Водородный сухогруз, контейнеровоз на батарейках

Давление по сокращению выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ распространилось на судоходную отрасль. Уже строятся первые сооружения, работающие на электричестве, природном газе или водороде.

Подсчитано, что морской транспорт ответственен за 3,5-4% выбросов парниковых газов, в основном двуокиси углерода, и даже больше – загрязнения. На фоне общих мировых выбросов загрязняющих веществ судоходство «вырабатывает» 18-30% оксидов азота и 9% оксидов серы.

Сера в воздухе образует кислотный дождькоторые уничтожают посевы и здания. Вдыхание серы вызывает проблемы с дыхательной системойи даже увеличивается риск сердечного приступа. Морским топливом обычно являются тяжелые фракции сырой нефти (1), с высоким содержанием серы.

— говорит Ирэн Блуминг, пресс-секретарь европейской экологической коалиции Seas in Risk.

– вторит Нериюс Поскус из компании Flexport, занимающейся судоходными технологиями.

1. Традиционный судовой двигатель на тяжелом топливе

В 2016 году Организация Объединенных Наций и Международная морская организация (ИМО) приняли решение о введении законодательства для снижения допустимых выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ. Правила, налагающие значительные ограничения на объемы загрязнения серой судами, находящимися вблизи суши, вступают в силу для судовладельцев с января 2020 года. ИМО также указала, что к 2050 году отрасль морского транспорта должна сократить ежегодные выбросы парниковых газов на 50%.

Вне зависимости от новых целей и норм по выбросам в мире уже разрабатывается или предлагается все больше и больше решений, способных радикально изменить экологию морского транспорта.

Водородный паром

Производитель топливных элементов Bloom Energy совместно с Samsung Heavy Industries планирует разработать корабли, работающие на водородном топливе, как недавно сообщило агентство Bloomberg.

– говорит Прити Панде, вице-президент Bloom Energy по стратегическому развитию рынка, в заявлении для агентства.

До сих пор продукция Bloom использовалась для электроснабжения зданий и центров обработки данных. Ячейки были заполнены землей, но теперь их можно приспособить для хранения водорода. По сравнению с обычным дизельным топливом они производят значительно меньше парниковых газов и не производят копоти или смога.

Сами судовладельцы заявляют о переходе на чистые двигательные технологии. Крупнейшая в мире компания по контейнерным перевозкам Maersk объявила в 2018 году, что намерена обезуглерожить свои операции к 2050 году, хотя и не сообщила, как она хочет это сделать. Понятно, что для успеха потребуются новые корабли, новые двигатели и, прежде всего, новое топливо.

Поиск более чистого и безвредного для климата топлива для судоходства в настоящее время вращается вокруг двух жизнеспособных вариантов: сжиженного природного газа и водорода. Исследование, проведенное Национальными лабораториями Sandia Министерства энергетики США, еще в 2014 году показало, что водород является более перспективным из двух вариантов.

Леонард Клебанофф, исследователь из Сандии, вместе со своим тогдашним коллегой Джо Праттом начал анализировать, могут ли современные корабли быть оснащены водородными топливными элементами вместо того, чтобы использовать их на ископаемом топливе. Их проект был запущен, когда паромный оператор залива Сан-Франциско спросил Министерство энергетики, можно ли перевести его флот на водород. Хотя технология водородных топливных элементов существует уже несколько десятилетий, в то время никто не думал об ее использовании на кораблях.

Оба ученых были уверены, что использование клеток возможно, хотя, конечно, для этого придется преодолеть различные трудности. На единицу произведенной энергии жидкого водорода примерно в четыре раза больше, чем обычное дизельное топливо. Многие инженеры опасаются, что им может не хватить этого топлива на корабли. Аналогичная проблема существует с альтернативным водороду сжиженным природным газом, который, кроме того, не имеет такого нулевого уровня выбросов.

2. Строительство первого водородного парома на Оклендской верфи.

С другой стороны, эффективность водородного топлива остается в два раза выше, чем у обычного топлива, так что фактически нужен объем в два раза большене четыре. Кроме того, двигательные установки на водородных элементах намного менее громоздки, чем обычные морские двигатели. Итак, Клебанофф и Пратт в конце концов пришли к выводу, что можно перевести большинство существующих судов на водород и что построить новое судно на топливных элементах станет еще проще.

В 2018 году Пратт покинул лабораторию Sandia и стал соучредителем Golden Gate Zero Emission Marine, которая разработала подробные планы строительства водородного парома и убедила штат Калифорния пожертвовать 3 миллиона долларов на финансирование пилотного проекта. На верфи в Окленде, штат Калифорния, в настоящее время ведутся работы по строительству первых единиц этого типа (2). Пассажирский паром, строительство которого планируется завершить к концу этого года, станет первым моторным судном в Соединенных Штатах. Он будет использоваться для перевозки пассажиров через район залива Сан-Франциско и для изучения этого района, а команда Национальной лаборатории Сандия будет исследовать устройство на всем его протяжении.

Норвежские инновации

В Европе Норвегия известна своими инновациями в области морских сооружений с альтернативной силовой установкой.

В 2016 году судовладелец The Fjords запустил регулярные рейсы между Фломом и Гудвангеном на Среднем Западе Норвегии с использованием гибридного двигателя Vision of the fjords производства Brødrene Aa. Инженеры Brødrene Aa, используя опыт строительства Vision of the fjords, построили Future of the Fjords с полным отсутствием вредных выбросов. Этот почти двухцилиндровый двигатель оснащался двумя электродвигателями мощностью по 585 л.с. каждый. Катамаран из стеклопластика может одновременно принять на борт до 16 пассажиров, а его скорость составляет 20 узлов. Особо следует отметить время зарядки аккумуляторов, приводящих в движение устройство, которое составляет всего XNUMX минут.

В 2020 году в норвежские воды должен войти автономный контейнеровоз с электроприводом – Яра Биркеланд. Электроэнергия для питания корабельных батарей будет почти полностью поступать от гидроэлектростанций. В прошлом году AAB объявила о планах сотрудничества с Норвежским исследовательским центром по использованию клеток в транспортных и пассажирских подразделениях.

Эксперты подчеркивают, что процесс переключения морской отрасли на альтернативные и более экологичные решения (3) прослужит много лет. Жизненный цикл кораблей долог, а инерция отрасли остается не меньше, чем у загруженных до краев нескольких сотен тысяч метров.