Businesscase

Wim Schermer, Juli 2020 

………………………………………………………..

Samenvatting

Het maken van bruine waterstof in Australië en per vloeibaar waterstoftanker naar Japan vervoeren is voor het milieu zeer slecht. De tanker kan minder energie in de vorm van waterstof vervoeren dan de hoeveelheid dieselolie die er nodig is om de waterstof te transporteren. Zou de tanker op waterstof varen dan is op de enkele reis van Australië naar Japan al 86% van de hoeveelheid waterstof in de lading tank verbruikt.

Als de waterstof in Japan arriveert zorgt de Toyota Mirai voor een CO2 uitstoot van 945 gram per km.

………………………………………………………..

Voorwoord

Japan heeft weinig natuurlijke energiebronnen. Nu kernenergie door de ramp in Fukushima uit de gratie is, gaat Japan grijze, eigenlijk bruine waterstof importeren uit Australië. In Zuid-Australië, in de Latrobe Valley ten noorden van Melbourne, bevinden zich grote hoeveelheden bruinkool. Door vergassing wordt er waterstof uit gewonnen. Uit 160 ton bruinkool komt slechts 3 ton waterstof. Daar komt 100 ton CO2 bij vrij. Per ton waterstof 33,3 ton CO2 uitstoot. Ik ga voor u uitrekenen wat de voor- of nadelen van dit vervoer zijn. Ook ga ik uitrekenen hoeveel de als schoon geannonceerde waterstofauto Toyota Mirai per kilometer aan CO2 uitstoot als gevolg van de vloeibare waterstof uit Australië.

Vloeibaar waterstof (LH2)

Waterstof wordt vloeibaar gemaakt om het volume te verkleinen. Dit gebeurt door afkoeling tot 253 graden onder nul. Een groot bezwaar is dat hierbij 36% van de energie inhoud van de waterstof verloren gaat. De infrastructuur- en onderhoudskosten zijn extreem hoog. De waterstof moet ook nog 150 kilometer worden vervoerd van Latrobe Valley naar de haven van Hastings in Zuid-Australië.

Vloeibaar waterstoftanker Suiso Frontier

In het najaar van 2019 is de eerste vloeibaar waterstoftanker, de Suiso Frontier, in Japan te water gelaten.

De Suiso Frontier is een schip van 8000 ton en kan 1250 m3 vloeibare waterstof vervoeren.

Dat is 1.250.000 liter vloeibare waterstof. Een liter vloeibare waterstof weegt 70,8 gram.

Het 8000 ton metende schip kan 88.500 kg waterstof vervoeren, 88,5 ton dus. De lading waterstof maakt maar iets meer dan 1% van het totale gewicht van het schip uit. Om de 88,5 ton waterstof in de tanker te krijgen moet er het equivalent van 138,3 ton waterstof worden geproduceerd. De afkoeling naar 253 graden onder nul levert een verlies op van 36%.

Afstand Australië naar Japan

De afstand tussen Kobe Port Island in Japan en Hastings in Australië, in de buurt van Melbourne, is 9.000 km. Dit is 4.860 zeemijl. Een retour is 18.000 km of 9.720 mijl. Het schip vaart 13 knopen (één knoop is één zeemijl) en doet dus over de heen- en terugreis samen ruim 31 dagen.

Dieselolie verbruik tanker

Een schip als de Suiso Frontier verstookt 10 ton diesel per 24 uur.

Het schip is 15,5 dagen onderweg van Japan naar Australië en 15,5 dagen terug van Australië naar Japan. Er wordt 310 ton dieselolie verstookt om bruto 88,5 ton waterstof van Australië naar Japan te brengen. 310 ton dieselolie is 1.163 liter per ton, dus totaal 360.530 liter dieselolie voor de retourreis.

Kan de tanker ook op waterstof varen?

Het zou mooi zijn als het schip op waterstof zou varen. Zo zou een deel van de milieuschade door de bruinkool vergassing worden gecompenseerd.

Gaat dat lukken? Dat ga ik uitrekenen.

