Walstroom: hoe schepen in de haven hun motoren kunnen uitzetten
Als een schip aanmeert in een haven, draaien de motoren vaak gewoon door. Niet om te varen, maar om stroom te maken: voor verlichting, koeling, keukens, computers en op cruiseschepen zelfs voor het zwembad. Die motoren draaien op zware stookolie of diesel en stoten daarbij uitlaatgassen en fijnstof uit, terwijl het schip stilligt naast een woonwijk of een drukke kade. Walstroom is het antwoord op dat probleem: een kabel vanaf de kade die het schip van elektriciteit voorziet, zodat de scheepsmotoren kunnen worden uitgeschakeld.
De vergelijking met een camper is treffend. Onderweg draait een camper op zijn eigen accu of generator, maar op de camping steek je een stekker in een aansluitpunt en gebruik je stroom van het net. Walstroom werkt in principe hetzelfde, alleen dan op een heel andere schaal: in plaats van een paar honderd watt gaat het bij een containerschip al snel om enkele megawatts, genoeg om een klein dorp van stroom te voorzien.
Wat is het precies?
Walstroom, in het Engels ook wel shore power, cold ironing of onshore power supply (OPS) genoemd, bestaat in de kern uit drie onderdelen: een stroomaansluiting aan de kade, een kabel of kabelsysteem, en een aansluitpunt aan boord van het schip.
Het klinkt eenvoudig, maar de techniek is complexer dan een stopcontact. Schepen gebruiken vaak andere elektrische spanningen en frequenties dan het lokale stroomnet. Sommige schepen werken op 60 Hertz (gebruikelijk in de VS en delen van Azië), terwijl het Europese stroomnet op 50 Hertz draait. Daarom staat er bij grote walstroomaansluitingen vaak een frequentieomvormer: een installatie die de netstroom omzet naar de frequentie die het schip nodig heeft.
Ook de spanning moet kloppen. Bij grote zeeschepen gaat het om hoogspanning, doorgaans 6,6 kilovolt (kV) of 11 kV, terwijl kleinere binnenvaartschepen vaak genoeg hebben aan laagspanning. Voor de hoogspanningsvariant is er een internationale norm, IEC/ISO/IEEE 80005-1, die in 2012 is gepubliceerd. Deze standaard beschrijft hoe stekkers, kabels, beveiligingen en communicatiesystemen tussen schip en wal op elkaar moeten aansluiten, zodat een schip in principe in elke haven ter wereld met hetzelfde systeem kan aankoppelen.
Aan de kade staat meestal een kast of kiosk met de aansluiting, gevoed vanuit het lokale elektriciteitsnet of soms vanuit lokale opwekking zoals windenergie in de haven. De kabel wordt met een kraan of automatisch systeem naar het schip gebracht en aangesloten door de bemanning of havenpersoneel. Zodra de wal-stroom is aangesloten en de systemen zijn gesynchroniseerd, kan de scheepsmotor worden stilgelegd.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is het verminderen van uitstoot en geluidsoverlast tijdens het afmeren. Een stilliggend schip dat op eigen motoren draait, stoot stikstofoxiden (NOx), zwaveloxiden (SOx) en fijnstof uit, stoffen die bijdragen aan luchtvervuiling en gezondheidsklachten bij mensen die in de buurt van havens wonen of werken. Ook broeikasgasuitstoot zoals CO2 speelt mee, al hangt de klimaatwinst sterk af van hoe schoon de stroom is die via het net wordt geleverd.
Daarnaast is er het geluidsaspect: scheepsmotoren maken een constant, laagfrequent bromgeluid dat vooral 's nachts hinderlijk kan zijn voor omwonenden. Walstroom maakt het mogelijk dat een schip stil aan de kade ligt, wat de leefbaarheid in havensteden verbetert.
Havens en reders zien walstroom ook als onderdeel van een bredere verduurzamingsstrategie. Veel havens, waaronder Rotterdam en Los Angeles, hebben doelstellingen om hun luchtkwaliteit te verbeteren en lokale uitstoot terug te dringen, mede onder druk van omwonenden, gemeenten en, in de Europese Unie, wetgeving die havens verplicht walstroom aan te bieden.
Voorbeelden uit de praktijk
Er zijn wereldwijd al tientallen havens en terminals met walstroomvoorzieningen, in wisselende stadia van uitrol. Enkele bekende voorbeelden:
- Haven van Göteborg (Zweden): geldt als een van de Europese pioniers en biedt al sinds de jaren negentig en vroege jaren 2000 walstroom aan diverse type schepen, waaronder veerboten en roro-schepen.
