Hoe VSF de eerste grote funderingskraan op waterstof van Nederland bouwde
Op het eerste gezicht ziet het blauwe bakbeest er weinig anders uit dan een doorsnee funderingskraan. Toch zijn er subtiele verschillen. De dieselmotor ging eruit, daarvoor in de plaats kwamen elektromotoren, accupakketten en brandstofcellen. Boven op de machine staat een rek met waterstofopslagmodules. In september gaat de waterstofkraan voor het eerst draaien op project Vught Verdiept. Daar moet hij bewijzen dat ook zwaar funderingsmaterieel emissievrij een volledige werkdag kan draaien.
VSF ontwikkelde de machine samen met Van den Heuvel en Accenda. Daarvoor werd een bestaande Sennebogen 690 HD uit 2013 omgebouwd. Aan die ombouw ging een voorbereiding van bijna drie jaar vooraf. Volgens projectleider Michaël Lammens begon het project niet met de vraag welke techniek moest worden toegepast, maar met een veel fundamentelere vraag. "We wilden eigenlijk weten hoe we een grote funderingskraan emissievrij konden maken."
Accu geen optie
De ombouw was uiteindelijk sneller gepiept dan het voortraject. Eerst moest worden uitgevogeld hoeveel energie een funderingskraan tijdens een werkdag eigenlijk verbruikt en welke techniek daarbij paste. "Zo'n kraan verbruikt ongeveer 3.000 kilowattuur per dag. Dat kun je niet zomaar in een accupakket stoppen."
Michaël legt uit dat dit alles heeft te maken met de manier waarop een diepwandkraan werkt. "Een hijskraan doet een hijs en wacht vervolgens weer. Deze grijper gaat de hele dag op en neer."
Daarmee viel een volledig elektrische aandrijving al snel af. Een groter accupakket zou de machine weliswaar langer laten draaien, maar lost een ander probleem niet op: opladen. Op veel bouwplaatsen ontbreekt de benodigde netcapaciteit. Bovendien is een funderingskraan die voortdurend moet verplaatsen niet gebaat bij een vaste stroomkabel. "Je kunt er wel een enorm accupakket achter hangen, maar dat moet ook weer opgeladen worden."
Een waterstofverbrandingsmotor met een dieselbijmenging was evenmin een optie: die stoot nog altijd CO2 uit en de eis was nul. Waterstof bleef als enige serieuze optie over. Daarbij is bewust gekozen voor groene waterstof. Tijdens het werk wekken brandstofcellen elektriciteit op waarmee de accupakketten worden gevoed. Daardoor hoeft de machine tussentijds niet te worden opgeladen.
Prototype
Je begint zo'n experiment niet met je nieuwste kraan. VSF koos daarom bewust voor de oudste van de twee vrijwel identieke Sennebogens. De machine uit 2013 was toch al toe aan een nieuwe motor en een grote revisie. "We hebben expres de oudste van de twee gepakt. Het wordt uiteindelijk toch een soort prototype."
Mocht de proef tegenvallen, dan bleef de tweede Sennebogen gewoon beschikbaar voor het reguliere werk. Tegelijkertijd levert dat een interessante vergelijking op: één kraan draait op een Stage V-dieselmotor, de andere op een waterstof-elektrische aandrijflijn. Vanaf eind augustus draaien beide machines naast elkaar. Zo kunnen waterstof en diesel onder vrijwel identieke omstandigheden met elkaar worden vergeleken.
Daarmee kon de ombouw beginnen. Van den Heuvel verzorgde de revisie en de mechanische ombouw van de Sennebogen. Accenda ontwikkelde de waterstof-elektrische aandrijflijn, inclusief accupakketten, brandstofcellen en de software die alle systemen met elkaar laat samenwerken.
Geen handleiding
Een kijkje onder de beplating laat zien hoe ingrijpend de ombouw werkelijk was. Vrijwel alles wat de kraan aandreef, ging eruit. Daarvoor in de plaats kwamen elektromotoren, accupakketten, brandstofcellen, nieuwe koelsystemen en tientallen meters bekabeling. Ook boven op de machine verschenen de waterstofopslagmodules. De machine is bovendien aan de bovenzijde open uitgevoerd, zodat eventueel vrijkomende waterstof direct kan ontsnappen. Sensoren bewaken continu of er sprake is van een lekkage. "Er was helemaal geen handleiding. We zijn gewoon begonnen."
Voor een funderingskraan van dit formaat bestond simpelweg geen blauwdruk. Veel oplossingen ontstonden pas terwijl de machine stukje voor stukje uit elkaar werd gehaald en vervolgens opnieuw werd opgebouwd. Michaël vergelijkt het proces met het restaureren van een klassieke auto. Pas wanneer alles uit elkaar ligt, ontdek je welke onderdelen behouden kunnen blijven en welke opnieuw moeten worden ontworpen. Achteraf noemt hij het project dan ook ‘een sprong in het diepe’.
De echte test begint nu pas
Hoewel de machine technisch gereed is, moet de belangrijkste proef nog beginnen. In september verhuist de waterstofkraan naar project Vught Verdiept, waar hij wordt ingezet voor het maken van diepwanden.
In Werkendam werd de machine de afgelopen weken al volledig opgebouwd en getest, inclusief diepwandgrijper. Engineers zaten met laptops naast de kraan om de software af te stellen, terwijl de toekomstige machinist de eerste meters maakte. Volgens Michaël vraagt een project als dit niet alleen om nieuwe techniek, maar ook om de juiste mensen. "Niet iedere machinist staat namelijk direct te springen om een vertrouwde dieselmotor in te ruilen voor een onbekend systeem. Voor zo'n prototype heb je daarom een machinist nodig die van techniek houdt, de machine begrijpt en niet meteen met de hakken in het zand gaat als iets anders werkt dan hij gewend is." Machinisten, monteurs en de ploeg die straks met de machine werkt kregen daarnaast trainingen over veilig werken met waterstof.
Toch geven die tests nog geen antwoord op de belangrijkste vraag: kan een waterstof-elektrische funderingskraan een volledige werkdag meedraaien zonder productieverlies? Pas tijdens de eerste projecten wordt duidelijk hoeveel waterstof de machine werkelijk verbruikt, hoe vaak de waterstofopslagmodules moeten worden gewisseld en of de productie gelijke tred houdt met de dieselvariant. "We gaan ontzettend veel leren zodra hij echt draait."
Niet iedere machine wordt waterstof
Waterstof is volgens Michaël niet de oplossing voor iedere machine. Voor lichter materieel kan een volledig elektrische aandrijving prima volstaan. Bij een funderingskraan die vrijwel onafgebroken onder belasting draait, ligt dat volgens hem anders.
De Sennebogen is daarom vooral een leerproject. Blijkt de proef succesvol, dan volgen verdere optimalisaties, zoals energieterugwinning tijdens het zakken van de grijper of het verder elektrificeren van functies op de kraan.
De komende maanden moet blijken of de waterstof-elektrische Sennebogen zich in de praktijk net zo betrouwbaar bewijst als zijn dieselbroer. "Voor mij is het project geslaagd als de mensen die ermee werken zeggen: we kunnen ermee maken wat we moeten maken."