Hoeveel waterstof komt er in Japan aan?

Tijdens het transport per tanker verdwijnt dagelijks door zogenaamde boil-off verliezen tussen 0,5 en 1,0 % van de lading waterstof. Ik reken met 0,75%.

Boil-off verliezen ontstaan door verdamping boven de vloeibare waterstof. Daar bouwt zich druk op die via veiligheidsventielen moet worden afgeblazen.

De 88,5 ton in Australië wordt dus met 15,5 * 0,75% is 11,6 % verminderd door boil-off. Er zal dus 88,5 ton - 11,6% = 78,2 ton H2 in Japan arriveren.

Van die 78,2 ton H2 verdwijnt nog eens 13% door conversie van de vloeibare waterstof en het weer comprimeren tot 700 bar voor gebruik in een H2 personenauto. Er blijft netto 67.907 kg waterstof over. Van de in Australië geproduceerde 138,3 ton blijft in Japan netto 67,9 ton over. Het verlies over de hele keten is 54,6 ton waterstof, bijna 40%.

Auto’s op waterstof of dieselolie?

We rekenen nu uit wat het netto resultaat van dit vloeibaar waterstof transport is. We doen dit aan de hand van verbruiksgegevens van op waterstof rijdende personenauto’s en dieselvoertuigen. Een Toyota Mirai rijdt volgens Toyota 100 km op een kg waterstof. Praktijktests van het Engelse Autocar komen op een verbruik van 72 km op een kg waterstof. We gaan in onze berekeningen uit van 90 km op een kg waterstof. 

  • Op 67.907 kg waterstof rijdt een Toyota Mira (1:90) 6.111.630 km.
  • Op 360.530 liter diesel rijdt een auto (1:18,1) 6.525.593 km

De dieselauto komt dus 6.525.593 - 6.111.630 is 413.963 km verder dan de Toyota Mirai.

Als er geen waterstof uit Australië wordt gehaald met de tanker, en de dieselbrandstof die de tanker zou verbruiken in een retourreis in Japan wordt ingezet in auto's, dan is met slechts die dieselbrandstof een grotere afstand af te leggen in Japan dan met waterstofauto's die op de waterstof uit Australië zouden gaan rijden. Dit lijkt ongeloofwaardig, maar het is echt waar! In Japan zou er dan wel wat meer luchtvervuiling ontstaan dan met waterstof, maar in Australië zou er heel veel minder luchtvervuiling ontstaan: globaal is het milieu een heel stuk slechter af met de waterstof-keuze dan de dieselkeuze. Belangrijkste conclusie: de waterstoftanker verbruikt tijdens een retourreis van Australië naar Japan meer energie dan het aan waterstof kan transporteren. En die waterstof is dan ook nog eens zeer milieu-onvriendelijk gefabriceerd.

Totale CO2 uitstoot Toyota Mirai

Om 88,5 ton waterstof aan boord van de tanker te krijgen moet er 138,3 ton waterstof worden geproduceerd. Totaal komt daar 138,3 x 33,3 is 4.605 ton CO2 bij vrij.

Per kilometer stoot een Toyota Mirai als gevolg van de winning van waterstof uit bruinkool 4.605.000/6.111.630 is 754 gram CO2 uit. Daar komt het verbruik van de dieselolie van de tanker nog bij. 360.530 liter dieselolie zorgt voor een uitstoot van 3.230 gram per liter. Dit is 1.164.511 kg extra CO2 uitstoot. Per kilometer voegt dit 1.164.511/6.111.630 is 191 gram CO2 uitstoot toe aan de al berekende 754 gram van de waterstofproductie toe.

Totaal levert de Australië - Japan route voor een Toyota Mirai een uitstoot van 754 + 191 gram is 945 gram CO2 per km op.

Hiermee is de Toyota Mirai met afstand de meest vervuilende auto ter wereld. Ter vergelijking, de maximum toegelaten CO2 uitstoot in Nederland is 95 gram CO2 per kilometer. Hiermee is de Toyota Mirai 10x vervuilender dan de gemiddelde benzine personenauto in Nederland. Een diesel personenauto heeft in Nederland een uitstoot van 178 gram CO2 per km.