- Havens van Los Angeles en Long Beach (Californië, VS): na regelgeving van de California Air Resources Board (CARB), die vanaf 2007 geleidelijk werd ingevoerd, moesten containerschepen en later ook andere scheepstypen bij aankomst walstroom gebruiken. Deze regio geldt als een van de eerste plekken waar walstroom op grote schaal verplicht werd voor de containervaart.
- Haven van Rotterdam: heeft walstroomvoorzieningen op meerdere plekken, onder andere voor de binnenvaart en cruiseschepen, en breidt dit stapsgewijs uit als onderdeel van het havenbedrijf zijn duurzaamheidsdoelen.
- Chinese zeehavens (onder andere Shanghai en Shenzhen): China heeft de afgelopen jaren fors geïnvesteerd in walstroominfrastructuur langs de kust en in binnenwateren, gestimuleerd door nationaal milieubeleid gericht op het verminderen van scheepvaartuitstoot in dichtbevolkte kustgebieden.
- Cruiseterminals wereldwijd: onder meer in Kotka (Finland), Brooklyn (New York) en Hamburg bieden terminals walstroom aan cruiseschepen, die door hun grote energiebehoefte aan boord relatief veel baat hebben bij een wal-aansluiting tijdens lange havenbezoeken.
De precieze aantallen operationele installaties veranderen snel doordat er voortdurend nieuwe aansluitpunten bijkomen; actuele overzichten zijn het best te vinden bij havenbedrijven en brancheorganisaties zelf.
Hoe ver is de techniek?
De technologie zelf is niet nieuw en wordt al decennia gebruikt, vooral bij marineschepen en op specifieke locaties zoals cruiseterminals. Wat de afgelopen jaren is veranderd, is de schaal en de mate van standaardisatie, mede dankzij de IEC/ISO/IEEE 80005-normen.
Toch zijn er nog flinke obstakels. Ten eerste zijn de investeringskosten hoog: zowel de kade-installatie (met kabels, transformators en eventueel frequentieomvormers) als de ombouw van bestaande schepen om ze geschikt te maken voor walstroom kosten aanzienlijke bedragen, vaak in de miljoenen euro's per terminal of schip.
Ten tweede is er niet altijd voldoende netcapaciteit beschikbaar in havengebieden. Een groot containerschip kan tijdens het laden en lossen enkele megawatts vermogen vragen, vergelijkbaar met de stroomvraag van duizenden huishoudens tegelijk, wat plaatselijke elektriciteitsnetten onder druk kan zetten.
Ten derde is er nog geen volledige standaardisatie tussen alle scheepstypen: containerschepen, cruiseschepen, tankers en binnenvaartschepen hebben elk andere spanningsniveaus, aansluitpunten en energiebehoeften, waardoor havens soms meerdere systemen naast elkaar moeten aanbieden.
Op regelgevend vlak is er wel duidelijke druk om door te pakken. De Europese Unie heeft met de AFIR-verordening (Alternative Fuels Infrastructure Regulation) regels vastgelegd die grote zeehavens in het Europese TEN-T-kernnetwerk verplichten om uiterlijk rond 2030 walstroom aan te bieden voor container- en passagiersschepen, met uitzonderingen voor havens met beperkt scheepvaartverkeer. Dit zet havenbedrijven onder tijdsdruk om hun infrastructuur uit te breiden.
Wie werken eraan?
Op technisch gebied zijn gevestigde elektrotechnische bedrijven zoals ABB, Siemens en Schneider Electric actief met walstroomsystemen, vaak in combinatie met hun bredere aanbod op het gebied van havenelektrificatie. Het Zwitserse bedrijf Cavotec heeft zich gespecialiseerd in walstroomverbindingssystemen, waaronder automatische kabelverbindingen, en heeft wereldwijd tientallen installaties op zijn naam staan. Ook Wärtsilä, bekend van scheepsmotoren, en het Duitse Stemmann-Technik leveren componenten voor walstroomtoepassingen.
Op beleidsniveau spelen de Internationale Maritieme Organisatie (IMO), een VN-agentschap dat internationale scheepvaartregels opstelt, en de Europese Unie via de AFIR-verordening een sturende rol. Landen en regio's die relatief vooroplopen zijn Zweden, Noorwegen, Californië in de Verenigde Staten en China, elk om eigen redenen: strenge lokale luchtkwaliteitsnormen, sterke havenbedrijven of nationaal industriebeleid.
Havenbedrijven zelf, zoals Havenbedrijf Rotterdam, Port of Los Angeles en Port of Gothenburg, zijn vaak de partijen die de investeringsbeslissingen nemen en de infrastructuur laten aanleggen, meestal in samenwerking met de genoemde technologieleveranciers en met steun van nationale of Europese subsidies voor verduurzaming van de scheepvaart.