Klotsend Vloeibaar aardgas: een complexe puzzel

0

Vloeibaar aardgas kan als relatief schone brandstof dienen, maar het is moeilijk in bedwang te houden. Het klotst tijdens transport, en dat staat een wereldwijde doorbraak in de weg. Wetenschappers en bedrijven zoeken samen naar een uitweg in het Perspectiefprogramma SLING.

Prof. dr. ir. Mirek Kaminksi (rechts) en Hannes Bogaert. Fotografie Ivar Pel

Overstappen op duurzame energie gaat niet van de ene op de andere dag. Tijdens die transitie blijven we afhankelijk van fossiele energie. Een relatief schone keuze is dan vloeibaar aardgas, oftewel liquid natural gas (LNG). Dat verbrandt schoner dan andere fossiele brandstoffen en geeft 10 tot 20 procent minder CO2-uitstoot. Als bijvoorbeeld de scheepvaart, een grootverbruiker van energie, zou overstappen van stookolie op LNG kan dat een enorme milieuwinst opleveren.

Extreem koud

Toch is LNG nog niet doorgebroken als brandstof. De reden daarvoor is dat aan LNG praktische nadelen kleven. Het belangrijkste nadeel is dat je LNG extreem koud moet houden om te vervoeren, namelijk op -162 ?C. ‘Dat betekent dat je het moet vervoeren in tanks die heel goed geïsoleerd zijn. Anders worden de tankwanden bros en heel breekbaar’, zegt Prof. dr. ir. Mirek Kaminski, hoogleraar scheeps- en offshoreconstructies aan de Technische Universiteit Delft.

Hevige klappen

Dat isoleren kan niet zomaar met piepschuim. Vloeibare brandstof die wordt vervoerd in tanks, met name op zee, gaat namelijk al snel klotsen. Dat gaat gepaard met hevige klappen tegen de tankwanden. Piepschuim zou daarvan al snel kapot gaat. ‘Daarom moet je het isolatiemateriaal verstevigen’, zegt Kaminski. ‘Maar stevigheid en thermische isolatie zijn tegenstrijdige eigenschappen. Isolerende materialen zijn niet stevig, en stevige materialen isoleren slecht. Dat is een balans die wij proberen te optimaliseren.’

Dat gebeurt in een bijzonder onderzoeksprogramma, genaamd Sloshing of Liquefied Natural Gas (SLING). Kaminski is een van de initiatiefnemers van SLING. Hij zette het programma op samen met onder anderen Hannes Bogaert van het Maritime Research Institute Netherlands (MARIN) en collega’s aan het CWI (Centrum Wiskunde & Informatica) en de universiteiten van Delft, Groningen, Eindhoven en Twente.

Chaotisch proces

Kaminski: ‘Als we het transport van LNG willen optimaliseren dan moeten we de fysica van klotsen beter begrijpen.’ Maar bij vloeistoffen die tegen het kookpunt aan zitten, zoals LNG, is dat extra lastig, aldus Kaminski. ‘Je hebt te maken met een combinatie van vloeistof, gas, een vaste structuur en de interacties tussen die drie. Daarnaast is klotsen een chaotisch fysisch proces. Het is een verzameling krachten die verdeeld zijn in ruimte en tijd. Telkens als je metingen doet, komt er iets anders uit. Dat maakt de puzzel ongelooflijk complex.’

Klotsen op kleine schaal

Daarom ontwikkelen de partners binnen SLING een nieuwe ontwerpmethodiek. Ze bouwen nu een geavanceerde proeffaciliteit bij MARIN in Wageningen, waar ze het klotsen in de tanks op veel kleinere schaal kunnen nabootsen. Naar verwachting is de faciliteit in november klaar voor gebruik.

Industriële partners

Een cruciaal onderdeel van SLING is de samenwerking met industriële partners. Die samenwerking zorgt ervoor dat het theoretische werk aangesloten blijft bij de praktijk. Grote oliemaatschappijen doen mee, evenals een bedrijf dat is gespecialiseerd in complexe berekeningen.

Een andere bedrijf dat deelneemt aan SLING is het Franse GTT, wereldwijd marktleider op het gebied van vervoer en opslag van LNG. Het bedrijf ontwerpt systemen met een dubbele isolatielaag. Elke laag is afgedekt door een gas- en vloeistofdicht membraan. ‘Onze systemen moeten stevig en tegelijk flexibel zijn’, zegt Laurent Brosset van GTT. ‘Wij gebruiken softwaremodellen om te rekenen aan de krachten die in de tanks optreden, maar we hebben nog geen directe manier om die modellen te controleren. SLING kan ons daarbij helpen. In dit programma kunnen we de verschillende invloeden en eigenschappen experimenteel gaan ontrafelen – veel nauwkeuriger dan we tot nu toe in onze eigen testopstellingen hebben kunnen doen.’

Wetenschappers en bedrijven werken samen in het Perspectiefprogramma Sloshing of Liquefied Natural Gas (SLING). Vanuit diverse disciplinies bouwen ze aan nieuwe inzichten in het complexe klotsgedrag van vloeibaar aardgas.

Nieuwe ideeën

Juist die samenwerking maakt Perspectief tot een ideaal financieringsinstrument, aldus Kaminski. ‘Het biedt ons de kans om complexe vraagstukken op te lossen vanuit verschillende invalshoeken. Het brengt partijen bij elkaar die elkaar anders moeilijk zouden vinden. Dat heeft voor alle partijen een grote meerwaarde. We stimuleren elkaar, helpen elkaar bij het interpreteren van de data en brengen elkaar op nieuwe ideeën.’

Brosset beaamt dat: ‘SLING zorgt voor een stevig netwerk van partners die elkaar aanvullen. Van die samenwerking hebben alle partijen profijt – nu, maar ook in de toekomst.’

Bron NWO, tekst Nienke Beintema

 

Share.

Reageer

CAPTCHA Image

Reload Image

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.