Bulkfartyg för väte, batteridrivet containerfartyg

Trycket för att minska utsläppen av växthusgaser och föroreningar har spridit sig till sjöfartsnäringen. De första strukturerna som drivs med el, naturgas eller väte håller redan på att byggas.

Det uppskattas att sjötransporter står för 3,5-4 % av utsläppen av växthusgaser, främst koldioxid, och ännu mer föroreningar. Mot bakgrund av globala utsläpp av föroreningar "producerar" sjöfarten 18-30 % av kväveoxiderna och 9 % av svaveloxiderna.

Svavel i luften bildas surt regnsom förstör grödor och byggnader. Inandning av svavel orsakar problem med andningsorganenoch till och med ökar risk för hjärtinfarkt. Marina bränslen är vanligtvis tunga fraktioner av råolja (1), med hög svavelhalt.

säger Irene Blooming, taleskvinna för den europeiska miljökoalitionen Seas at Risk.

ekar Nerijus Poskus från rederiteknikföretaget Flexport.

1. Traditionell marin tungbränslemotor

2016 beslutade FN och Internationella sjöfartsorganisationen (IMO) att införa lagstiftning för att minska acceptabla utsläpp av växthusgaser och föroreningar. Regler som inför betydande gränser för mängden svavelföroreningar från fartyg nära land träder i kraft för redare från och med januari 2020. IMO har också indikerat att sjötransportindustrin måste minska de årliga utsläppen av växthusgaser med 2050 % till 50.

Oavsett nya utsläppsmål och regleringar utvecklas eller föreslås redan fler och fler lösningar runt om i världen som radikalt kan förändra sjötransporternas ekologi.

Väteånga

Bränslecellstillverkaren Bloom Energy planerar att utveckla vätgasdrivna fartyg med Samsung Heavy Industries, rapporterade Bloomberg nyligen.

Preeti Pande, Bloom Energys vice vd för strategisk marknadsutveckling, sa i ett uttalande till byrån.

Hittills har Blooms produkter använts för att driva byggnader och datacenter. Cellerna var fyllda med jord, men kan nu anpassas för att lagra väte. Jämfört med konventionellt dieselbränsle producerar de betydligt mindre växthusgaser och producerar ingen sot eller smog.

Redarna själva förklarar en övergång till ren framdrivningsteknik. Världens största containerrederi Maersk meddelade 2018 att man siktar på att minska sin verksamhet till 2050, även om man inte sa hur man ville göra detta. Det är klart att framgång kommer att kräva nya fartyg, nya motorer och framför allt nytt bränsle.

Jakten på renare och klimatvänligare transportbränslen kretsar för närvarande kring två genomförbara alternativ: flytande naturgas och väte. En studie utförd av det amerikanska energidepartementets Sandia National Laboratories fann att väte var det mer lovande av de två alternativen redan 2014.

Leonard Klebanoff, en Sandia-forskare, började tillsammans med sin dåvarande kollega Joe Pratt analysera om moderna fartyg kunde drivas av vätebränsleceller istället för att använda fossila bränslen. Deras projekt lanserades när en färjeoperatör i San Francisco Bay frågade Department of Energy om den kunde omvandla sin flotta till vätgas. Även om vätebränslecellsteknik har funnits i decennier, hade ingen vid den tiden tänkt på att använda den på fartyg.

Båda forskarna var övertygade om att användningen av celler var möjlig, även om olika svårigheter naturligtvis måste övervinnas. Per producerad energienhet flytande väte är ungefär fyra gånger mer än konventionellt dieselbränsle. Många ingenjörer fruktar att de kanske inte har tillräckligt med detta bränsle för sina fartyg. Ett liknande problem finns med vätgasalternativet flytande naturgas, som inte heller har sådana nollutsläpp.

2. Konstruktion av den första vätgasfärjan vid Auckland-varvet.

Å andra sidan förblir effektiviteten för vätgasbränsle dubbelt så hög som för konventionella bränslen, så faktiskt behöver dubbelt så mycket volyminte fyra. Dessutom är vätecellsframdrivningssystem mycket mindre skrymmande än konventionella marinmotorer. Så Klebanoff och Pratt drog så småningom slutsatsen att det var möjligt att konvertera de flesta befintliga fartyg till vätgas, och att det skulle bli ännu lättare att bygga ett nytt bränslecellsfartyg.

2018 lämnade Pratt Sandia Labs och var med och grundade Golden Gate Zero Emission Marine, som utvecklade detaljerade planer för att bygga en vätgasfärja och övertygade delstaten Kalifornien att donera 3 miljoner dollar för att finansiera pilotprojektet. Konstruktion av de första enheterna av denna typ pågår för närvarande på ett varv i Oakland, Kalifornien (2). Passagerarfärjan, som planeras vara klar i slutet av detta år, kommer att bli det första motoriserade fartyget i USA. Den kommer att användas för att transportera passagerare över San Francisco Bay Area och för att studera området, medan ett team på Sandia National Laboratories kommer att studera enheten längs hela dess längd.

norsk innovation

I Europa är Norge känt för sin innovation inom alternativa framdrivningskonstruktioner till havs.

Under 2016 lanserade redaren The Fjords reguljärtrafik mellan Flåm och Gudvangen i Mellanvästra Norge med hjälp av Vision of fjords hybridmotor tillverkad av Brødrene Aa. Ingenjörer på Brødrene Aa, med hjälp av erfarenheten av att bygga Vision of the fjords, byggde Future of the Fjords med noll utsläpp. Denna nästan tvåcylindriga motor var utrustad med två elmotorer som producerade 585 hk vardera. varje. Katamaranen i glasfiber kan samtidigt ta upp till 16 passagerare och hastigheten är 20 knop. Särskilt anmärkningsvärt är laddningstiden för batterierna som driver enheten, som bara är XNUMX minuter.

År 2020 kommer ett autonomt elektriskt containerfartyg att gå in i norskt vatten - Yara Birkeland. Elen för att driva fartygets batterier kommer nästan helt från vattenkraft. Förra året tillkännagav AAB planer på att samarbeta med Norwegian Research Center om användningen av celler i transport- och passagerarenheter.

Experter betonar att processen att ställa om den maritima industrin till alternativa och mer miljövänliga lösningar (3) kommer att hålla i många år. Fartygens livscykel är lång, och industrins tröghet förblir inte mindre än den på flera hundra tusen meter lastade till brädden.