Πλοίο μεταφοράς χύδην υδρογόνου, πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων που λειτουργεί με μπαταρία

Η πίεση για τη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και ρύπων έχει επεκταθεί στη ναυτιλιακή βιομηχανία. Οι πρώτες εγκαταστάσεις που τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια, φυσικό αέριο ή υδρογόνο βρίσκονται ήδη υπό κατασκευή.

Υπολογίζεται ότι οι θαλάσσιες μεταφορές ευθύνονται για το 3,5-4% των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, κυρίως διοξειδίου του άνθρακα, και ακόμη μεγαλύτερη ρύπανση. Με φόντο τις παγκόσμιες εκπομπές ρύπων, η ναυτιλία «παράγει» 18-30% οξείδια του αζώτου και 9% οξείδια του θείου.

Σχηματίζεται θείο στον αέρα όξινη βροχήπου καταστρέφουν καλλιέργειες και κτίρια. Αιτίες εισπνοής θείου προβλήματα με το αναπνευστικό σύστημακαι μάλιστα αυξάνεται κίνδυνος καρδιακής προσβολής. Τα καύσιμα πλοίων είναι συνήθως βαριά κλάσματα αργού πετρελαίου (1), με υψηλή περιεκτικότητα σε θείο.

λέει η Irene Blooming, εκπρόσωπος του Ευρωπαϊκού περιβαλλοντικού συνασπισμού Seas in Risk.

απηχεί ο Nerijus Poskus της ναυτιλιακής εταιρείας τεχνολογίας Flexport.

1. Παραδοσιακός κινητήρας HFO marine

Το 2016, τα Ηνωμένα Έθνη και ο Διεθνής Ναυτιλιακός Οργανισμός (IMO) αποφάσισαν να θεσπίσουν νομοθεσία για τη μείωση των επιτρεπόμενων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου και ρύπων. Κανόνες που επιβάλλουν σημαντικά όρια στην ποσότητα της ρύπανσης με θείο από πλοία που βρίσκονται κοντά στην ξηρά τίθενται σε ισχύ για τους πλοιοκτήτες από τον Ιανουάριο του 2020. Ο ΙΜΟ έχει επίσης επισημάνει ότι έως το 2050 ο κλάδος των θαλάσσιων μεταφορών πρέπει να μειώσει τις ετήσιες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά 50%.

Ανεξάρτητα από τους νέους στόχους και τους κανονισμούς εκπομπών, όλο και περισσότερες λύσεις αναπτύσσονται ή προτείνονται ήδη σε όλο τον κόσμο που μπορούν να αλλάξουν ριζικά την οικολογία των θαλάσσιων μεταφορών.

πλοίο υδρογόνου

Ο κατασκευαστής κυψελών καυσίμου Bloom Energy συνεργάζεται με τη Samsung Heavy Industries για την ανάπτυξη πλοίων που κινούνται με υδρογόνο, ανέφερε πρόσφατα το Bloomberg.

Ο Preeti Pande, αντιπρόεδρος στρατηγικής ανάπτυξης της αγοράς της Bloom Energy, δήλωσε σε δήλωση στον οργανισμό.

Μέχρι στιγμής, τα προϊόντα Bloom έχουν χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία κτιρίων και κέντρων δεδομένων. Τα κύτταρα ήταν γεμάτα με γη, αλλά τώρα μπορούν να προσαρμοστούν για αποθήκευση υδρογόνου. Σε σύγκριση με το συμβατικό καύσιμο ντίζελ, παράγουν σημαντικά λιγότερα αέρια θερμοκηπίου και δεν παράγουν αιθάλη ή αιθαλομίχλη.

Οι ίδιοι οι πλοιοκτήτες δηλώνουν τη μετάβαση στις καθαρές τεχνολογίες πρόωσης. Η μεγαλύτερη εταιρεία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων στον κόσμο, η Maersk, ανακοίνωσε το 2018 ότι σκοπεύει να απελευθερώσει τις δραστηριότητές της έως το 2050, αν και δεν είπε πώς θέλει να το κάνει. Είναι σαφές ότι για την επιτυχία θα χρειαστούν νέα πλοία, νέοι κινητήρες και, κυρίως, νέα καύσιμα.

Η αναζήτηση για καθαρότερα και φιλικά προς το κλίμα καύσιμα για τη ναυτιλία περιστρέφεται επί του παρόντος γύρω από δύο βιώσιμες επιλογές: υγροποιημένο φυσικό αέριο και υδρογόνο. Μια μελέτη από τα Εθνικά Εργαστήρια Sandia του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ το 2014 βρήκε ότι το υδρογόνο είναι η πιο ελπιδοφόρα από τις δύο επιλογές.

Ο Leonard Klebanoff, ένας ερευνητής Sandia, άρχισε να αναλύει με τον τότε συνάδελφό του Joe Pratt εάν τα σύγχρονα πλοία θα μπορούσαν να τροφοδοτούνται από κυψέλες καυσίμου υδρογόνου αντί να τα χρησιμοποιούν σε ορυκτά καύσιμα. Το έργο τους ξεκίνησε όταν η εταιρεία εκμετάλλευσης πορθμείων του San Francisco Bay ρώτησε το Υπουργείο Ενέργειας εάν ο στόλος της μπορούσε να μετατραπεί σε υδρογόνο. Ενώ η τεχνολογία κυψελών καυσίμου υδρογόνου υπάρχει εδώ και δεκαετίες, κανείς δεν σκέφτηκε να τη χρησιμοποιήσει στα πλοία εκείνη την εποχή.