De Japanse Toyota Mirai levert per saldo 5,3 x zoveel CO2 uitstoot op als de Nederlandse dieselauto.

Waterstofverbruik tanker

1 kg waterstof bevat 33,33 kWh bruikbare energie. Diesel bevat 12 kWh per kg. (zie www.h2data.de)

1 kg waterstof is equivalent aan 2,75 kg diesel. 2,75 kg diesel is 3,1 liter.

360.530 liter dieselolie is het equivalent van 116.300 kg waterstof.

Het waterstofverbruik van de tanker is voor een retourreis 116,3 ton. Per vaardag verbruikt het schip 116,3/31 is 3,8 ton waterstof.

Zou de tanker op waterstof varen dan is na de enkele reis van Australië naar Japan al 58,2 ton van het netto bruikbare totaal van 67,9 ton verbruikt. Dit is dus 86% van de lading waterstof. De terugreis naar Australië met de resterende waterstof als brandstof is volstrekt onmogelijk. Met nog maar 9,7 ton waterstof in de tank kan de tanker nog geen drie dagen varen. Het schip valt 13 dagen voor ’t Australië bereikt stil.

Conclusie

Een tanker die vloeibare waterstof vervoert kan op die volle lading waterstof geen retourreis maken van Australië naar Japan en terug. Tijdens een enkele reis is al 86% van alle waterstof in de lading tank verbruikt.

In Australië waterstof maken uit bruinkool en naar Japan transporteren met een waterstoftanker is een slechte zaak voor het wereldwijde milieu, zorgt voor veel meer CO2-uitstoot dan de auto's in Japan op diesel laten rijden en resulteert daarnaast nog in zeer hoge extra kosten.

Door de productie van de waterstof uit bruinkool en het transport naar Japan komt de uitstoot van een Toyota Mirai per km op 945 gram CO2 per km uit. De in Nederland toegestane CO2 uitstoot voor personenauto’s is 95 gram per km.

Toch blijven de voorstanders van waterstof roepen dat waterstof auto’s schoon zijn. U kunt zelf narekenen dat het tegendeel waar is. 

Vindt u fouten in mijn berekeningen, laat het mij aub weten.

Zou dit de ogen openen van mensen die het vervoeren van vloeibare waterstof met tankers bepleiten?

Zoals altijd, de conclusie is aan u.

Wim Schermer

bezorgd om het milieu, rijdt elektrisch en woont, inclusief alle elektrische kilometers, in een 0-op-de-meter woning.

Site van het project

http://www.hystra.or.jp/en/project/

https://www.forbes.com/sites/timtreadgold/2019/07/24/japan-and-australia-launch-an-experimental-coal-to-hydrogen-export-industry/

https://www.deingenieur.nl/artikel/australie-levert-japan-waterstof-uit-kolen

https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/logistiek/32989/waterstof-transport-schip

https://hydrogenenergysupplychain.com/latrobe-valley/

https://earthresources.vic.gov.au/geology-exploration/coal

https://www.akingump.com/a/web/bc7RwCnehWjWJrDZFBCSSA/z24c6/pfi-676-aus-brown-coal.pdf

https://www.australianmining.com.au/news/kawasaki-begins-construction-of-victorian-coal-to-hydrogen-plant/

https://www.ifri.org/sites/default/files/atoms/files/nagashima_japan_hydrogen_2018_.pdf

https://www.smh.com.au/national/hydrogen-the-cost-of-capturing-sunshine-20200306-p547he.html

https://marine.mandieselturbo.com/docs/librariesprovider6/technical-papers/propulsion-of-7-000-10-000-dwt-small-tanker.pdf?sfvrsn=16

https://www.autocar.co.uk/car-review/toyota/mirai/mpg

https://www.autoweek.nl/verbruiksmonitor/

www.h2data.de

(Foto's: Kawasaki)


Waterstofgate
Op naar een parlementaire enquete?