Masowiec wodorowy, kontenerowiec zasilany bateryjnie

Presja na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych i substancji zanieczyszczających rozprzestrzeniła się na branżę żeglugową. Już powstają pierwsze konstrukcje zasilane energią elektryczną, gazem ziemnym czy wodorem.

Szacuje się, że transport morski odpowiada za 3,5-4% emisji gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla, a jeszcze więcej zanieczyszczeń. Na tle światowych emisji zanieczyszczeń żegluga „produkuje” 18-30% tlenków azotu i 9% tlenków siarki.

Siarka w powietrzu tworzy się kwaśny deszczktóre niszczą uprawy i budynki. Wdychanie siarki powoduje problemy z układem oddechowyma nawet wzrasta ryzyko zawału serca. Paliwa żeglugowe to zazwyczaj ciężkie frakcje ropy naftowej (1), o dużej zawartości siarki.

mówi Irene Blooming, rzeczniczka europejskiej koalicji na rzecz ochrony środowiska Seas at Risk.

powtarza Nerijus Poskus z firmy Flexport zajmującej się technologią wysyłkową.

1. Tradycyjny morski silnik na paliwo ciężkie

W 2016 roku Organizacja Narodów Zjednoczonych i Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) zdecydowały się wprowadzić przepisy mające na celu ograniczenie dopuszczalnej emisji gazów cieplarnianych i substancji zanieczyszczających. Od stycznia 2020 roku dla armatorów wchodzą w życie przepisy nakładające znaczne ograniczenia na ilość zanieczyszczeń siarką ze statków znajdujących się blisko lądu. IMO wskazała również, że branża transportu morskiego musi do 2050 r. zmniejszyć roczną emisję gazów cieplarnianych o 50%.

Niezależnie od nowych celów i przepisów emisyjnych na całym świecie opracowywanych lub proponowanych jest już coraz więcej rozwiązań, które mogłyby radykalnie zmienić ekologię transportu morskiego.

Para wodorowa

Bloomberg niedawno poinformował, że producent ogniw paliwowych Bloom Energy planuje wraz z firmą Samsung Heavy Industries opracować statki napędzane wodorem.

Preeti Pande, wiceprezes Bloom Energy ds. strategicznego rozwoju rynku, powiedział w oświadczeniu dla agencji.

Do tej pory produkty Blooma wykorzystywane były do ​​zasilania budynków i centrów danych. Ogniwa zostały wypełnione ziemią, ale teraz można je przystosować do przechowywania wodoru. W porównaniu do konwencjonalnego oleju napędowego wytwarzają znacznie mniej gazów cieplarnianych i nie wytwarzają sadzy ani smogu.

Sami armatorzy deklarują przejście na technologie czystych napędów. Największy na świecie przewoźnik kontenerowy Maersk ogłosił w 2018 roku, że dąży do dekarbonizacji swojej działalności do 2050 roku, choć nie podał, w jaki sposób chce tego dokonać. Oczywiste jest, że sukces będzie wymagał nowych statków, nowych silników, a przede wszystkim nowego paliwa.

Poszukiwania czystszych, przyjaznych dla klimatu paliw żeglugowych skupiają się obecnie na dwóch realnych opcjach: skroplonym gazie ziemnym i wodorze. Badanie przeprowadzone w 2014 r. przez Sandia National Laboratories Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych wykazało, że wodór jest bardziej obiecującą z dwóch opcji.

Leonard Klebanoff, badacz Sandii, wraz ze swoim ówczesnym kolegą Joe Prattem rozpoczęli analizę, czy nowoczesne statki mogłyby być zasilane wodorowymi ogniwami paliwowymi zamiast paliw kopalnych. Ich projekt rozpoczął się, gdy operator promu w Zatoce San Francisco zapytał Departament Energii, czy mógłby przekształcić swoją flotę w technologię wodorową. Chociaż technologia wodorowych ogniw paliwowych istnieje już od dziesięcioleci, nikt wówczas nie myślał o zastosowaniu jej na statkach.

Obaj naukowcy byli pewni, że wykorzystanie komórek jest możliwe, choć oczywiście trzeba będzie pokonać różne trudności. Na jednostkę wyprodukowanej energii ciekłego wodoru jest około cztery razy więcej niż w przypadku konwencjonalnego oleju napędowego. Wielu inżynierów obawia się, że może nie mieć wystarczającej ilości tego paliwa dla swoich statków. Podobny problem występuje w przypadku alternatywnego wodoru, skroplonego gazu ziemnego, który również nie powoduje tak zerowej emisji.

2. Budowa pierwszego promu wodorowego w stoczni w Auckland.

Z drugiej strony wydajność paliwa wodorowego pozostaje w istocie dwukrotnie większa niż paliwa konwencjonalnego potrzebuję dwukrotnie większej objętościnie cztery. Ponadto układy napędowe z ogniwami wodorowymi są znacznie mniej masywne niż konwencjonalne silniki morskie. Dlatego Klebanoff i Pratt ostatecznie doszli do wniosku, że możliwa jest konwersja większości istniejących statków na wodór, a budowa nowego statku zasilanego ogniwami paliwowymi będzie jeszcze łatwiejsza.

W 2018 roku Pratt opuścił Sandia Labs i był współzałożycielem firmy Golden Gate Zero Emission Marine, która opracowała szczegółowe plany budowy promu wodorowego i przekonała stan Kalifornia do przekazania 3 milionów dolarów na sfinansowanie projektu pilotażowego. Obecnie w stoczni w Oakland w Kalifornii trwa budowa pierwszych jednostek tego typu (2). Prom pasażerski, którego ukończenie zaplanowano na koniec tego roku, będzie pierwszym statkiem motorowym w Stanach Zjednoczonych. Będzie ono wykorzystywane do transportu pasażerów po obszarze Zatoki San Francisco i do badania tego obszaru, natomiast zespół z Sandia National Laboratories będzie badał urządzenie na całej jego długości.

Norweska innowacja

W Europie Norwegia znana jest z innowacji w zakresie konstrukcji morskich z napędem alternatywnym.

W 2016 roku armator The Fjords uruchomił regularne połączenia między Flåm a Gudvangen w środkowo-zachodniej Norwegii, korzystając z silnika hybrydowego Vision of the fjords wyprodukowanego przez Brødrene Aa. Inżynierowie z Brødrene Aa, korzystając z doświadczenia w budowaniu Vision of the fiords, zbudowali Future of the Fjords przy zerowej emisji. Ten niemal dwucylindrowy silnik został wyposażony w dwa silniki elektryczne o mocy 585 KM każdy. każdy. Katamaran z włókna szklanego może jednocześnie pomieścić do 16 pasażerów, a jego prędkość wynosi 20 węzłów. Na szczególną uwagę zasługuje czas ładowania akumulatorów zasilających urządzenie, który wynosi zaledwie XNUMX minut.

W 2020 roku na norweskie wody ma wpłynąć autonomiczny elektryczny kontenerowiec - Yarę Birkeland. Energia elektryczna do zasilania akumulatorów statku będzie pochodzić prawie w całości z elektrowni wodnych. W zeszłym roku AAB ogłosiło plany współpracy z Norweskim Centrum Badawczym w zakresie wykorzystania ogniw w jednostkach transportowych i pasażerskich.

Eksperci podkreślają, że proces przechodzenia przemysłu morskiego na rozwiązania alternatywne i bardziej przyjazne dla środowiska (3) posłuży wiele lat. Cykl życia statków jest długi, a bezwładność przemysłu pozostaje nie mniejsza niż kilkaset tysięcy metrów załadowanych po brzegi.