Column

Een lichte boot is een ‘groene’ boot

Amsterdam wil graag de boten in de grachten ‘vergroenen’ door ze elektrisch te maken. Maar er valt ook nog veel te winnen door boten minder zwaar te maken.

Schoonmaakactie in de Amsterdamse grachten ©ANP

Langzaam keert de rust terug op de Amsterdamse grachten. Het wordt koud op het water. Toeristen en dagjesmensen stappen over op de bierfiets of maken nog een laatste rondje per Segway. Ook leuk: zo’n gekke riksja of een Weense koets met een levend paard ervoor. De hop-on, hop-off bus? In Amsterdam kun je alle kanten op.

De leukste kant blijkt het water. Er zijn dagen waarop bijna alle 15.000 Amsterdamse pleziervaartuigen uitvaren om plezier te maken. Dit begint een beetje een probleem te worden. De meer dan 300 vaartuigen van het ‘bedrijfsmatig passagiersvervoer’ die Amsterdam óók heeft hebben er last van. Zij lopen vast in opgehoopte plezierbootjes, kunnen niet afmeren waar dat moet en worden geregeld net niet of net wel aangevaren. Er is veel over te doen.

Er zijn plannen om de pretoverlast in te perken. Zo gaat de maximumsnelheid van de bootjes, op dit moment nog 7,5 km/h, per 1 januari naar 6 km/h. Ook moet de pleziervaart worden vergroend en dat zal er wel op neerkomen dat de gemeente het gebruik van elektromotoren dwingend gaat voorschrijven. De elektromotoren moeten dan stroom krijgen van zonnepanelen die, zoals bekend, wel 6 tot 9 keer zoveel energie opleveren als in China nodig was om ze te maken. Als ze maar lang genoeg in gebruik blijven.

De ene boot produceert golven van heb ik jou daar, de ander glijdt voorbij

Wie het gewoel op het water gadeslaat, bij voorbeeld bij de hotspot voor Hotel de l’Europe, krijgt de indruk dat er nog wel anders is te vergroenen. Je ziet duidelijk dat het ene bootje meer moeite heeft om vooruit te komen dan het andere. De een produceert een kielzog met golven van heb ik jou daar, de ander glijdt voorbij zonder het wateroppervlak noemenswaardig te verstoren. Aannemende dat het produceren van zware golven louter energieverspilling is zou je zeggen: begin de bootjes daarop te selecteren.

Zit daar logica in? Is het golfpatroon achter een bootje een ruwe maat voor de golfweerstand, nee: de golfmakende weerstand die het ondervindt? En wat is eraan te doen? Die vraag is deze week voorgelegd aan Tom van Terwisga, hoogleraar aan de TU Delft en onderzoeker bij instituut Marin. In een kort telefonisch college heeft hij orde in het denken gebracht.

Het was de Engelse ingenieur William Froude die tussen 1840-1875 al experimenterend tot het inzicht kwam dat varende schepen van water twee redelijk goed te onderscheiden weerstandskrachten ondervinden. Er is wrijvingsweerstand en er is golfweerstand. De wrijvingsweerstand komt van de wrijving van het viskeuze water met de scheepshuid. Hij is parallel aan de scheepshuid gericht en ruwweg evenredig met de grootte van het (ondergedompelde) huidoppervlak.

Golfweerstand is de resultante van krachten die loodrecht op de scheepshuid werken. Ze ontstaan door de vervorming van het wateroppervlak die het bewegende schip opwekt: een golftop bij de boeg en een of meer golfdalen en -toppen verderop langs het schip. Bepalend voor de golfweerstand (en de wildheid van het kielzog is daarvoor inderdaad een ruwe maat) is primair de waterverplaatsing, het deplacement, van een schip. Van Terwisga: ,,Trek je een dunne vlakke plaat met dezelfde lengte als dat schip door het water dan ontstaan er geen golven. Zo simpel is dat.” Daarnaast is ook de rompvorm van invloed.

Een derde factor van belang is de snelheid (v) die het schip heeft in verhouding tot de wortel uit zijn waterlijnlengte (L), uitgedrukt in het zogenoemde Froude-getal Fn. Fn = v/Ö(gL) (met g de zwaartekrachtsversnelling). Dit Froudegetal is een maat voor de verhouding van de lengte van de dominante opgewekte golf tot de scheepslengte. Bij een Froudegetal van 0,5 is de golfweerstand maximaal, dan bevindt zich een golftop bij de boeg en een dal bij de achtersteven. Een bootje van 5 meter dat 6 km/h vaart heeft een F van 0,24. Hij kan zijn golfweerstand, en dus zijn energieverbruik, verlagen of verhogen door de snelheid te veranderen.

De golfmakende weerstand kan heel groot zijn, bij sommige vissersboten die veel golven opwekken is hij wel 60 procent van de totale scheepsweerstand, zegt Van Terwisga. Bij raceroeiboten, die makkelijk snelheden van 18 km/h halen, blijkt de golfweerstand hooguit 8 à 10 procent van de totale scheepsweerstand. Maar die steken dan ook nog geen 20 cm diep. Zoals gezegd: primair verlaag je de golfweerstand door de waterverplaatsing, dus het gewicht, van een boot te verlagen.

Stevig out-of-the-box denkend heeft de AW-redactie zich afgevraagd of de Amsterdamse gemeente er misschien baat bij zou hebben om het waterpeil in de grachten wat op te voeren. De gemiddelde grachtdiepte schijnt rond de 2,4 meter te liggen. De Bosbaan is 2,2 meter diep, maar de internationale eis voor roeibanen ligt tegenwoordig op een diepte van minimaal 3 meter. Je zou eruit af leiden dat de pleziervaart ook wat remming van de modder op de grachtbodem ondervindt. Dan zou opzetten van het peil of extra baggeren uitkomst bieden.

Tom van Terwisga heeft eraan gerekend, ook voor deze kwestie bestaat een getal, het Froude-dieptegetal met de H van diepte op de plaats waar hierboven de L van waterlijnlengte stond. Pas als deze diepte-F groter wordt dan 0,7 zijn significante bodemeffecten te verwachten. Reken het zelf na, uitgaande van die 2,4 meter en die voorgeschreven maximumsnelheid: baggeren hoeft niet.