Και οι δύο επιστήμονες ήταν βέβαιοι ότι η χρήση κυττάρων ήταν δυνατή, αν και, φυσικά, θα έπρεπε να ξεπεραστούν διάφορες δυσκολίες για αυτό. ανά μονάδα παραγόμενης ενέργειας περίπου τέσσερις φορές περισσότερο υγρό υδρογόνο από το συμβατικό καύσιμο ντίζελ. Πολλοί μηχανικοί φοβούνται ότι μπορεί να μην έχουν αρκετά καύσιμα για τα πλοία τους. Παρόμοιο πρόβλημα υπάρχει και με την εναλλακτική του υδρογόνου, το υγροποιημένο φυσικό αέριο, το οποίο εξάλλου δεν έχει τόσο μηδενικό επίπεδο εκπομπών.

2. Κατασκευή του πρώτου πλοίου υδρογόνου στο ναυπηγείο του Ώκλαντ.

Από την άλλη πλευρά, η απόδοση του καυσίμου υδρογόνου παραμένει διπλάσια από αυτή του συμβατικού καυσίμου, έτσι στην πραγματικότητα χρειάζονται διπλάσιαόχι τέσσερις. Επιπλέον, τα συστήματα πρόωσης υδρογόνου είναι πολύ λιγότερο ογκώδη από τους συμβατικούς κινητήρες θαλάσσης. Έτσι, οι Klebanoff και Pratt κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν δυνατό να μετατραπούν τα περισσότερα υπάρχοντα πλοία σε υδρογόνο και ότι θα ήταν ακόμα πιο εύκολο να κατασκευαστεί ένα νέο πλοίο κυψελών καυσίμου.

Το 2018, ο Pratt άφησε τα Sandia Labs για να συνιδρυθεί η Golden Gate Zero Emission Marine, η οποία ανέπτυξε λεπτομερή σχέδια για ένα πλοίο υδρογόνου και έπεισε την Πολιτεία της Καλιφόρνια να δωρίσει 3 εκατομμύρια δολάρια για τη χρηματοδότηση ενός πιλοτικού έργου. Στο ναυπηγείο στο Όκλαντ της Καλιφόρνια, βρίσκονται σε εξέλιξη εργασίες για την κατασκευή των πρώτων μονάδων αυτού του τύπου (2). Το επιβατηγό οχηματαγωγό, που έχει προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί μέχρι το τέλος του τρέχοντος έτους, θα είναι το πρώτο μηχανοκίνητο πλοίο στις Ηνωμένες Πολιτείες. Θα χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά επιβατών στην περιοχή του κόλπου του Σαν Φρανσίσκο και για τη μελέτη της περιοχής και η ομάδα του Εθνικού Εργαστηρίου Sandia θα εξερευνήσει τη συσκευή σε όλο το μήκος της.

Νορβηγική καινοτομία

Στην Ευρώπη, η Νορβηγία είναι γνωστή για την καινοτομία της στον τομέα των υπεράκτιων εγκαταστάσεων με εναλλακτική πρόωση.

Το 2016, ο εφοπλιστής The Fjords ξεκίνησε ένα προγραμματισμένο δρομολόγιο μεταξύ Flåm και Gudvangen στη Νορβηγική Μεσοδυτική, χρησιμοποιώντας τον υβριδικό κινητήρα Vision of φιόρδ από την Brødrene Aa. Οι μηχανικοί της Brødrene Aa, χρησιμοποιώντας την εμπειρία της κατασκευής του Vision of the Fjord, κατασκεύασαν το Future of the Fjord χωρίς επιβλαβείς εκπομπές. Αυτός ο σχεδόν δικύλινδρος κινητήρας ήταν εξοπλισμένος με δύο ηλεκτροκινητήρες 585 ίππων. καθε. Το καταμαράν από fiberglass μπορεί να επιβιβάσει έως και 16 επιβάτες ταυτόχρονα και η ταχύτητά του είναι 20 κόμβοι. Ιδιαίτερη προσοχή είναι ο χρόνος φόρτισης των μπαταριών που οδηγούν τη συσκευή, ο οποίος είναι μόνο XNUMX λεπτά.

Το 2020, ένα αυτόνομο ηλεκτρικό πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων πρόκειται να εισέλθει στα νορβηγικά ύδατα - Yara Birkeland. Η ηλεκτρική ενέργεια για την τροφοδοσία των μπαταριών του πλοίου θα προέρχεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Πέρυσι, η AAB ανακοίνωσε σχέδια συνεργασίας με το Νορβηγικό Ερευνητικό Κέντρο για τη χρήση κλουβιών σε τμήματα μεταφορών και επιβατών.

Οι ειδικοί τονίζουν ότι η διαδικασία μετάβασης της ναυτιλιακής βιομηχανίας σε εναλλακτικές και πιο φιλικές προς το περιβάλλον λύσεις (3) θα διαρκέσει για πολλά χρόνια. Ο κύκλος ζωής των πλοίων είναι μακρύς και η αδράνεια της βιομηχανίας δεν είναι μικρότερη από αυτή των πολλών εκατοντάδων χιλιάδων μέτρων φορτωμένων μέχρι το χείλος.