Verkeerde materiaalkeuze voor waterstoftanks aan boord

Stel je voor: je staat op het dek van een zwaarliftschip, ergens op de Noordzee. De wind waait hard, het water is koud en je hebt net een megagroot windturbineonderdeel gelost.

Je denkt dat je veilig bent, maar dan gaat er iets mis met de waterstoftanks onder je voeten. Een verkeerde materiaalkeuze kan ervoor zorgen dat de tank lekt of zelfs barst. Dat is niet alleen duur, het is levensgevaarlijk.

In de wereld van offshore en heavy-lift is veiligheid alles. Daarom praten we vandaag over materiaalkeuze voor waterstoftanks aan boord.

Dit is geen ver-van-je-bed-show. Dit gaat over schepen zoals de ‘Svanen’ of de ‘Bold Tern’, waarbij elke kilo telt en elke beslissing gevolgen heeft.

Waarom materiaalkeuze zo’n big deal is

Waterstof is licht, maar ook ontzettend klein en giftig. Het molecuul kruipt overal doorheen.

Als je een tank bouwt van verkeerd materiaal, lekt er waterstof weg.

Dat is zonde van je brandstof, maar het grootste gevaar is brand of explosie. In de scheepvaart, en zeker in offshore, heb je te maken met extreme omstandigheden. Denk aan trillingen van de kraan, temperatuurswisselingen van -20°C tot 50°C, en zout water dat alles aantast.

Een tank die op land perfect werkt, faalt misschien aan boord. De verkeerde keuze kan leiden tot stilstand van je schip.

En een dag niet varen kost al gauw €50.000 tot €100.000, afhankelijk van het type heavy-lift project. Veel scheepswerven denken nog te veel vanuit de auto-industrie. Daar gebruiken ze composiet tanks van 700 bar. Maar een schip is geen auto.

Je hebt te maken met golven, wind en een continue beweging. Een tank die in een truck werkt, kan op een schip scheuren door de constante vibratie.

De kern van het probleem: metaal vs. composiet

Bovendien is de levensduur van een schip 25 tot 30 jaar, veel langer dan een voertuig. Het materiaal moet die tijd volhouden zonder onderhoud. Kiezen voor een goedkoop materiaal dat na 5 jaar vervangen moet worden, is dus een dure grap.

Er zijn twee hoofdtypes tanks: metalen tanks (meestal roestvrij staal of aluminium) en composiet tanks (vezelversterkte kunststof). Metalen tanks zijn sterk en goed te lassen.

Ze zijn ideaal voor hoge druk en grote volumes. Maar ze zijn zwaar. Op een heavy-lift schip wil je niet extra gewicht aan boord, want dat gaat ten koste van je laadvermogen.

Een roestvrijstalen tank van 1000 liter kan wel 300 kg wegen. Composiet tanks zijn lichter, soms maar 100 kg voor hetzelfde volume.

Dat scheelt enorm in brandstofverbruik en laadcapaciteit. Het gevaar zit in de details.

Composiet tanks bestaan uit een kunststof binnenzak (meestal polyethyleen) en een buitenlaag van koolstof- of glasvezel. Als je verkeerde vezels gebruikt, of een slechte lijm, kan de tank onder druk bezwijken. In de offshore-industrie zie je dat sommige werven kiezen voor goedkope composiet tanks van €5.000 tot €10.000 per stuk.

Maar die zijn niet getest op maritieme omstandigheden. Een tank die op land 10 jaar meegaat, kan op zee na 2 jaar lekken. De oplossing? Kies voor tanks die gecertificeerd zijn volgens de ISO 19880-3 standaard, specifiek voor maritiem gebruik.

Welke materialen werken wel in de praktijk

Laten we concreet worden. Voor heavy-lift schepen en offshore support vessels (OSV’s) zie je steeds vaker hybride systemen, mede door de opkomst van zeil-geassisteerde voortstuwing.

Daarbij combineer je waterstof met batterijen of LNG, waarbij de keuze voor waterstof vs. ammoniak als brandstof cruciaal is. De tanks moeten dan vaak 350 bar of 700 bar kunnen weerstaan. Een bewezen materiaal is aluminium 6061-T6.

Dit is een legering die goed bestand is tegen corrosie en licht genoeg is voor schepen. Een aluminium tank van 500 liter kost ongeveer €15.000 tot €20.000.

