendement dus wel degelijk uit.

Doorgaans wordt niet veel meer dan de helft van het mechanische motorvermogen (het asvermogen) via de schroef in voortstuwend vermogen omgezet (ongeacht het motortype). De verhouding tussen het voortstuwingsvermogen (stuwkracht maal vaarsnelheid) en het door de motor geleverde asvermogen wordt schroefrendement genoemd.

Het schroefrendement wordt beter naarmate een schroef groter wordt en daarom langzamer draait. Om dit laatste te bereiken wordt vaak een reductie tussen motor en schroefas toegepast. Maar ook die geeft weer verlies.

Natuurkundig is 1 pk 0,736 kW en andersom: 1 kW is 1,359 pk. Elektromoren worden aangegeven in kilowatts en verbrandingsmotoren in pk’s. Om die twee typen motoren met elkaar te vergelijken spelen meer factoren. Zie daarvoor bij Berekening Vermogen

Dat hangt af van de vaarsnelheid. Ook de romp­vorm en de lengte van het schip spelen een rol. De waterlijnlengte bepaalt de rompsnelheid. Hoe dichter de vaarsnelheid bij de rompsnelheid komt, hoe hoger het energieverbruik wordt. Een goede vuist­regel is daarom 70% van de rompsnelheid aan te houden.

Een goed battery monitoring systeem laat steeds zien wat bij de gegeven vaarsnelheid de restant vaarduur is.

Een nacht opladen, als de boot toch aan de wal ligt, is voldoende voor weer een hele dag varen.

Bij steeds meer walstroom installaties worden de exact opgenomen kWh’s via een cardsysteem verrekend. Je hoeft er dan dus niet meer muntjes in te doen.

Voor het laden gelden wel een aantal eisen:

  • Zo moet een lader een laadstroom kunnen afgeven die tenminste 10% van de capaciteit van het betrokken batterijpakket.
    Deze vereiste heeft er mee te maken dat anders het chemisch proces tijdens laden niet voldoende op gang komt.
    Voor lood accu’s geldt dan bovendien ook, dat de laadstroom niet groter mag zijn dan 20% van de capaciteit van het betrokken batterijpakket. Als de laadstroom groter zou zijn worden de batterijen te snel geladen en dit is nadelig voor de levensduur van de batterij.
  • Bij loodaccu’s geldt vervolgens, dat een laadproces altijd helemaal afgemaakt moet worden.
  • Heel belangrijk bij loodaccu’s is, dat ze altijd direct na een ontlaadcyclus weer opgeladen worden.
  • Tenslotte geldt voor loodaccu’s, dat het laden op een bepaalde manier moet gebeuren (karakteristiek), deze wordt door de batterijfabrikant gespecificeerd en moderne laders kunnen hierop ingesteld / geprogrammeerd worden.

Dat kan goed.

Je stippelt dan je route van laadpunt naar laadpunt uit. Als je overdag een stop maakt om boodschappen te doen, of gewoon een stadje te bekijken, dan kies je natuurlijk een ligplaats met een walstroom paaltje om tussentijds bij te “tan­ken”.

Er zijn ook boten die een generator aan boord hebben, waarmee ze, als er eens geen walstroom beschikbaar is, of zelfs varend de accu’s kunnen opladen. We noemen dit Serie Hybride.