Hij gaat 20 jaar mee zonder problemen, mits goed onderhouden. Een andere optie is roestvrij staal type 316L.

Dit is duurder, zo’n €25.000 voor een tank van 1000 liter, maar het is extreem roestvrij en sterk. Het nadeel is het gewicht. Voor een schip als de ‘Sleipnir’, een semi-submersible kraanschip, is dat vaak geen issue omdat het laadvermogen enorm is. Maar voor een kleiner OSV-schip kan het gewicht een probleem zijn.

Composiet tanks van hoogwaardige kwaliteit, bijvoorbeeld van merken comoat of Hexagon, kosten tussen de €12.000 en €18.000 per stuk. Ze zijn licht en sterk, maar alleen geschikt als ze getest zijn op trillingen en temperatuurswisselingen.

Prijzen en varianten in de markt

Er is ook een nieuwe ontwikkeling: cryogene tanks voor vloeibare waterstof. Die werken op -253°C. Het materiaal moet dan roestvrij staal of aluminium zijn met super-isolatie.

Deze tanks zijn groot en duur, soms wel €100.000 voor een tank van 2000 liter.

Ze zijn interessant voor lange zeereizen, maar nog niet standaard in de heavy-lift wereld. De keuze hangt af van je route, budget en het type schip. Om je een idee te geven: hieronder een overzicht van gangbare tanks voor maritiem gebruik.

• Aluminium tank, 350 bar, 500 liter: €15.000 - €20.000. Ideaal voor OSV’s en kleine heavy-lift schepen. Gewicht: 120 kg.
• RVS 316L tank, 700 bar, 1000 liter: €25.000 - €35.000. Geschikt voor grote schepen zoals de ‘Bold Tern’. Gewicht: 300 kg.
• Composiet tank (hoogwaardig), 700 bar, 500 liter: €12.000 - €18.000. Licht en compact, maar alleen kopen met ISO 19880-3 certificering.
• Cryogene tank, vloeibare waterstof, 2000 liter: €80.000 - €120.000. Voor speciale projecten, nog in de experimentele fase voor de meeste schepen.

Deze prijzen zijn indicatief en gebaseerd op offertes uit 2024 voor heavy-lift en offshore toepassingen.

Let op: deze prijzen zijn exclusief installatie en certificering. Installatie aan boord kan nog eens €5.000 tot €15.000 extra kosten, afhankelijk van de complexiteit. In de offshore-wereld zie je dat grote spelers zoals Shell of Total kiezen voor RVS tanks vanwege de lange levensduur.

Kleinere operators gaan voor composiet om gewicht te besparen. De keuze is niet alleen financieel, maar ook operationeel.

Praktische tips voor materiaalkeuze

Als je een waterstoftank aan boord wilt installeren, begin dan met een risicoanalyse.

Vraag je af: wat zijn de omstandigheden op mijn schip? Gaat het om een heavy-lift schip met veel trillingen, of een OSV met constante temperatuurswisselingen? Test materiaalmonsters op corrosie en druk. Gebruik geen standaard tanks uit de auto-industrie.

Kies voor maritieme certificeringen zoals DNV-GL of ABS en investeer in de beste aanbieders van ballastwaterzuiveringssystemen zonder chemicaliën. Die kosten extra, maar voorkomen problemen.

Overleg met je leverancier over de levensduur. Een tank van €10.000 die na 5 jaar vervangen moet worden, is duurder dan een tank van €20.000 die 20 jaar meegaat.

Vraag naar referenties van andere schepen. Bijvoorbeeld: de ‘Svanen’ heeft waterstoftanks aan boord voor offshore windprojecten. Die gebruiken aluminium tanks vanwege het gewicht.

Ook belangrijk: plan onderhoud in. Inspecteer tanks elke 2 jaar op lekkages, vooral bij composiet.

Gebruik speciale sensoren om waterstofniveaus te meten, zoals die van Honeywell of Siemens, kosten ongeveer €2.000 per stuk. Tot slot: denk aan de toekomst. Waterstof is nog volop in ontwikkeling. Materialen verbeteren snel.

Kies voor flexibele systemen die later zijn uit te breiden. Bijvoorbeeld een tank die je kunt koppelen aan een batterijsysteem.

Zo ben je klaar voor nieuwe regelgeving en technieken. En onthoud: veiligheid gaat voor alles. Een verkeerde materiaalkeuze is geen optie.